译者序

本书是德国波茨坦大学哈索 -普拉特纳研究院（ Hasso Plattner Institute at University of Potsdam, Germany）院长克里斯托弗 ·迈内尔（ Christoph Meinel）教授和高级研究员哈拉尔德 ·萨克（ Harald Sack）博士合作完成的现代数字化技术三部曲中的第二部。本书德文版由德国斯普林格（ Springer）出版社出版发行。我们很高兴也很荣幸能够受作者以及清华大学出版社之托将其翻译成中文，呈现给大家。

近年来，随着高性能运算、无线网络互联、大规模存储等底层软硬件技术的突破，互联网技术及其应用也经历了又一次的飞速发展。云计算、移动互联、智能终端、互联网 +、物联网、工业 4.0等已逐渐成为人们耳熟能详的名词。本书的主要目的就是为了让广大读者更深入地了解这些名词的含义、原理以及这些技术发展背后的故事，理解支撑这些技术的互联网是如何工作和运行的。本书首先回顾了近 50年来互联网技术发展的历史，着重介绍了网络互联技术的发展，特别是近 20年来万维网发展的几个重要的进程及其解决的关键问题，接着详细地讨论了对于任何数字通信技术都必需的物理层，并依次介绍 TCP/IP参考模型中的各层及相关技术。本书内容丰富，涵盖了几乎所有与网络互联技术相关的基础知识，详细介绍了网络接入层、网络互联层及网络传输层等各关键层的功能要求、技术特点和相关协议，同时列举和解释了以这些技术为基础的众多新型互联网应用的原理和实现。本书的写作方式非常独特，多维结构的划分和组织形式可以让读者在尽可能全面地获取更多知识和内容的同时，也能根据个人兴趣和需要很方便地选择相关主题进行更深入的了解。除了对许多重要突破性技术的基本描述之外，作者还补充了大量技术细节（补充材料），援引经典教材和参考书籍的相关表述，使读者对所介绍内容一目了然。每章后都附有详细的术语表，以及可能对读者进一步阅读有帮助的参考文献列表。在本书的最后，附录 A给出了一个完整的人物索引列表，对在网络互联技术发展过程中做出过突出贡献或有重要影响和意义的相关人物给出了简短的介绍和客观的评注。书后附录的缩略语总结和罗列了计算机及网络互联领域的常用及最新出现的缩略词汇，能够有效消除容易发生的歧义，以帮助读者更为准确地理解和掌握这些缩略词汇及其概念和含义。

本书内容翔实、全面系统，却又简洁明了、清晰易懂，既是一本不可多得的教科书，同时又可以作为工作学习必备的参考手册。除了高校计算机相关专业的教师、学生和科研人员之外，信息和通信领域的广大从业人员，以及有一定基础的非专业人士都能够从本书中获益。虽然书中涉及的有些内容相对比较专业，但语言通俗易懂，描述由浅入深，结构层次清晰，书中使用了大量的图表、丰富的背景故事和众多的示例分析，不仅能帮助读者理解相关的知识和内容，更会给读者带来全新的感受与体验。

作者之一的克里斯托弗 ·迈内尔（ Christoph Meinel）教授是德国波茨坦大学哈索 -普拉特纳研究院（ HPI）院长、波茨坦大学哈索 -普拉特纳研究院“互联网技术和系统”教席正教授（ C4）、德国国家科学工程院（ acatech）院士。作为德国计算机科学领域的著名学者，迈内尔教授在德国大学和科研机构有近 40年的相关教学科研经历 ,成果丰硕。他现已出版 13本专著和 4本专业选集，参与编著了数本国际学术论文集，并在国际知名的期刊和会议上发表超过 500篇学术论文。其专著《计算机数学基础》已再版多次，成为德国计算机专业的经典教材。本次由德国斯普林格出版社相继出版的这套三部曲，是作者多年来在互联网方向教学和科研成果的一次系统整理，本书德文版已经在作者所在的波茨坦大学哈索 -普拉特纳学院和柏林及勃兰登堡地区许多大学的计算机学院作为网络原理、通信技术和互联网安全等课程的教材或参考书使用。以本书内容为主要框架的大规模公开在线课程（ Massive Open Online Course, MOOC）网络互联技术在公共慕课平台 openHPI.de（英文、德文）和 openHPI.cn（中文）上已运行多轮，来自世界各国的数万用户免费参加了在线课程并获得了课程证书。与已出版的许多同类书籍相比，本套丛书系统性更强，概念描述更为简洁准确，更适合作为大中专院校的教材和开发人员的参考手册。此次呈现给广大读者的这本中文翻译版是我们根据德文原版直接翻译而成的。应该说，与大家普遍熟悉的英文版技术类书籍的一个最大区别是，德语对技术和工程描述的遣词造句更为复杂，对于非母语的读者来说很难透彻理解。翻译过程中，我们在保证译文顺利流畅的原则下，尽力做到抓住原作精髓，术语一致，并符合当前大家所熟知的中文词汇用法。书中大量的图表，我们也重新制作了中文版本。尽管如此，我们意识到翻译稿距离完全贴切地体现原版的专业内容和含义还有相当距离，错误遗漏之处请广大读者原谅，并欢迎与我们沟通交流。此外，本书英文版也已顺利完成，并已于 2015年年初与读者见面。读者在使用这本中文翻译版时，可以同时参照德文原版和英文翻译版，以更为准确、全面地理解书中内容。

本书中文版的翻译、出版和发行工作得到了德国斯普林格出版社和中国清华大学出版社的大力支持，在此表示衷心感谢！

季松程峰 

2019年 7月，德国波茨坦

前言

那些一直以来都令人惊叹不已的事物，如今在人们的日常生活中已经变得习以为常了。“拥有一种跨越时间和空间界限的移动性”这个古老的梦想推动着整个人类社会的发展进步。而这一梦想在近几十年来正在以人类历史上前所未有的速度实现着。这期间，无数个物理定律被打破。生活中的一些事物经常会出人意料地以一种非物质化、数字化的形式展现出来。非物质化表现在：在某些场合事物只能以它们的数字化的“影子”形式出现，即以 0和 1编码的形式表述，通过电磁信号以光速传递，并且在任意一台计算机上都可以被处理。计算机和互联网这两种技术的出现和发展使得这一切都成为了可能。计算机提供了平台。在这种平台下事物都是以数字影子的形式存在，同时这些数字影子能够被重新绘制、加工、链接和存储。而互联网的出现则实现了将这些数字影子以光的速度向世界上任何一个地方进行传输的可能性。这样一来，这些数字影子就能够在世界上另外一端的计算机上被处理。

事实上，计算机和互联网在人类历史上只能算是极其微小的技术发展，但却从根本上改变了人类的生活方式和行为。 19世纪到 20世纪的工业革命使人类在物理上的认识和发展发生了翻天覆地的变化：汽车、飞机、宇宙飞船等工具极大地扩展了人类身体活动的半径。而计算机和互联网技术作为数字化革命的驱动力又将我们精神上的活跃性提高到了一个前所未有的高度，使得我们的心理活动半径（几乎）突破了单个身体的限制。如果想将一个人从一个大陆送往另一个大陆，即使使用最现代化的交通工具，可能也需要花费几小时的时间。但是借助于互联网，这种距离几乎可以被缩短为零。人类的情绪、想法和指示可以被立即传递，同时远程的接收方也能够在几秒钟内回馈他们的愿望和要求。这种交流的成本与传统的物理活动所需要的成本相比起来要少得多。

到目前为止，互联网才出现不到五十年，而万维网也只是被推出将近二十年。基于这些技术还非常年轻的事实，以及计算机和网络技术迅猛发展的势头丝毫不减的趋势可以预见，社会、经济和私人领域通过这种数字化革命还会继续发生巨大的改变。因此，看看这些技术发展幕后的故事，了解这些技术的基础知识以及理解诸如互联网和万维网究竟是如何工作的将是非常有趣的事情。现在展现在您面前的这本书，将与我们本系列三部曲中的另外两部（《数字通信技术》和《 Web技术》）一起，为您提供一个易懂的、全面的、可信赖的、内容翔实且描述详细的指导。

在第 1部《数字通信技术》里已经详细介绍概念（计算机网络、媒体及其编码、通信协议和计算机网络安全）的基础上，本书将以互联网的发展历史为背景，详细地介绍互联网以及与互联网相关的不同角色的演变过程，以及当前互联网功能实现的主要技术，即 TCP/IP协议族。我们还将详细地讨论对于任何数字通信技术都必需的物理层，并依次逐个介绍 TCP/IP参考模型中的各层及相关技术，其中包括网络接入层的众多技术（无线局域网或者有线局域网、广域网）；网络互联层以及支持互联网的主要互联网协议 IPv4、IPv6和移动 IP；传输层以及与互联网紧密相关的第二个协议：网络传输协议（ TCP）；应用层以及与互联网一起推动社会发展变革的众多互联网服务。这里，我们没有着重讲述与万维网（ WWW）相关的具体技术。万维网将是我们这一套三部曲中第三部《 Web技术》的主题。在那本书里，我们将详细介绍包括诸如 URL、HTTP、HTML、CSS、XML、Web编程、搜索引擎、 Web 2.0和语义网等在内的不同 Web技术。

本书提供了多维结构的材料，包括正文之外的补充材料（为通常理解的描述补充了大量的技术细节）：各章的术语表、涉及词汇的索引和供后续检索和进一步阅读的参考文献。这些都为那些愿意更全面深入地了解所涉及内容的读者提供了极大方便，使得他们能够找到一个有趣的和相关的选项。

编写本书的时候，我们以最大的努力，尽可能考虑到来自不同层次和背景的读者。希望对网络技术有兴趣的外行人，在阅读本书的过程中也可以感受到崭新数字世界里的这种数字魅力；为勤奋和不断进取的学生们提供一本有用且全面的教科书；为那些经验丰富的专业人员提供一个可靠的参考工具，使他们能够更轻松和准确地在这个错综复杂的数字通信环境中把握住自己的专业领域。

感谢我们在哈索 -普拉特纳学院“互联网系统和技术”教席的同事们，他们对与本书相关的科研和教学工作提供了各种各样的支持。感谢斯普林格出版社的 Hermann Engesser先生和 Dorothea Glausinger女士所表现出的对这一图书出版项目成功的信心以及项目实施过程中的耐心。感谢 Ivana和 Anja，谢谢你们的耐心和宽容，你们的爱陪伴着我们在书房里度过了无数个周末和节假日。 

Christoph Meinel Harald Sack

德国波茨坦