核心网络协议数据包指南

序言

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要找到完美的 Network+ 资源或教科书确实是一项挑战。有时，它们极其专注于某项技术，因而失之偏颇；有时，它们又极其宽泛，涵盖了人类已知的所有网络思想。网络有几个基本构件：路由器、交换机、接入点和主机。这些构件在将比特信息从一个地方转发到另一个地方时使用一套特定的规则，这些规则被组织成协议。本书讲述的是所有网络的共同点--核心协议。一个非常公平的问题可能是，我是如何制定核心网络协议列表的。其实很简单，我看了一下。为了证明这一点，我提供了以下对一对计算机的简要考察。

在本次介绍中，我们捕捉了计算机在启动过程中的小型网络流量。检查真实世界的流量将是本书的常用方法。首先是图 P-1 左侧的 Windows 7 电脑。运行各种 Windows 操作系统的计算机都很健谈，但节点配置（DHCP、文件共享等）会对产生的流量产生很大影响。这台计算机刚启动时就发出了数百个数据包。启动后，我访问了一个网页。我们可以看到，100% 的数据包都使用了以太网帧。这是因为数据包来自计算机上的以太网网络接口卡（NIC）。我们将在第 2 章中探讨以太网。这台计算机生成的数据包中有 90% 以上（98% 的字节）也使用了 Internet 协议版本 4 (IPv4) 数据包类型。尽管 IPv6 的使用在不断增加，但目前网络上看到的几乎所有传输仍然是这种类型。 IPv6 数据包约占这些网络流量的 2%。我们将在第 3 章讨论 IPv4，在第 8 章讨论 IPv6。

图 P-1. 协议分布比较

现在，让我们将其与运行 OS X 10.5 版本并访问相同网页的苹果电脑所产生的启动流量进行比较。我们可以看到，虽然使用特定协议的数据包总数可能不同，但使用的协议是相同的。在这幅图中看到的一些协议并不是由拓扑结构中的计算机生成的，而是由周围网络上的设备生成的。例如，交换机使用的生成树协议 (STP) 是一种管理协议，旨在防止环路。O'Reilly 出版的Packet Guide to Routing and Switching（《路由和交换 Packet 指南》）中涵盖了许多其他协议。请注意，列表也是缩进的，以太网位于最左边。向右移动，则列出了超文本传输协议（HTTP）等协议。这表明了分层或封装。下层协议封装或包含上层协议。以太网封装 IP，IP 封装 TCP（或 UDP），TCP（或 UDP）封装应用程序。综上所述，很明显，这些节点的大部分流量来自一小部分核心网络协议集合。

鉴于这些信息，我们有理由说，如果我们要通过了解协议来了解网络的真正运作方式，那么这些协议将是我们要研究的对象。还不够吗？好吧--让我们从另一个角度来看看网络通信：我们经常使用的应用程序。

在图 P-2的左侧，我们可以看到玩游戏时产生的数据包的分布情况。在这种情况下，我在名为《星际争霸 II》的战场上一试身手。猜猜看，我们看到了完全相同的协议集合。右边是另一个分布，但这个集合来自 IP 语音（VoIP）对话。没错，我们再次看到了相同的协议集。

图 P-2. 应用程序及其使用的协议

当比特在网络上传输时，它们会被包装成一个整齐的小包，称为数据包。数据包有很多特性，但有一点它们从不说谎。如果数据包存在，那是因为某个设备或网络主机把它放在那里的。通过观察 ...