本书围绕因特网体系结构详细介绍了网络协议的设计思想、运行机制及仿真分析方法。首先详细介绍了网络协议分析及仿真工具的建模步骤和使用方法，然后围绕因特网中最基础、使用较多、**代表性的协议展开分析，包括数据链路层的PPP、以太网和IEEE 802.11等协议，互联网层用于分组传递的IP、ARP、ICMP、NDP、PMTU等协议和用于路由管理的RIP2、OSPF2和BGP4等协议，传输层的UDP和TCP协议，以及DNS、DHCP、FTP、SMTP、POP3和HTTP等经典的应用服务协议和SNMP网络管理协议，最后介绍了网络协议设计和形式化描述的一般原则和方法。 本书所有的案例都基于GNS3、Wireshark和NS3等开源工具，而且对涉及的每一种协议都详细给出了其特定网络环境的建模和分析方法，使读者在学习时可以方便地复现。 本书主要用作网络工程、信息安全、数据科学和物联网等专业的本科生课程教学，也可供通信或计算机网络技术领域的研究生课程教学使用。此外，本书不仅是广大网络和信息技术领域工程技术研究人员的参考工具书，对从事互联网通信系统设计或网络协议设计的读者也有很高的参考价值。

前言 进入21世纪以来，人类社会的信息化程度不断升级。信息技术的高度应用与信息资源的高度共享，为工业、经济和人类社会向更高层次发展提供了良好的环境支撑。信息成为社会活动的战略资源和重要财富，信息技术成为推动社会进步的主导技术，信息技术人员成为领导社会变革的中坚力量。“充分利用信息技术，开发利用信息资源，促进信息交流和知识共享，提高经济增长质量，推动经济社会发展转型”成为我国新时期国家信息化发展战略的主要目标。以因特网为核心的计算机网络技术在信息化进程中扮演着非常重要的角色，培养掌握计算机网络基础理论和关键技术的高水平人才是高等学校责无旁贷的任务，“计算机网络”也成为国内外各个高校不同专业培养方案中的主要课程。 国内讲述计算机网络原理的教材非常丰富，这些教材从理论角度很好地解释了各种网络协议的设计思想、工作原理及其所解决的问题，但是原理解释太过抽象，导致学习者无法在短时间内领会网络协议的精髓。为此，有少量教材试图通过分析伪代码达到对网络协议的深层次解释，但对读者的算法和程序设计基础有较高要求。笔者通过长期的教学和科研实践发现，计算机网络学习的关键在于理解网络协议在真实网络中的实现细节和运行过程。为了使广大计算机网络技术学习者能够快速、低成本地对因特网核心协议有更加深入的理解，对网络协议认识完成从抽象到具象的转变，笔者在对西安邮电大学课程建设项目成果总结的基础上编写了本书。 本书在内容选取和编排上充分考虑了学习的递进性和应用的广泛性。在内容上，考虑到网络协议的复杂性和多变性，选取了因特网中最基础、使用较多、最具代表性的协议，采用理论和实践相结合的形式进行描述。在编排上，由浅入深按照3个层次递进展开: ①学习仿真和分析工具，掌握网络环境建模和网络协议的分析及性能测试方法； ②自底向上进行因特网网络模型构建，使用协议分析工具完成对真实网络中数据包的捕获、（统计）分析及协议流的跟踪； ③学习协议设计的准则和一般方法。 全书共10章，第1章对网络体系结构、典型的参考模型及因特网标准进行概述;第2章对本书用到的3款工具（GNS3、Wireshark和NS3）的安装和使用方法进行详细讲解，目的是让读者对网络协议概念及仿真分析方法有初步了解，以利于后续章节内容的学习；第3～8章围绕因特网核心协议展开，首先参考相关标准对各层协议内容进行解释，然后采用工具逐层构建模拟网络，并演示和讲解协议运行的细节。具体包括数据链路层的PPP、以太网和IEEE 802.11等协议，互联网层用于分组传递的IP、ARP、ICMP、NDP、PMTU等协议和用于路由管理的RIP2、OSPF2和BGP4等协议，传输层的UDP和TCP协议，以及DNS、DHCP、FTP、SMTP、POP3和HTTP等经典的应用服务协议和SNMP网络管理协议；第9章简单介绍网络协议设计的基本内容、基本方法及差错和流量控制设计；第10章简单介绍使用有限状态机、Petri网和SDL语言进行网络协议形式化描述的一般方法。 本书的建议讲授课时为32～48学时，并建议在计算机网络基础或原理课程学习完成后进行，也可以根据需要直接设课。本书对于理论课或集中实践课都是适合的教材。 本书根据编者多年的教学经验编写，其最大的特色在于选择了开源软件作为搭建模拟环境平台的工具，使读者不用担心工具软件的获取和版权问题。此外，教材中的所有案例都由编者亲自设计并完成测试，不用担心实验的可复现问题。为方便采用本书教学，编者还制作了PPT和微课视频，建立了测试题库，读者可以在清华大学出版社官网搜索下载。此外，编者还在超星学习通平台建立了教学示范包，可以联系作者索取使用。 参与本书编写的有西安邮电大学的谢晓燕、孙韩林、李刚和王晓梅4位老师，其中谢晓燕编写第1章，孙韩林编写第2、4和5章，李刚编写第6、8、9和10章，王晓梅编写第3、7章，全书由谢晓燕和李刚统稿。 计算机网络是一个飞速发展的技术领域，网络协议在工业界也有不同的解释方法。由于编者水平有限，书中可能存在欠妥或不足之处，恳请各位专家和读者批评指正。我们将在吸取大家的意见和建议的基础上，在适当的时候进行修订和补充。 编者2021年3月

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