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第一部分 TCP/IP基础3

第1章　联网引言3

1.1　联网及其优点3

1.2　网络基本知识4

1.2.1　交换网络类型4

1.2.2　网络协议6

1.2.3　无连接和面向连接的协议6

1.2.4　网络报文结构6

1.2.5　报文传输类型7

1.2.6　连接工作方式7

1.3　网络模型8

1.4　网络类型8

1.4.1　局域网（LAN）9

1.4.2　无线局域网（WLAN）9

1.4.3　广域网（WAN）9

1.5　开放系统互联（OSI）参考模型10

1.5.1 引言10

1.5.2　七层模型11

1.5.3　层间通信15

1.5.4　报文路由选择16

1.6　小结17

第2章　TCP/IP栈20

2.1　对新协议的需求：Internet的诞生20

2.2 TCP/IP服务的两种视点21

2.2.1　终端用户的视点：应用层服务21

2.2.2　开发者的视点：网络层服务21

2.3 TCP/IP栈体系结构21

2.4 TCP/IP协议族22

2.5 TCP/IP栈协议相关性24

2.6 Internet协议的标准化过程25

2.7　小结25

第3章　LAN技术：以太网27

3.1 为什么有Ethernet II和IEEE Ethernet？27

3.2　Ethernet II27

3.2.1　工作原理27

3.2.2　CSMA/CD接入控制方法28

3.2.3　Ethernet II帧格式30

3.3　IEEE 802模型（ISO 8802）30

3.3.1　逻辑链路控制层（LLC-802.2）31

3.3.2　桥接层（802.1）32

3.3.3　介质访问控制层（802.X MAC）33

3.3.4 物理层（802.X PHY）33

3.3.5　子网接入协议（SNAP）34

3.4　802.3 CSMA/CD（IEEE Ethernet）36

3.4.1 802.3介质36

3.4.2 802.3帧格式37

3.5 IEEE 802.3和Ethernet II网络比较37

3.6　小结39

第4章 网络接口：SLIP和PPP40

4.1　点对点网络方案40

4.2　串行线路接口41

4.2.1 RS-232串行口41

4.2.2　通用串行总线接口（USB）44

4.3　串行线路协议44

4.4　串行线路Internet协议44

4.5　点对点协议（PPP）45

4.5.1 PPP链路概述47

4.5.2 PPP链路控制协议52

4.5.3 PPP认证协议54

4.5.4 PPP网络控制协议57

4.5.5 PPP附加协议60

4.5.6 PPP请求评论概览62

4.6　小结63

第5章 网际层：IP和ICMP65

5.1　网际协议（IPv4）65

5.1.1 引言65

5.1.2　IP封装67

5.1.3　IP分片／重组71

5.1.4　IP编址74

5.1.5　IP交付和选路83

5.2 Internet控制报文协议（ICMPv4）85

5.2.1 ICMP通用报文格式86

5.2.2 ICMP差错报告报文88

5.2.3 ICMP信息交换报文89

5.3　地址解析协议（ARP）93

5.3.1 ARP报文格式94

5.3.2　ARP解析缓存97

5.4　逆向地址解析协议（RARP）97

5.5　小结97

第6章　运输层：UDP和TCP99

6.1 引言99

6.1.1　运输层编址：端口101

6.1.2　服务器进程端口分配102

6.1.3　客户进程端口分配104

6.1.4　客户／服务器报文交换示例104

6.1.5 客户和服务器关联：TCP/IP套接字105

6.2　用户数据报协议106

6.2.1 UDP封装106

6.2.2 UDP报文格式107

6.2.3　UDP校验和计算108

6.2.4 基于UDP的应用109

6.3　传输控制协议109

6.3.1 TCP的特点110

6.3.2 TCP报文单元：报文段111

6.3.3 TCP报文段格式112

6.3.4 TCP报文段首部选项114

6.3.5 TCP校验和计算115

6.3.6　最大报文段长度116

6.3.7 PUSH（推送）功能117

6.3.8 URGENT（紧急）功能118

6.3.9　TCP连接：建立、管理和终止118

6.3.10　提供可靠性和流控制125

6.3.11 TCP滑动窗口确认系统131

6.3.12 TCP报文段重发机制138

6.3.13　选择性确认（SACK）141

6.3.14　滑动窗口尺寸调整142

6.3.15 接收缓冲区大小调整问题（收缩窗口）144

6.3.16　“糊涂窗口”综合征145

6.3.17 TCP拥塞控制146

6.3.18 TCP常见应用146

6.4　小结147

第7章　远程访问：Telnet150

7.1 引言150

7.2　网络虚拟终端151

7.3　Telnet客户／服务器模型153

7.4　Telnet命令153

7.4.1 Telnet命令结构154

7.4.2 Telnet选项155

7.4.3 Telnet选项协商156

7.4.4 Telnet选项子协商157

7.5 Telnet同步功能158

7.6　小结159

第8章　文件传送协议：FTP161

8.1 引言161

8.2　概述161

8.3 FTP模型163

8.3.1 服务器FTP进程组件163

8.3.2 用户FTP进程组件164

8.4 FTP控制连接164

8.4.1　用户登录164

8.4.2 匿名FTP165

8.5　FTP数据连接165

8.5.1　主动数据连接165

8.5.2　被动数据连接166

8.6　FTP传送方式168

8.6.1 流方式168

8.6.2　块方式168

8.6.3　压缩方式168

8.7　FTP数据表示168

8.7.1 FTP数据类型169

8.7.2 FTP格式控制169

8.7.3 FTP数据结构170

8.8　FTP内部命令和应答170

8.9　FTP用户命令175

8.10　FTP最小实现177

8.11　小结177

第9章　E-mail协议：SMTP和POP3

9.1 电子邮件系统引言179

9.1.1 TCP/IP电子邮件系统概述180

9.1.2 TCP/IP电子邮件系统模型180

9.2　TCP/IP电子邮件地址182

9.3　简单邮件传送协议（SMTP）183

9.3.1 SMTP客户／服务器通信模型183

9.3.2 SMTP会话建立和终止185

9.3.3 SMTP邮件事务进程185

9.3.4 SMTP扩展187

9.3.5 SMTP命令188

9.3.6 SMTP应答189

9.3.7　一个典型的SMTP会话示例190

9.4　邮局协议版本3（POP3）191

9.4.1 POP3客户／服务器通信模型191

9.4.2 POP3会话状态192

9.5 TCP/IP电子邮件报文格式195

9.5.1 RFC 822 e-mail报文格式195

9.5.2　通用Internet邮件扩展（MIME）199

9.6　小结206

第10章 万维网协议：HTTP208

10.1　引言208

10.1.1　万维网的起源209

10.1.2　万维网技术209

10.2　超文本标记语言（HTML）210

10.2.1 HTML文档格式210

10.2.2 HTML元素211

10.2.3　HTML属性213

10.2.4 HTML文档示例213

10.3 HTML统一资源定位符（URL）215

10.4　超文本传送协议（HTTP）216

10.4.1 HTTP客户／服务器通信模型217

10.4.2　HTTP高速缓存技术220

10.4.3 HTTP代理服务器222

10.4.4 HTTP安全和隐私222

10.4.5 HTTP状态管理223

10.4.6 HTTP报文格式223

10.4.7 HTTP介质类型／子类型233

10.4.8 HTTP编码变换234

10.4.9 HTTP内容协商235

10.5　小结236

第11章　域名系统239

11.1　域名系统引言239

11.2　名字空间240

11.2.1　平面名字空间240

11.2.2　层次名字空间240

11.3 TCP/IP主机表241

11.4 TCP/IP域名系统242

11.4.1 DNS名字空间242

11.4.2 DNS名字注册243

11.4.3 DNS域名解析244

11.5　小结256

第二部分　嵌入式Internet实现第12章　实验准备12.1　实验介绍261

12.2　推荐的硬件262

12.2.1 串行接口开发板262

12.2.2　以太网接口开发板263

12.2.3　电缆配置264

12.2.4　公共资源265

12.3　推荐的软件265

12.4　设置实验硬件265

12.4.1 LPC-P212X开发板的实验配置266

12.4.2　LPC-E212X开发板的实验配置267

12.5　安装和配置软件271

12.5.1 IAR ARM嵌入式工作台（EWARM）271

12.5.2 Philips的Flash工具271

12.5.3 USB驱动程序（FTDI）（仅LPC-E212X板需要）271

12.5.4 Ethereal和WinPcap（嗅探器和网络包捕获器）272

12.5.5　超级终端配置（用作控制台）272

12.5.6 配置用于测试PPP协议的RAS服务器（仅LPC-P212X板需要）272

12.5.7　配置PC机的IP地址（固定或可变）274

12.5.8 TCP/UDP工具、SMTP服务器、图形工具274

12.6　执行实验的步骤275

12.7　从何处获取硬件和软件276

第13章 应用和TCP/IP栈277

13.1 具有TCP/IP栈的嵌入式系统277

13.2　应用介绍278

13.2.1　一个工业控制过程278

13.2.2　开发板活动状态LED279

13.2.3　实验1软件模块280

13.3 TCP/IP栈设计282

13.3.1 TCP/IP栈结构282

13.3.2 TCP/IP栈模块283

13.3.3 如何将TCP/IP栈包含到项目中284

第14章 连接到LAN：以太网和ARP14.1　以太网接口285

14.1.1　引言285

14.1.2　CS8900A PacketPage结构285

14.1.3　CS8900A接口信号线286

14.1.4　读和写PacketPage端口的例程287

14.1.5　读和写CS8900A内部寄存器的例程288

14.1.6　CS8900A内部寄存器描述289

14.2　编写CS8900A的驱动程序291

14.2.1　CS8900A初始化293

14.2.2　接收帧294

14.2.3　发送帧297

14.3 ARP协议实现299

14.3.1 引言299

14.3.2 ARP模块函数300

14.3.3 ARP模块描述300

第15章　拨号连网：PPP310

15.1 串行口编程考虑310

15.2　点对点协议的实现311

15.2.1　模块结构、变量和#define参考311

15.2.2　PPP函数描述314

第16章 实现IP层（IP和ICMP）337

16.1 因特网协议的实现337

16.1.1　模块结构和#define参考337

16.1.2　处理IP数据报338

16.1.3　发送IP数据报341

16.1.4　显示IP数据报342

16.1.5　计算IP校验和342

16.2　ICMP的实现345

16.2.1　模块结构和#define参考345

16.2.2　处理ICMP报文345

16.2.3　发送ICMP报文348

16.2.4　发送PING（ICMP回显请求）348

16.2.5　显示ICMP报文349

第17章　实现运输层（UDP和TCP）17.1　UDP实现351

17.1.1　模块结构、变量和#define参考351

17.1.2　初始化UDP模块353

17.1.3　处理UDP数据报353

17.1.4　显示UDP报文355

17.1.5　打开UDP套接字356

17.1.6　关闭UDP套接字357

17.1.7　支持例程358

17.1.8　发送UDP数据报359

17.2　TCP的实现361

17.2.1　模块结构、变量和#define参考361

17.2.2　初始化TCP模块364

17.2.3　处理TCP报文段365

17.2.4　显示TCP报文段369

17.2.5　TCP有限状态机370

17.2.6　打开和关闭TCP套接字391

17.2.7　发送控制报文段和数据报文段393

17.2.8　发送面向流的数据395

17.2.9　滑动窗口确认系统的实现398

17.2.10　报文段重发机制399

17.2.11　支持例程402

第18章 基于UDP和基于TCP的嵌入式服务器应用18.1　引言407

18.1.1　客户组件408

18.1.2　嵌入式服务器组件408

18.2　实现基于UDP的嵌入式服务器409

18.2.1　初始化嵌入式服务器模块409

18.2.2　事件处理409

18.3　实现基于TCP的嵌入式服务器412

18.3.1　初始化嵌入式服务器模块413

18.3.2　事件处理413

18.3.3　命令处理415

第19章　发送e-mail报文：SMTP19.1　引言418

19.2　SMTP模块的实现419

19.2.1　smtp_sendmail（）例程的实现420

19.2.2　SMTP状态引擎的实现421

19.2.3　创建e-mail内容426

19.2.4　扩展标签430

第20章　嵌入式Web服务器：HTTP20.1 引言434

20.2　嵌入式Web服务器的实现434

20.2.1　概述434

20.2.2　文件系统的实现435

20.2.3　启动嵌入式Web服务器438

20.2.4　事件处理440

20.2.5　处理HTTP请求443

20.2.6　处理POST命令445

20.2.7 创建HTTP响应449

第三部分 嵌入式Internet应用第21章　远程监视、访问与控制21.1　引言459

21.2　通用GUI控制台460

21.3　家庭自动化461

21.4 工业自动化462

21.5　遥测—虚拟仪器463

21.6　远程医疗464

21.7　商业应用465

21.7.1　价格核对器465

21.7.2　自动售货机465

21.8　街道控制器466

21.8.1　路灯控制器466

21.8.2　交通灯控制器466

21.9　数据收集468

21.10　信息与广告系统469

21.10.1 公共街道中的LED显示屏469

21.10.2 公交车中的LED显示屏470

21.10.3 智能交通系统中的LED显示屏470

第22章　安全与监视472

22.1　入侵报警472

22.1.1　常规报警系统472

22.1.2　具备Internet能力的报警系统473

22.1.3　具备网络能力的报警单元473

22.2　视频监控474

22.2.1　数字视频监控系统475

22.2.2　IP摄像机475

22.3　集成的出入控制系统476

第23章　追踪应用478

23.1　GPS追踪系统478

23.2　出租车自动调度系统479

23.3　公交车辆追踪480

23.4　货运追踪系统481

第24章　外包嵌入式代码：使用Web服务24.1 引言483

24.2　Web服务484

24.2.1　引言484

24.2.2　Web服务标准486

24.2.3　Web服务的传输协议与绑定486

24.3　应用实例：用Web服务解析域名490

24.3.1　实现“DnsService”Web服务491

24.3.2　测试“DnsService”Web服务491

24.3.3　在嵌入式系统中使用“DnsService”Web服务492

24.3.4　执行实验13：解析DNS域名495

附录A　蓝牙与IEEE 802.11无线局域网A.1　蓝牙497

A.1.1　简介497

A.1.2　蓝牙和红外（IR）的比较498

A.1.3　蓝牙技术概览498

A.1.4　蓝牙接口499

A.1.5　微微网499

A.1.6　协议栈500

A.1.7　应用模型与协议子集505

A.2　IEEE 802.11无线局域网505

A.2.1　简介505

A.2.2　网络体系结构506

A.2.3 IEEE 802.11协议结构508

A.2.4 IEEE 802.11物理层（PHY）509

A.2.5 IEEE 802.11介质访问控制（MAC）层512

A.2.6 IEEE 802.11补充标准519

附录B　下一代Internet:IPv6

B.1 简介521

B.2　第6版网际协议（IPv6）521

B.2.1 IPv6的主要变化和新增功能522

B.2.2 IPv6编址522

B.2.3 IPv6的地址空间和表示法523

B.2.4 IPv6地址空间分配524

B.2.5 IPv6全球单播地址格式525

B.2.6 IPv6数据报格式525

B.2.7 IPv6数据报扩展首部526

B.3 Internet控制报文协议第6版（ICMPv6）528

B.4 IPv6邻居发现（ND）协议529

附录C　动态主机配置协议531

C.1 引言531

C.2 DHCP概览532

C.2.1 DHCP动态分配532

C.2.2 DHCP的IP地址租用533

C.3 DHCP客户／服务器通信模型533

C.4 DHCP报文格式537

C.4.1 DHCP选项字段539

C.4.2 DHCP类型选项540

C.4.3 DHCP选项重载542

附录D　简单网络管理协议（SNMP）D.1 引言543

D.2 管理信息库（MIB）544

D.3　管理信息结构（SMI）544

D.3.1 MIB对象名层次545

D.3.2　MIB对象组和模块547

D.4　简单网络管理协议（SNMP）547

D.4.1　SNMP通用报文格式549

D.4.2　协议数据单元（PDU）格式550

D.5　SNMP版本考虑551

附录E　管理员实用程序552

E.1　引言552

E.2 hostname552

E.3 ipconfig553

E.4 arp554

E.5 ping555

E.6 tracert556

E.7 netstat557

E.8 nslookup558

E.9　在线工具560

E.10 Sam Spade（Windows程序）560

附录F 网络协议分析器：EtherealF.1 引言561

F.2　软件安装561

F.3　Ethereal的使用569

F.3.1 Ethereal的用户界面562

F.3.2　捕获分组563

F.3.3　分析分组564

F.3.4　保存分组到文件565

F.3.5　标记分组565

F.3.6　标色分组565

F.3.7　查看时过滤分组566

F.3.8　捕获时过滤分组567

F.4　从这里走向何处568

F.4.1　Ethereal捕获示例568

F.4.2　更进一步的信息568