前言

在Internet日益普及的今天，人们的工作和生活无时无刻都离不开Internet，由此伴随产生的网络安全问题也日益突出。网络安全涉及网络协议的很多知识，很多网络安全事件都源于网络协议方面的漏洞，深入理解网络协议是进行网络信息安全研究和做好安全防范的基础。为此，我们专门编著了这本介绍常用网络协议及其安全问题的书，帮助广大读者深入理解网络协议的基本思想和工作原理，以更好地防范和解决可能产生的安全问题。

本书主要以TCP/IP为例介绍网络协议的工作原理及其用途，在对每个典型协议的结构、功能和用途用法进行解析后，还介绍其可能产生的安全问题及其相应对策，同时也体现协议的新发展。本书重点突出，类比、实例丰富，理论与应用相结合。

本书共分四大篇17章，各章内容安排如下。

第1篇概述与网络接口层。

第1章是网络协议概述。讨论Internet的起源、网络协议的概念、TCP/IP在网络互联中起的作用以及TCP/IP分层协议模型的特点与工作原理等，并给出各层网络协议面临的安全风险。

第2章是以太网协议。讨论以太网的起源、两个标准、类型、CSMA/CD协议、以太网的新发展，分析以太网面临的安全威胁。

第3章是点到点协议PPP。讨论PPP的特性、组成和工作流程，介绍PPP常用的确保安全传输的两个认证协议，分析PPP在以太网中的应用原理，以及PPP相关的安全问题。

第2篇网络层。

第4章是网络层编址及互联网协议IP。讨论网络层的几种编址技术、IP的报文格式和特性、IP选路，以及IP可能带来的安全威胁，最后介绍IPSec和IPv6。

第5章是地址解析协议ARP。讨论用于局域网内部的地址解析协议ARP的用途、工作原理、报文格式及其潜在的安全问题。

第6章是Internet控制报文协议ICMP。讨论两类常用的ICMP报文格式〖3〗及其用途用法，介绍ICMP的两个应用，分析ICMP引发的安全问题。

第7章是单播路由选择协议。讨论单播路由选择协议分类、路由选择算法、Internet路由体系的发展，以及路由协议的安全性。

第8章是路由信息协议RIP。讨论用于小型网络的域内路由信息协议RIP的工作原理和报文特性及其新发展，分析RIP引发的安全问题。

第9章是开放式最短路径优先OSPF。讨论用于大型网络的域内路由协议OSPF的基本思想和报文特性及其新发展，分析OSPF协议引发的安全问题。

第10章是边界网关协议BGP。讨论域间路由协议BGP的工作原理和报文特性及其新发展，分析BGP引发的安全问题。

第11章是多播。介绍多播编址、组管理协议IGMP、多播路由协议等，给出多播应用Mbone，最后讨论多播协议的安全问题。

第3篇传输层。

第12章是用户数据报协议UDP。讨论运输层UDP的特性、工作原理及其报文格式，以及引发的安全问题和对策。

第13章是传输控制协议TCP。讨论传输控制协议TCP的特点、报文格式、连接建立、可靠性传输、流量控制、拥塞控制机制等，最后分析TCP的安全问题及其对策。

第4篇应用层。

第14章是超文本传输协议HTTP。讨论应用层协议中用于WWW的HTTP的工作原理、报文格式、相关应用及其安全性。

第15章是域名系统DNS。讨论DNS域名空间、用于域名解析的DNS的特性、工作原理、应用以及安全性。

第16章是文件传输协议FTP。讨论用于文件传送的FTP的特性、工作原理、报文、应用以及安全性。

第17章是其他常用应用层协议，包括用于动态分配IP地址的DHCP、用于邮件传输的SMTP以及用于网络管理的SNMP。

“网络协议分析”课程是很多高校网络工程和网络空间安全专业的一门专业必修课，是在“计算机网络”课程结束之后开设的一门课程。“网络协议分析”〖3〗和其他网络安全类课程，如“网络信息安全”“网络编程”等课程都有着千丝万缕的联系。所以编者多年来一直想针对网络工程及网络空间安全专业的实际教学编写一本内容优化、清晰易懂、图例丰富，与实际应用及协议新发展相结合的本科教材。

网络协议涉及的内容非常繁杂，本书精心挑选了与Internet有关的常用典型协议进行讨论分析，并对多年的教学内容进行整合优化，结合类比和协议分析软件，用更形象的方式呈现协议的原理、结构、功能、用法以及实际的应用，使枯燥的网络协议学习变得生动有趣，并使学生明确学习网络协议的目的和意义。每章后配有相应习题和实验。

本书由郑州轻工业大学计算机科学与技术学院网络工程系的张然、胡颖、尹毅峰、朱亮、张彦华五位老师共同编写。其中，第1～3章、第6章和第12～13章由张然老师编写，第4～5章由朱亮老师编写，第7～11章由胡颖老师编写，第14～17章由张彦华老师编写，第8、10、11章的安全问题部分由尹毅峰老师补充编写，全书由张然老师统稿。五位老师均为计算机网络相关专业的博士，有多年的计算机网络、网络安全及相关课程的教学经验。

本书的编写得到了所在院系领导的大力支持，在此对他们表示感谢！同时，对清华大学出版社编辑们的辛勤工作也一并表示感谢！

因编者水平、时间有限，本书难免会有缺点和疏漏，欢迎广大读者提出宝贵意见和建议。

编者

2025年8月