計算機網(wǎng)絡：第3版

　　內(nèi)容提要《計算機網(wǎng)絡）第3版，是國外使用最廣泛的計算機網(wǎng)絡教材。本書按照網(wǎng)絡模型，分層次地系統(tǒng)介紹了計算機網(wǎng)絡的基本概念，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、介質(zhì)訪問子層、網(wǎng)絡層、傳輸層及應用層。本書在介紹網(wǎng)絡各層基本原理實現(xiàn)方法時，結(jié)合進了近年來迅速發(fā)展的網(wǎng)絡技術，如因特網(wǎng)、A′TM、ISDN、移動通信、衛(wèi)星通信等。本書的適用對象很廣泛。對于學習計算機網(wǎng)絡課程的?？粕?、本科生及研究生，本書可作為教材或教學參考書。對于從事網(wǎng)絡研究、網(wǎng)絡工程、技術服務及使用網(wǎng)絡的科研和工程技術人員、用戶，本書也是一本很好的基礎性參考讀物。片斷：而在網(wǎng)絡中，用戶必須明確地指定在哪一臺機器上登錄；明確地遠程遞交任務；明確指定文件傳輸?shù)脑春湍康牡兀⑶乙芾碚麄€網(wǎng)絡。在分布式系統(tǒng)中，不需要明確地指定這些內(nèi)容，系統(tǒng)會自動地完成而無需用戶的干預。從效果上講，分布式系統(tǒng)是建立于網(wǎng)絡之上的軟件系統(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，這兩個主題之間也有許多共同之處。例如，分布式系統(tǒng)和網(wǎng)絡都需要文件的傳送。區(qū)別在于是誰來發(fā)起傳送，是系統(tǒng)還是用戶？雖然本書的主題是計算機網(wǎng)絡，但其中討論的許多問題對分布式系統(tǒng)也很重要。如果用戶希望了解分布式系統(tǒng)，請參閱（Cou－Louris等，1994；Mullender，1993及Tanenbaum，1995）。計算機網(wǎng)絡的應用在開始仔細地分析技術問題之前，值得一提的是為什么人們對計算機網(wǎng)絡感興趣，以及計算機網(wǎng)絡有什么用途。1.1.1用于企業(yè)的網(wǎng)絡許多機構都有一定數(shù)量的計算機在運行，這些機器大都相距甚遠。例如，一家有許多工廠的公司，可能在每個工廠所在地都裝配有計算機，用于記錄庫存，監(jiān)視生產(chǎn)狀況和管理當?shù)氐墓べY發(fā)放。最初，每臺計算機都獨立地工作，但后來管理部門可能決定把這些獨立的計算機連接起來，以獲取和核對整個公司的信息。稍加概括，這里的核心問題是資源共享（resourcesharing）。其目的是讓網(wǎng)絡上的用戶，無論他處于什么地方，也無論資源的物理位置在哪里，都能使用網(wǎng)絡中的程序、設備，尤其是數(shù)據(jù)。也就是說，用戶使用千里之外的數(shù)據(jù)就像使用本地數(shù)據(jù)一樣?？梢赃@樣歸納網(wǎng)絡的目的：它試圖解除“地理位置的束縛”。第二個目的是依靠可替代的資源來提供高可靠性（highreliability）。例如，所有的文件可以在兩臺或三臺計算機上留有副本，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，多處理機的出現(xiàn)，意味著如果其中一臺機器出了故障，其余的處理機仍然可以分擔它的任務，盡管性能可能有所下降。例如，軍事、銀行、航空、交通管制、核反應堆安全設備和其他許多的應用中，出現(xiàn)硬件故障后仍能繼續(xù)運行的能力是極其重要的。另一個目的是節(jié)約經(jīng)費（savingmoney）。小型計算機比大型計算機有更高的性能價格比。主機（房間大小的計算機）比個人計算機大概快十倍，但價格卻在千倍以上。這種不平衡使得許多系統(tǒng)設計者用多臺功能強大的個人計算機來組建系統(tǒng)，每個用戶使用一臺個人計算機，數(shù)據(jù)則存放在一臺或多臺共享的文件服務器（fileserver）里。在這一模式中，用戶被稱作客戶（client），而整個結(jié)構被稱作客戶－服務器模型（client－servermodel），如圖1－1所示。在客戶－服務器模型中，通信的方式通常是客戶向服務器發(fā)送請求信息，指示需要完成的工作。服務器完成工作后送回應答。一般情況下，是多個客戶使用少量服務器。網(wǎng)絡的另一個目的是可擴充性，即當工作負荷加大時，只要增加更多的處理器，就能逐步改善系統(tǒng)的性能。而采用中心主機的方式，當系統(tǒng)能力達到極限時，就必須用更強大的主機來代替它。這樣做一般開銷都較大，而對用戶的影響就更大了。在客戶－服務器模型中，新的客戶和服務器可以按需要隨時加入。建立網(wǎng)絡的另一個目的與技術沒有太大的關系。計算機網(wǎng)絡可以為分布在各地的雇員提供強大的通信手段（communicationmedium）。通過網(wǎng)絡，兩個或多個生活在不同地方的人可以一起寫報告。當某人修改了聯(lián)機文檔的某處時，其他人員可以立即看到這一變更，而不必花幾天的時間等待信件。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行，而在以前是不可能的。從長遠的觀點來看，利用網(wǎng)絡來增強人際溝通可能比它的技術目的（如增加可靠性）更重要。1.1.2服務于公眾的網(wǎng)絡上面給出的建設網(wǎng)絡的動機，從本質(zhì)上來講都是為了經(jīng)濟和技術。如果可以用可接受的價格購買到足夠大的和功能強的主機，大多數(shù)公司都會選擇把他們的所有數(shù)據(jù)都放到主機上去，讓他們的雇員通過終端連接到主機。在70年代和80年代早期，大多數(shù)公司都以這種方式運作。當個人計算機網(wǎng)絡提供了比主機高得多的性能價格比時，計算機網(wǎng)絡才開始流行。從90年代開始，計算機網(wǎng)絡開始為居家的個人用戶提供服務。這些服務和提供這些服務的動機與前面一節(jié)介紹的“企業(yè)效率”模型大不相同。下面簡要地介紹方興未艾的最激動人心的3種服務：1.訪問遠程信息。2.個人間通信。3.交互式娛樂。本書前言前言這本書是它的第3版，每一版都對應著計算網(wǎng)絡的不同發(fā)展階段。本書于1980年初次面世時，網(wǎng)絡還處于學術探討階段。本書第2版于1988年出版時，網(wǎng)絡已在各大學和大公司里得到了應用。本書第3版于1996年出版時，計算機網(wǎng)絡，尤其是世界范圍內(nèi)的因特網(wǎng)（Intemet），已成為千百萬人日常生活中的組成部分。不僅如此，從本書第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)絡都是用銅線電纜連接的，而在今天，許多網(wǎng)絡已用光纖或無線通信來實現(xiàn)。一些專用的網(wǎng)絡，如SNA，其地位已變得遠沒有公用網(wǎng)絡重要，尤其是因特網(wǎng)。OSI的各層協(xié)議結(jié)構正在迅速消失，而TCP/IP協(xié)議組已得到大家的認可。事實上，由于有了如此多的變化，本書幾乎是從總體上重寫了一遍。盡管本書的第1章與第2版時一樣，也起的是介紹作用，但其中的內(nèi)容已徹底更新，以反映最新的技術成果。例如，我們在第1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，我們以新的運行例子——因特網(wǎng)和ATM貫穿于全書，也介紹了一些吉比特網(wǎng)絡（gigabitNetworks）和其他流行網(wǎng)絡。在第2章，我們已將重點從銅線電纜轉(zhuǎn)移到了光纖和無線通信，因為這些是未來的技術。在過去十年內(nèi)，電話系統(tǒng)已變成幾乎是全部數(shù)字式的，因此，關于它的介紹材料已大量重寫，并補充了寬帶ISDN的材料。有關蜂窩無線通信的內(nèi)容已進行了大量擴展，并在本章中補充了新的低軌衛(wèi)星的知識。有關數(shù)據(jù)鏈路層和MAC子層討論的順序倒了一下，因為我通過教學實踐發(fā)現(xiàn)，學生在學習了數(shù)據(jù)鏈路層后，才能更好地理解MAC子層，所以本書第3章介紹數(shù)據(jù)鏈路層。以前的協(xié)議例子仍保留下來了，它們已被證明變得很流行，但現(xiàn)在我用C語言重寫了。此外，我們補充了新的有關因特網(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，包括波長劃分多路復用、無線局域網(wǎng)及數(shù)字無線傳輸技術。有關網(wǎng)橋的內(nèi)容已更新，補充進了高速局域網(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。有關擁塞控制的一節(jié)已徹底重寫。有關因特網(wǎng)及ATM的實際運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了主要內(nèi)容。其中最主要的是加入了大量的有關因特網(wǎng)，ATM及網(wǎng)絡性能的新知識。第7章討論的應用層已變成了本書最長的一章。有關網(wǎng)絡安全的內(nèi)容，其份量加大了一倍；增加了各種新的知識，如DNS，SNMP，電子函件，USENET，萬維網(wǎng)，HTML，Java，多媒體，視頻點播及MBone等。第3版中共有395幅插圖，其中276幅（占70％）全部是新的，其他的圖也已進行了更新。本書所列的370種參考文獻中，有281種（占76％）是自本書第2版出版以來新出現(xiàn)的著作和論文。在這些文獻中，100種以上是1995年和1996年發(fā)表和出版的?？偟恼f來，本書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，本書基本上是一本新書，其封面也重新設計了，以免與第2版混淆。計算機著作中充滿了各種縮寫詞，本書也不例外。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。不要擔心，每個縮寫詞在使用時都會仔細定義。為了幫助教師使用本教材，作者準備了3種輔助教學材料：習題解答。含有所有插圖的PostScript文件（可用于制作教學幻燈片）。第3章中協(xié)議例子的模擬程序（用C語言編寫的）。習題解答可從PrenticeHall出版社得到（但僅限于教師）。插圖文件及模擬程序可通過萬維網(wǎng)得到。為了找到上述內(nèi)容，請訪問作者的主頁：http：//www.cs.vu.nl/～ast/。本書原稿（英文版）是用Troff以TimesRoman字體排版的，在經(jīng)過了這么多年后，仍采用了這種方式。雖然Troff不符合“所見即所得”系統(tǒng)的潮流，但讀者不妨將此書的質(zhì)量與由“所見即所得”系統(tǒng)出的書的質(zhì)量作一比較。我對PC及臺式系統(tǒng)的唯一讓步就是，我第一次使用了AdobeIllustrator來作圖，而不是將圖畫到紙上。而且，本書也是第一次完整地以電子方式出版的。來自Troff的PostScript的輸出，可通過因特網(wǎng)送至打印機上，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版編寫期間，許多人曾幫助過我。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。我的眾多學生也以多種方式給過我?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我，事無巨細，不厭其煩。我的責任編輯CamilleTrentacoste在本書的整個出版過程中，將流程安排得緊鑼密鼓而又有條不紊，本書得以順利出版，他的功勞很大。最后，我還要對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我。我衷心地感謝他們所做的這些工作。AndrewS.Tanenbaum

　　作者簡介AndrewS.Tanenbaum獲得過美國麻省理工學院的理學學士學位和加利福尼亞大學伯克利分校的哲學博士學位，目前是荷蘭阿姆斯特丹Vrije大學的計算機科學系的教授，并領導著一個計算機系統(tǒng)的研究小組。同時，他還是一家計算與圖象處理學院的院長，這是由幾家大學合作成立的研究生院。盡管社會工作很多，但他并沒有中斷學術研究。多年來，他在編譯技術、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡及局域分布式系統(tǒng)方面進行了大量的研究工作。目前的主要研究方向是設計規(guī)模達數(shù)百萬用戶的廣域分布式系統(tǒng)。在進行這些研究項目的基礎上，他在各種學術雜志及會議上發(fā)表了70多篇論文。他同時還是5本計算機專著的作者。Tanenbaum教授還開發(fā)了大量的軟件。他是Amsterdam編譯器的原理設計師，這是一個被廣泛使用的，用來編寫可移植編譯器的工具箱。他領導編寫的MINIX，是一個用于操作系統(tǒng)教學的類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計的Amoeba分布式操作系統(tǒng)，是一個高性能的微內(nèi)核分布式操作系統(tǒng)。目前，可在因特網(wǎng)上免費得到MINIX及Amoeba，用于教學和研究。他的一些博士研究生，在獲得學位后繼續(xù)進行研究，并取得了更大的成就，贏得了社會的贊譽，對此他深感自豪。人們稱他為桃李滿天下的教育家。Tanenbaum是ACM的會員，IEEE的資深會員，荷蘭皇家藝術和科學學院院士，獲得過1994年度ACMKarlV.Karlstrom杰出教育家獎。他還人選了《世界名人錄》。他在萬維網(wǎng)上的主頁地址為http：//www.cs.vu.n1/～ast/。