图书在版编目（CIP）数据 网络是怎样连接的 / (日) 户根勤著；周自恒译 .-- 北京：人民邮电出版社 , 2017.1 （图灵程序设计丛书） ISBN 978-7-115-44124-9 Ⅰ. ①网… Ⅱ. ①户… ②周… Ⅲ . ①计算机网络－ 连接技术 Ⅳ. ① TP393 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2016）第 283424 号 NETWORK WA NAZE TSUNAGARUNOKA DAI 2 HAN written by Tsutomu Tone. Copyright © 2007 by Tsutomu Tone. All rights reserved. Originally published in Japan by Nikkei Business Publications, Inc. Simplified Chinese translation rights arranged with Nikkei Business Publications, Inc. through CREEK & RIVER Co., Ltd. 本书中文简体字版由 Nikkei Business Publications, Inc. 授权人民邮电出版社独家出版。 未经出版者书面许可，不得以任何方式复制或抄袭本书内容。 　　版权所有，侵权必究。 内  容  提  要 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的内 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。 ◆ 著　　　　［日］户根勤 　 译　　　　周自恒　 　 责任编辑　傅志红 　 执行编辑　高宇涵　侯秀娟 责任印制　彭志环 ◆ 人民邮电出版社出版发行　　北京市丰台区成寿寺路11号 　 邮编　100164　　电子邮件　315@ptpress.com.cn 　 网址　http://www.ptpress.com.cn 　 北京　　　　　　印刷 ◆ 开本：880×1230　1/32 　 印张：11.25 　 字数：333 千字 2017 年1月第1 版 　 印数：1-5 000 册 2017 年1月北京第1次印刷 著作权合同登记号　图字：01-2016-0667 号 定价：49.00 元 读者服务热线：(010)51095186 转 604　印装质量热线：(010)81055316 反盗版热线：(010)81055315 广告经营许可证：京东工商广字第 8052 号 推荐序 两个月前就听说花卷 A 在翻译一本网络书。作为技术圈的活跃分子， 我自然是要第一时间讨来看的。 样书寄来时我正因为感冒而昏昏欲睡，没想到翻了十来页，人顿时就 清醒过来了——这不正是我想象中一本网络科普书该有的样子吗？从浏览 器输入网址开始，引入了 HTTP 消息；由于消息要交给服务器，所以用 DNS 来解析其域名；消息到达服务器之前需要传输，就要懂得 TCP 和路由 交换……环环相扣，如流水般自然，结构上完全顺应了人类的思维习惯。 传统的网络教材我也读过不少，基本上是以五层（老书甚至有七层）网络模 型来划分章节，然后再一板一眼地讲解概念，结构上完全不同。 接下来我又花了两天时间，把全书读完了（老司机速度，请勿模仿）。 越读越觉得作者户根勤是个全栈工程师，从软件到硬件，从服务器到交换 机，似乎每一方面都在行，很好奇他究竟换过多少工作。我认识的技术人 员中，知识面这么广的几乎没有，比如第 4 章的大部分内容就是我从未涉 猎的。跟很多日本作者一样，他的表达风格也是细致周全，所以不用担心 阅读压力。毫不夸张地说，读懂了这本书，你就理解了网络世界的全貌。 这一点对初学者尤为重要，因为想要在学习中触类旁通，前提就是知识面 到位。 对于引进型书籍，读者们最担忧的其实还是翻译质量，我也曾经因为 拒绝翻译腔而只读原版。不过花卷的语言能力一向让人放心，我几年前买 了他译的一本《30 天自制操作系统》就知道了。这些年来他翻译的技术书 有十册了吧？假如不看作者名字，我甚至都看不出这些书是外文翻译而来 的。花卷的技术功底对我来说也是个谜，我看过他关于操作系统的书，和 他探讨过不同类型的 VPN 如何架设，有一天我 Google 搜索固态硬盘的工 A　指本书译者周自恒，其在新浪微博上的昵称为 @ 馒头家的花卷。 ——编者注 3 作原理，搜到的一篇科普文章竟然也是他写的。也就是如此深不可测的译 者，才能驾驭覆盖面这么广的书吧。 当然了，一本书不可能兼顾广度和深度，否则篇幅就太大了。指望这 本书深挖难点，甚至分析具体的问题，也是不现实的。假如想学得再深一 点，我建议自己多做一些实验（其实对于任何技术书都一样）。比如书中第 176 页讲到的地址转换，我们完全可以在家里配置一下试试。又比如书里 第 79 页讲到了用 ACK 来确认网络包，我们可以装个 Wireshark，然后抓些 包来看看 ACK 究竟是什么样的。在配置或者分析网络包的过程中，你很 可能会遇到问题并解决它，这样就能理解得更深入了。 最后祝大家跟我一样，从这本书中学有所获。 林沛满 2016 年 11 月 4 译者序 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了，这就说明 网络真的很复杂。 我上高中的时候，曾经有同学来找我帮忙，说家里电脑上不了网了。 我跑到他家里一看，网页确实怎么都打不开，但奇怪的是 QQ 居然能上， 而且还能正常跟人聊天。当时的搜索引擎还没有这么强大，这个问题让我 很是困扰。忽然我发现他电脑上 TCP/IP 设置中没有使用自动分配的 DNS 服务器，而且他自行设定的 DNS 服务器地址是错误的，改回自动配置 DNS 之后，故障就解决了。可是为什么 DNS 不对，QQ 却可以正常上呢？ 后来我才知道，因为 QQ 是直接使用 IP 地址来连接服务器的，所以即便 DNS 失效，它依然可以“屹立不倒”，以至于现在有很多人把 QQ 当成一 个排查 DNS 问题的“参照物”。 上面这个例子现在看起来其实非常小儿科，不过这也恰恰说明了网络 很复杂，你看我只是上个网而已，怎么又冒出来一个 DNS 呢？即便到了现 在，要跟周围不大懂网络的朋友解释什么叫 DNS，也得花上点功夫才行。 其实，不说 DNS，就说家里上网用的那个路由器，也不是什么省油的 灯。很多人又要说了，我把电脑插到路由器上就能上网了，这又有什么复 杂的嘛？那么我再讲个故事吧。有一次公司网络要改造，换了一台用 RouterOS 系统的网关。RouterOS 这个系统，识货的人都知道，它的性能非 常棒，灵活性也非常高，但是你要对网络特别了解才能玩得转。网关装上 去之后，我想咱们先做个最简单的配置吧，就跟家里路由器一样，电脑插 5 上去能上外网就行了。 然而，真配起来才发现，想要手动实现家里路由器的那些功能还真没 那么容易。首先，接在路由器上的电脑需要彼此能够通信，这需要配置一 个基本的交换机功能。其次，接在路由器上的电脑要自动获取 IP 地址等配 置，这需要配置一个 DHCP 服务器。然后，连接外网的端口需要单独配置 它的 IP 地址等参数，或者配置 PPP 连接，还得配置相应的路由表。到这 里还不算完，因为内网的电脑要访问外网，还得配置好网络地址转换 （NAT）！想要上个网还真挺复杂的是不是？你觉得简单是因为你家的路由 器帮你把这些功能都集成好了而已。 如果上面这一段让你看得有点晕，那么这本书就是为你准备的。上面 提到的这些东西，本书中都有深入浅出的介绍。我读过很多计算机网络方 面的书，但也正是因为网络太复杂了，这些书一般都只讲其中的一个协议 （比如 HTTP），或者是一个局部的技术（比如网络设备的部署），很少有像 这本书一样，从一个常见的场景切入，把整个网络的全貌如此清晰地展现 出来。用本书作者的话说就是：不理解网络的全貌，也就无法理解每一种 网络技术背后的本质意义。 如果你经常和网络技术打交道，特别是从事网络分析工作的话，这本 书可以作为深入学习具体技术的前置读本或者补充读物。因为当你纵览全 局之后，在学习具体技术时遇到的一些问题自然也就迎刃而解了。此外， 我在这里还想友情安利两本林沛满老师写的关于 Wireshark 网络分析的书： 《Wireshark 网络分析就这么简单》和《Wireshark 网络分析的艺术》。我觉 得这本书的内容和林老师的两本书配合得非常好，毕竟网络分析涉及网络 的方方面面，如果能对网络有一个全面的了解是很有帮助的。 最后感谢图灵教育各位编辑的努力，也希望各位读者能够借这本书发 现一个不一样的网络世界。 周自恒 2016 年 10 月于天津 6 前言 本书是介绍网络技术的图书——《网络是怎样连接的》的第 2 版。和 上一版一样，本书具备一些同类图书所没有的特色。 首先，本书讲解了网络的全貌。即便不提互联网（Internet），大家也都 知道网络是一个巨大而复杂的系统，因此用一本书的篇幅涵盖所有的知识 是不可能的。不过，我们可以开启探索之旅，从在浏览器中输入网址（比 如 http://www.nikkeibp.co.jp/）开始，一路追踪到显示出网页内容为止的整 个过程，这样就能够用一本书的篇幅讲清楚网络的全貌了。之所以要控制 在一本书的篇幅，是因为：如果只是讲解 TCP/IP、以太网这些单独的技 术，读者就无法理解网络这个系统的全貌；如果无法理解网络的全貌，也 就无法理解每一种网络技术背后的本质意义；而如果无法理解其本质意义， 就只能停留在死记硬背的程度，无法做到实际应用。为了避免这一点，即 便一本书的篇幅只能介绍有限的一些场景，我们也依然可以涵盖网络系统 的全貌。 其次，本书重点介绍了实际的网络设备和软件是如何工作的。TCP/IP、 以太网等技术，可以理解为规定网络设备和软件如何工作的一种规则。尽 管理解这些规则很重要，但仅仅学习这些规则是无法看到设备和软件的内 部构造的。这是因为，为了减少设备生产和软件开发上的制约，网络中的 规则将设备和软件的内部构造看作一