計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：第3版

　　內(nèi)容提要《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）第3版，是國(guó)外使用最廣泛的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教材。本書(shū)按照網(wǎng)絡(luò)模型，分層次地系統(tǒng)介紹了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、介質(zhì)訪問(wèn)子層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層及應(yīng)用層。本書(shū)在介紹網(wǎng)絡(luò)各層基本原理實(shí)現(xiàn)方法時(shí)，結(jié)合進(jìn)了近年來(lái)迅速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如因特網(wǎng)、A′TM、ISDN、移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信等。本書(shū)的適用對(duì)象很廣泛。對(duì)于學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的?？粕⒈究粕把芯可?，本書(shū)可作為教材或教學(xué)參考書(shū)。對(duì)于從事網(wǎng)絡(luò)研究、網(wǎng)絡(luò)工程、技術(shù)服務(wù)及使用網(wǎng)絡(luò)的科研和工程技術(shù)人員、用戶，本書(shū)也是一本很好的基礎(chǔ)性參考讀物。片斷：而在網(wǎng)絡(luò)中，用戶必須明確地指定在哪一臺(tái)機(jī)器上登錄；明確地遠(yuǎn)程遞交任務(wù)；明確指定文件傳輸?shù)脑春湍康牡兀⑶乙芾碚麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)。在分布式系統(tǒng)中，不需要明確地指定這些內(nèi)容，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地完成而無(wú)需用戶的干預(yù)。從效果上講，分布式系統(tǒng)是建立于網(wǎng)絡(luò)之上的軟件系統(tǒng)。它具有高度的整體性和透明性。因此，網(wǎng)絡(luò)和分布式系統(tǒng)的區(qū)別更多地取決于軟件（尤其是操作系統(tǒng)）而不是硬件。但是，這兩個(gè)主題之間也有許多共同之處。例如，分布式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)都需要文件的傳送。區(qū)別在于是誰(shuí)來(lái)發(fā)起傳送，是系統(tǒng)還是用戶？雖然本書(shū)的主題是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，但其中討論的許多問(wèn)題對(duì)分布式系統(tǒng)也很重要。如果用戶希望了解分布式系統(tǒng)，請(qǐng)參閱（Cou－Louris等，1994；Mullender，1993及Tanenbaum，1995）。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用在開(kāi)始仔細(xì)地分析技術(shù)問(wèn)題之前，值得一提的是為什么人們對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)感興趣，以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有什么用途。1.1.1用于企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)許多機(jī)構(gòu)都有一定數(shù)量的計(jì)算機(jī)在運(yùn)行，這些機(jī)器大都相距甚遠(yuǎn)。例如，一家有許多工廠的公司，可能在每個(gè)工廠所在地都裝配有計(jì)算機(jī)，用于記錄庫(kù)存，監(jiān)視生產(chǎn)狀況和管理當(dāng)?shù)氐墓べY發(fā)放。最初，每臺(tái)計(jì)算機(jī)都獨(dú)立地工作，但后來(lái)管理部門可能決定把這些獨(dú)立的計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，以獲取和核對(duì)整個(gè)公司的信息。稍加概括，這里的核心問(wèn)題是資源共享（resourcesharing）。其目的是讓網(wǎng)絡(luò)上的用戶，無(wú)論他處于什么地方，也無(wú)論資源的物理位置在哪里，都能使用網(wǎng)絡(luò)中的程序、設(shè)備，尤其是數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，用戶使用千里之外的數(shù)據(jù)就像使用本地?cái)?shù)據(jù)一樣?？梢赃@樣歸納網(wǎng)絡(luò)的目的：它試圖解除“地理位置的束縛”。第二個(gè)目的是依靠可替代的資源來(lái)提供高可靠性（highreliability）。例如，所有的文件可以在兩臺(tái)或三臺(tái)計(jì)算機(jī)上留有副本，如果其中之一不能使用（由于硬件故障），還可以使用其他的副本。另外，多處理機(jī)的出現(xiàn)，意味著如果其中一臺(tái)機(jī)器出了故障，其余的處理機(jī)仍然可以分擔(dān)它的任務(wù)，盡管性能可能有所下降。例如，軍事、銀行、航空、交通管制、核反應(yīng)堆安全設(shè)備和其他許多的應(yīng)用中，出現(xiàn)硬件故障后仍能繼續(xù)運(yùn)行的能力是極其重要的。另一個(gè)目的是節(jié)約經(jīng)費(fèi)（savingmoney）。小型計(jì)算機(jī)比大型計(jì)算機(jī)有更高的性能價(jià)格比。主機(jī)（房間大小的計(jì)算機(jī)）比個(gè)人計(jì)算機(jī)大概快十倍，但價(jià)格卻在千倍以上。這種不平衡使得許多系統(tǒng)設(shè)計(jì)者用多臺(tái)功能強(qiáng)大的個(gè)人計(jì)算機(jī)來(lái)組建系統(tǒng)，每個(gè)用戶使用一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)則存放在一臺(tái)或多臺(tái)共享的文件服務(wù)器（fileserver）里。在這一模式中，用戶被稱作客戶（client），而整個(gè)結(jié)構(gòu)被稱作客戶－服務(wù)器模型（client－servermodel），如圖1－1所示。在客戶－服務(wù)器模型中，通信的方式通常是客戶向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求信息，指示需要完成的工作。服務(wù)器完成工作后送回應(yīng)答。一般情況下，是多個(gè)客戶使用少量服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)目的是可擴(kuò)充性，即當(dāng)工作負(fù)荷加大時(shí)，只要增加更多的處理器，就能逐步改善系統(tǒng)的性能。而采用中心主機(jī)的方式，當(dāng)系統(tǒng)能力達(dá)到極限時(shí)，就必須用更強(qiáng)大的主機(jī)來(lái)代替它。這樣做一般開(kāi)銷都較大，而對(duì)用戶的影響就更大了。在客戶－服務(wù)器模型中，新的客戶和服務(wù)器可以按需要隨時(shí)加入。建立網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)目的與技術(shù)沒(méi)有太大的關(guān)系。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以為分布在各地的雇員提供強(qiáng)大的通信手段（communicationmedium）。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，兩個(gè)或多個(gè)生活在不同地方的人可以一起寫(xiě)報(bào)告。當(dāng)某人修改了聯(lián)機(jī)文檔的某處時(shí)，其他人員可以立即看到這一變更，而不必花幾天的時(shí)間等待信件。這種速度上的提高使得廣泛分布的人與人之間的合作很容易進(jìn)行，而在以前是不可能的。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來(lái)看，利用網(wǎng)絡(luò)來(lái)增強(qiáng)人際溝通可能比它的技術(shù)目的（如增加可靠性）更重要。1.1.2服務(wù)于公眾的網(wǎng)絡(luò)上面給出的建設(shè)網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)機(jī)，從本質(zhì)上來(lái)講都是為了經(jīng)濟(jì)和技術(shù)。如果可以用可接受的價(jià)格購(gòu)買到足夠大的和功能強(qiáng)的主機(jī)，大多數(shù)公司都會(huì)選擇把他們的所有數(shù)據(jù)都放到主機(jī)上去，讓他們的雇員通過(guò)終端連接到主機(jī)。在70年代和80年代早期，大多數(shù)公司都以這種方式運(yùn)作。當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提供了比主機(jī)高得多的性能價(jià)格比時(shí)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)才開(kāi)始流行。從90年代開(kāi)始，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始為居家的個(gè)人用戶提供服務(wù)。這些服務(wù)和提供這些服務(wù)的動(dòng)機(jī)與前面一節(jié)介紹的“企業(yè)效率”模型大不相同。下面簡(jiǎn)要地介紹方興未艾的最激動(dòng)人心的3種服務(wù)：1.訪問(wèn)遠(yuǎn)程信息。2.個(gè)人間通信。3.交互式娛樂(lè)。本書(shū)前言前言這本書(shū)是它的第3版，每一版都對(duì)應(yīng)著計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的不同發(fā)展階段。本書(shū)于1980年初次面世時(shí)，網(wǎng)絡(luò)還處于學(xué)術(shù)探討階段。本書(shū)第2版于1988年出版時(shí)，網(wǎng)絡(luò)已在各大學(xué)和大公司里得到了應(yīng)用。本書(shū)第3版于1996年出版時(shí)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，尤其是世界范圍內(nèi)的因特網(wǎng)（Intemet），已成為千百萬(wàn)人日常生活中的組成部分。不僅如此，從本書(shū)第2版出版后，聯(lián)網(wǎng)硬件和軟件已發(fā)生了翻天覆地的變化。在1988年，幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)都是用銅線電纜連接的，而在今天，許多網(wǎng)絡(luò)已用光纖或無(wú)線通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。一些專用的網(wǎng)絡(luò)，如SNA，其地位已變得遠(yuǎn)沒(méi)有公用網(wǎng)絡(luò)重要，尤其是因特網(wǎng)。OSI的各層協(xié)議結(jié)構(gòu)正在迅速消失，而TCP/IP協(xié)議組已得到大家的認(rèn)可。事實(shí)上，由于有了如此多的變化，本書(shū)幾乎是從總體上重寫(xiě)了一遍。盡管本書(shū)的第1章與第2版時(shí)一樣，也起的是介紹作用，但其中的內(nèi)容已徹底更新，以反映最新的技術(shù)成果。例如，我們?cè)诘?章里未采用第2版里所基于的七層OSI模型，而采用的是五層混合模型（讀者可參看圖1－21）。雖然這種模型不完全等同于TCP/IP模型，但與在第2版里所介紹的OSI模型相比，它的主要內(nèi)容更接近于TCP/IP模型。而且，我們以新的運(yùn)行例子——因特網(wǎng)和ATM貫穿于全書(shū)，也介紹了一些吉比特網(wǎng)絡(luò)（gigabitNetworks）和其他流行網(wǎng)絡(luò)。在第2章，我們已將重點(diǎn)從銅線電纜轉(zhuǎn)移到了光纖和無(wú)線通信，因?yàn)檫@些是未來(lái)的技術(shù)。在過(guò)去十年內(nèi)，電話系統(tǒng)已變成幾乎是全部數(shù)字式的，因此，關(guān)于它的介紹材料已大量重寫(xiě)，并補(bǔ)充了寬帶ISDN的材料。有關(guān)蜂窩無(wú)線通信的內(nèi)容已進(jìn)行了大量擴(kuò)展，并在本章中補(bǔ)充了新的低軌衛(wèi)星的知識(shí)。有關(guān)數(shù)據(jù)鏈路層和MAC子層討論的順序倒了一下，因?yàn)槲彝ㄟ^(guò)教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)了數(shù)據(jù)鏈路層后，才能更好地理解MAC子層，所以本書(shū)第3章介紹數(shù)據(jù)鏈路層。以前的協(xié)議例子仍保留下來(lái)了，它們已被證明變得很流行，但現(xiàn)在我用C語(yǔ)言重寫(xiě)了。此外，我們補(bǔ)充了新的有關(guān)因特網(wǎng)和A′TM數(shù)據(jù)鏈路層的材料。第4章中的MAC子層原理的內(nèi)容已做了更新，以反映新的協(xié)議，包括波長(zhǎng)劃分多路復(fù)用、無(wú)線局域網(wǎng)及數(shù)字無(wú)線傳輸技術(shù)。有關(guān)網(wǎng)橋的內(nèi)容已更新，補(bǔ)充進(jìn)了高速局域網(wǎng)的材料。第5章中的大多數(shù)路由算法已由更現(xiàn)代化的例子所代替，包括距離向量和鏈接狀態(tài)路由。有關(guān)擁塞控制的一節(jié)已徹底重寫(xiě)。有關(guān)因特網(wǎng)及ATM的實(shí)際運(yùn)行例子全部是新加上的。第6章仍討論傳輸層，但在這一章里也改寫(xiě)了主要內(nèi)容。其中最主要的是加入了大量的有關(guān)因特網(wǎng)，ATM及網(wǎng)絡(luò)性能的新知識(shí)。第7章討論的應(yīng)用層已變成了本書(shū)最長(zhǎng)的一章。有關(guān)網(wǎng)絡(luò)安全的內(nèi)容，其份量加大了一倍；增加了各種新的知識(shí)，如DNS，SNMP，電子函件，USENET，萬(wàn)維網(wǎng)，HTML，Java，多媒體，視頻點(diǎn)播及MBone等。第3版中共有395幅插圖，其中276幅（占70％）全部是新的，其他的圖也已進(jìn)行了更新。本書(shū)所列的370種參考文獻(xiàn)中，有281種（占76％）是自本書(shū)第2版出版以來(lái)新出現(xiàn)的著作和論文。在這些文獻(xiàn)中，100種以上是1995年和1996年發(fā)表和出版的?？偟恼f(shuō)來(lái)，本書(shū)75％的內(nèi)容是新的，剩余25％的內(nèi)容也已做了大量更新。因此，本書(shū)基本上是一本新書(shū)，其封面也重新設(shè)計(jì)了，以免與第2版混淆。計(jì)算機(jī)著作中充滿了各種縮寫(xiě)詞，本書(shū)也不例外。這里列出一些先讓讀者了解一下：AAL，AMPS，ARP，ASN，A′TM，BGP，CDMA，CDPD，CSMA，DQDB，DNS，F(xiàn)AQ，F(xiàn)DM，F(xiàn)TP，F(xiàn)TTC，F(xiàn)TTH，GSM，HDLC，HEC，HIPPI，IAB，ICMP，IDEA，IE′TF，IPv6，ISO，ITU，LATA，MAC，MACA，MAN，MIB，MIME，NAP，NNTP，NSA，NSAP，OSI，OSPF，PCM，PCN，PCS，PEM，PGP，PPP，PSTN，PTT，PVC，QAM，RARP，RFC，RSA，SABME，SAP，SAR，SDH，SDLC，SHA，SMI，SNA，SNMP，SNRME，SPX，TCP，UDP，VHF，VLF，VSAT，WARC，WDM，WWV及WWW。不要擔(dān)心，每個(gè)縮寫(xiě)詞在使用時(shí)都會(huì)仔細(xì)定義。為了幫助教師使用本教材，作者準(zhǔn)備了3種輔助教學(xué)材料：習(xí)題解答。含有所有插圖的PostScript文件（可用于制作教學(xué)幻燈片）。第3章中協(xié)議例子的模擬程序（用C語(yǔ)言編寫(xiě)的）。習(xí)題解答可從PrenticeHall出版社得到（但僅限于教師）。插圖文件及模擬程序可通過(guò)萬(wàn)維網(wǎng)得到。為了找到上述內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)作者的主頁(yè)：http：//www.cs.vu.nl/～ast/。本書(shū)原稿（英文版）是用Troff以TimesRoman字體排版的，在經(jīng)過(guò)了這么多年后，仍采用了這種方式。雖然Troff不符合“所見(jiàn)即所得”系統(tǒng)的潮流，但讀者不妨將此書(shū)的質(zhì)量與由“所見(jiàn)即所得”系統(tǒng)出的書(shū)的質(zhì)量作一比較。我對(duì)PC及臺(tái)式系統(tǒng)的唯一讓步就是，我第一次使用了AdobeIllustrator來(lái)作圖，而不是將圖畫(huà)到紙上。而且，本書(shū)也是第一次完整地以電子方式出版的。來(lái)自Troff的PostScript的輸出，可通過(guò)因特網(wǎng)送至打印機(jī)上，然后就可以直接印出膠片。不需要像通常那樣，必須生成中間的紙質(zhì)拷貝或照相處理。在本教材的第3版編寫(xiě)期間，許多人曾幫助過(guò)我。我要特別感謝ChaseBailey，SaniyaBenHassen，NathanielBorenstein，RonCocchi，DaveCrocker，WiebrendeJonge，CarlEllison，M.RasitEskicioglu，JohnEvans，MarioGerla，MikeGoguen，PaulGreen，DickGrune，WayneHath－away，F(xiàn)ranaHauck，JackHoltzman，GerardHolzmann，PhilipHomburg，PeterHoneyman，RajJain，DaveJohnson，CharlieKaufman，VinayKumar，JorgLiebeheer，PaulMockapetris，CarolOrange，CraigPartridge，CharliePerkins，ThomasPowell，GregSharp，AnneSteegstra，GeorgeSwallow，MarkTay—lor，PetervanderLinden，HansvanStaveren，MaartenvanSteen，KeesVerstoep，StephenWalters，MichaelWeintraub，JosephWilkes及StephenWoiff。我還要特別感謝RadiaPerlman為我所提出的許多有益建議。我的眾多學(xué)生也以多種方式給過(guò)我?guī)椭?，我要特別列出MartijnBot，WilbertdeGraaf，F(xiàn)laviodelPomo及ArnolddeWit提供的幫助。PrenticeHall出版社的MaryFranz是我的編輯，在過(guò)去10年里為我提供了大量的參考材料。她還以其他各種方式幫助過(guò)我，事無(wú)巨細(xì)，不厭其煩。我的責(zé)任編輯CamilleTrentacoste在本書(shū)的整個(gè)出版過(guò)程中，將流程安排得緊鑼密鼓而又有條不紊，本書(shū)得以順利出版，他的功勞很大。最后，我還要對(duì)幾位最重要的人士表示感謝：Suzanne，Barbara，Marvin，還有小Bram都曾自始至終地幫助過(guò)我。我衷心地感謝他們所做的這些工作。AndrewS.Tanenbaum

　　作者簡(jiǎn)介AndrewS.Tanenbaum獲得過(guò)美國(guó)麻省理工學(xué)院的理學(xué)學(xué)士學(xué)位和加利福尼亞大學(xué)伯克利分校的哲學(xué)博士學(xué)位，目前是荷蘭阿姆斯特丹Vrije大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)系的教授，并領(lǐng)導(dǎo)著一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的研究小組。同時(shí)，他還是一家計(jì)算與圖象處理學(xué)院的院長(zhǎng)，這是由幾家大學(xué)合作成立的研究生院。盡管社會(huì)工作很多，但他并沒(méi)有中斷學(xué)術(shù)研究。多年來(lái)，他在編譯技術(shù)、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)及局域分布式系統(tǒng)方面進(jìn)行了大量的研究工作。目前的主要研究方向是設(shè)計(jì)規(guī)模達(dá)數(shù)百萬(wàn)用戶的廣域分布式系統(tǒng)。在進(jìn)行這些研究項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，他在各種學(xué)術(shù)雜志及會(huì)議上發(fā)表了70多篇論文。他同時(shí)還是5本計(jì)算機(jī)專著的作者。Tanenbaum教授還開(kāi)發(fā)了大量的軟件。他是Amsterdam編譯器的原理設(shè)計(jì)師，這是一個(gè)被廣泛使用的，用來(lái)編寫(xiě)可移植編譯器的工具箱。他領(lǐng)導(dǎo)編寫(xiě)的MINIX，是一個(gè)用于操作系統(tǒng)教學(xué)的類UNIX的小型操作系統(tǒng)。他和他的博士研究生及其他編程人員一道設(shè)計(jì)的Amoeba分布式操作系統(tǒng)，是一個(gè)高性能的微內(nèi)核分布式操作系統(tǒng)。目前，可在因特網(wǎng)上免費(fèi)得到MINIX及Amoeba，用于教學(xué)和研究。他的一些博士研究生，在獲得學(xué)位后繼續(xù)進(jìn)行研究，并取得了更大的成就，贏得了社會(huì)的贊譽(yù)，對(duì)此他深感自豪。人們稱他為桃李滿天下的教育家。Tanenbaum是ACM的會(huì)員，IEEE的資深會(huì)員，荷蘭皇家藝術(shù)和科學(xué)學(xué)院院士，獲得過(guò)1994年度ACMKarlV.Karlstrom杰出教育家獎(jiǎng)。他還人選了《世界名人錄》。他在萬(wàn)維網(wǎng)上的主頁(yè)地址為http：//www.cs.vu.n1/～ast/。