网络是怎样连接的

内容简介：

本书以探索之旅的形式，从在浏览器中输入网址开始，一路追踪了到显示出网页内容为止的整个过程，以图配文，讲解了网络的全貌，并重点介绍了实际的网络设备和软件是如何工作的。目的是帮助读者理解网络的本质意义，理解实际的设备和软件，进而熟练运用网络技术。同时，专设了“网络术语其实很简单”专栏，以对话的形式介绍了一些网络术语的词源，颇为生动有趣。

本书图文并茂，通俗易懂，非常适合计算机、网络爱好者及相关从业人员阅读。

作者简介：

作者简介：

户根勤

早先从事软件开发，后进入网络行业。曾供职于日本网络设备厂商（外资企业）和国内网络集成商，从事产品开发和技术咨询等工作。在工作之余还进行演讲、写作等活动。1998年离开公司，开始以演讲、写作以及运营论坛为主业。

译者简介：

周自恒

资深技术图书译者、全栈程序员、自然科学爱好者。初中时曾获得信息学奥赛天津赛区一等奖，曾任某管理咨询公司战略技术总监。译有《图解CIO工作指南（第4版）》《大数据的冲击》《代码的未来》《30天自制操作系统》《图解密码技术》《家用游戏机简史》《有趣的二进制》等。

目录：

第1章　浏览器生成消息1

——探索浏览器内部

1.1 生成HTTP请求消息5

1.1.1 探索之旅从输入网址开始5

1.1.2 浏览器先要解析URL7

1.1.3 省略文件名的情况9

1.1.4 HTTP的基本思路10

1.1.5 生成HTTP请求消息14

1.1.6 发送请求后会收到响应20

1.2 向DNS服务器查询Web服务器的IP地址24

1.2.1 IP地址的基本知识24

1.2.2 域名和IP地址并用的理由28

1.2.3 Socket库提供查询IP地址的功能30

1.2.4 通过解析器向DNS服务器发出查询31

1.2.5 解析器的内部原理32

1.3 全世界DNS服务器的大接力35

1.3.1 DNS服务器的基本工作35

1.3.2 域名的层次结构38

1.3.3 寻找相应的DNS服务器并获取IP地址40

1.3.4 通过缓存加快DNS服务器的响应44

1.4 委托协议栈发送消息45

1.4.1 数据收发操作概览45

1.4.2 创建套接字阶段48

1.4.3 连接阶段：把管道接上去50

1.4.4 通信阶段：传递消息52

1.4.5 断开阶段：收发数据结束53

怪杰Resolver55

第2章　用电信号传输TCP/IP数据57

——探索协议栈和网卡

2.1 创建套接字61

2.1.1　协议栈的内部结构61

2.1.2 套接字的实体就是通信控制信息63

2.1.3 调用socket时的操作66

2.2 连接服务器68

2.2.1 连接是什么意思68

2.2.2 负责保存控制信息的头部70

2.2.3 连接操作的实际过程73

2.3 收发数据75

2.3.1 将HTTP请求消息交给协议栈75

2.3.2 对较大的数据进行拆分78

2.3.3 使用ACK号确认网络包已收到79

2.3.4 根据网络包平均往返时间调整ACK号等待时间83

2.3.5 使用窗口有效管理ACK号84

2.3.6 ACK与窗口的合并87

2.3.7 接收HTTP响应消息89

2.4 从服务器断开并删除套接字90

2.4.1 数据发送完毕后断开连接90

2.4.2 删除套接字92

2.4.3 数据收发操作小结93

2.5 IP与以太网的包收发操作95

2.5.1 包的基本知识95

2.5.2 包收发操作概览99

2.5.3 生成包含接收方IP地址的IP头部102

2.5.4 生成以太网用的MAC头部106

2.5.5 通过ARP查询目标路由器的MAC地址108

2.5.6 以太网的基本知识111

2.5.7 将IP包转换成电或光信号发送出去114

2.5.8 给网络包再加3个控制数据116

2.5.9 向集线器发送网络包120

2.5.10 接收返回包123

2.5.11 将服务器的响应包从IP传递给TCP125

2.6 UDP协议的收发操作128

2.6.1 不需要重发的数据用UDP发送更高效128

2.6.2 控制用的短数据129

2.6.3 音频和视频数据130

插进Socket里的是灯泡还是程序132

第3章　从网线到网络设备135

——探索集线器、交换机和路由器

3.1 信号在网线和集线器中传输139

3.1.1 每个包都是独立传输的139

3.1.2 防止网线中的信号衰减很重要140

3.1.3 “双绞”是为了抑制噪声141

3.1.4 集线器将信号发往所有线路146

3.2 交换机的包转发操作149

3.2.1 交换机根据地址表进行转发149

3.2.2 MAC地址表的维护153

3.2.3 特殊操作154

3.2.4 全双工模式可以同时进行发送和接收155

3.2.5 自动协商：确定最优的传输速率156

3.2.6 交换机可同时执行多个转发操作159

3.3 路由器的包转发操作159

3.3.1 路由器的基本知识159

3.3.2 路由表中的信息162

3.3.3 路由器的包接收操作166

3.3.4 查询路由表确定输出端口166

3.3.5 找不到匹配路由时选择默认路由168

3.3.6 包的有效期169

3.3.7 通过分片功能拆分大网络包170

3.3.8 路由器的发送操作和计算机相同172

3.3.9 路由器与交换机的关系173

3.4 路由器的附加功能176

3.4.1 通过地址转换有效利用IP地址176

3.4.2 地址转换的基本原理178

3.4.3 改写端口号的原因180

3.4.4 从互联网访问公司内网181

3.4.5 路由器的包过滤功能182

集线器和路由器，换个名字身价翻倍？184

第4章　通过接入网进入互联网内部187

——探索接入网和网络运营商

4.1 ADSL接入网的结构和工作方式191

4.1.1 互联网的基本结构和家庭、公司网络是相同的191

4.1.2 连接用户与互联网的接入网192

4.1.3 ADSL Modem将包拆分成信元193

4.1.4 ADSL将信元“调制”成信号197

4.1.5 ADSL通过使用多个波来提高速率200

4.1.6 分离器的作用201

4.1.7 从用户到电话局203

4.1.8 噪声的干扰204

4.1.9 通过DSLAM到达BAS205

4.2 光纤接入网（FTTH）206

4.2.1 光纤的基本知识206

4.2.2 单模与多模208

4.2.3 通过光纤分路来降低成本213

4.3 接入网中使用的PPP和隧道217

4.3.1 用户认证和配置下发217

4.3.2 在以太网上传输PPP消息219

4.3.3 通过隧道将网络包发送给运营商223

4.3.4 接入网的整体工作过程225

4.3.5 不分配IP地址的无编号端口228

4.3.6 互联网接入路由器将私有地址转换成公有地址228

4.3.7 除PPPoE之外的其他方式230

4.4 网络运营商的内部233

4.4.1 POP和NOC233

4.4.2 室外通信线路的连接236

4.5 跨越运营商的网络包238

4.5.1 运营商之间的连接238

4.5.2 运营商之间的路由信息交换239

4.5.3 与公司网络中自动更新路由表机制的区别241

4.5.4 IX的必要性242

4.5.5 运营商如何通过IX互相连接243

名字叫服务器，其实是路由器246

第5章　服务器端的局域网中有什么玄机249

5.1 Web服务器的部署地点253

5.1.1 在公司里部署Web服务器253

5.1.2 将Web服务器部署在数据中心255

5.2 防火墙的结构和原理256

5.2.1 主流的包过滤方式256

5.2.2 如何设置包过滤的规则256

5.2.3 通过端口号限定应用程序260

5.2.4 通过控制位判断连接方向260

5.2.5 从公司内网访问公开区域的规则262

5.2.6 从外部无法访问公司内网262

5.2.7 通过防火墙263

5.2.8 防火墙无法抵御的攻击264

5.3 通过将请求平均分配给多台服务器来平衡负载265

5.3.1 性能不足时需要负载均衡265

5.3.2 使用负载均衡器分配访问266

5.4 使用缓存服务器分担负载270

5.4.1 如何使用缓存服务器270

5.4.2 缓存服务器通过更新时间管理内容271

5.4.3 最原始的代理——正向代理276

5.4.4 正向代理的改良版——反向代理278

5.4.5 透明代理279

5.5 内容分发服务280

5.5.1 利用内容分发服务分担负载280

5.5.2 如何找到最近的缓存服务器282

5.5.3 通过重定向服务器分配访问目标285

5.5.4 缓存的更新方法会影响性能287

当通信线路变成局域网291

第6章　请求到达Web服务器，响应返回浏览器293

——短短几秒的“漫长旅程”迎来终点

6.1 服务器概览297

6.1.1 客户端与服务器的区别297

6.1.2 服务器程序的结构297

6.1.3 服务器端的套接字和端口号299

6.2 服务器的接收操作305

6.2.1 网卡将接收到的信号转换成数字信息305

6.2.2 IP模块的接收操作308

6.2.3 TCP模块如何处理连接包309

6.2.4 TCP模块如何处理数据包311

6.2.5 TCP模块的断开操作312

6.3 Web服务器程序解释请求消息并作出响应313

6.3.1 将请求的URI转换为实际的文件名313

6.3.2 运行CGI程序316

6.3.3 Web服务器的访问控制319

6.3.4 返回响应消息323

6.4 浏览器接收响应消息并显示内容323

6.4.1 通过响应的数据类型判断其中的内容323

6.4.2 浏览器显示网页内容！访问完成！326

Gateway是通往异世界的入口328

附录330

后记334

致谢334

作者简介335

文章试读：很多人说现在是“互联网时代”，我们身边出现了好多“互联网公司”，就连李克强总理也经常把“互联网+”挂在嘴边，可见互联网已经成为我们日常生活中的一部分了。 互联网其实是个非常复杂的玩意儿。我们每天都在上网，网络正常的时候大家都觉得“上网嘛，不就这么简单”。可是一旦出了问题，上不去了，你就会发现要想把问题找出来并解决真不是一件容易的事。这次是这里出问题，下次是另一个地方出问题，能出问题的环节太多...

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