序 很多大學生在學校學習電腦網路時，對網路一無所知，分不清路由器和交換機，甚至沒有見過網路裝置。然而不少大專院校的「電腦網路原理」課程第 1 章就講解諸如 OSI 參考模型、電腦通訊使用的協定、對等實體、服務、封包和解封包等概念，這對學生無疑是「當頭棒喝」，學生頓覺霧裡看花。
本書打破正常，開門見山，引入電腦通訊使用的協定，直接從應用程式通訊使用的協定入手，封包截取分析應用程式用戶端和伺服器的互動順序和封包格式，讓學生一下子能夠了解電腦通訊使用的協定和互動過程。由於應用層協定可見、可操作、比較具體，因此本書先從應用層協定開始講解；後續章節按照協定分層從高到低的順序來講解，依次是傳輸層、網路層、資料連結層、物理層，把比較抽象的 OSI 參考模型放到後面講解；最後兩章講解IPv6和網路安全。
大專院校電腦專業的學生大多需要學習「電腦網路原理」課程，它在很多學校還是必修課。很多非電腦專業的學生想轉行進入 IT 領域發展，想打好紮實的基礎，也應該掌握電腦網路原理。對於那些在職的軟體開發人員、軟體測試人員，以及從事雲端運算、巨量資料、人工智慧的人員，「電腦網路原理」也是必須掌握的一門課程。
當前有關電腦網路的圖書分兩大類：一類是網路裝置廠商認證的教材，如思科認證網路工程師 CCNA、CCNP 等；另一類就是大專院校的「電腦網路原理」課的教材。
然而這些廠商認證的教材，其目的是培養能夠熟練操作和設定其網路裝置的工程師，對電腦網路通訊的原理和過程並沒有進行深入細緻的講解，重點是如何設定網路裝置。而大專院校「電腦網路原理」課的教材，則深入講解電腦通訊的過程和各層協定，並沒講解如何設定具體的網路裝置來驗證所學的理論，更沒有對這些理論可以應用在哪些場景做進一步擴充。
▅▆▇ 本書組織結構
本書共分為 10 章，每章講解的主要內容如下。
第 1 章，應用層協定，主要講解幾個常見的應用層協定，應用層協定定義了伺服器和用戶端之間如何交換資訊、伺服器和用戶端之間進行哪些互動、命令的互動順序，規定了資訊的格式以及每個欄位的意義。不同的應用實現的功能不一樣，舉例來說，存取網站和收發電子郵件實現的功能就不一樣，因此需要有不同的應用層協定。本章是整本書的概覽，先介紹電腦網路在當今資訊時代的作用，接著介紹網路、網際網路以及最大的網際網路 —— Internet。為了讓讀者覺得網路不那麼抽象，本章以一個企業的網路為例展示區域網和廣域網路。
第 2 章，傳輸層協定，講解 TCP/IP 協定層傳輸層的兩個協定 TCP 和 UDP。首先介紹這兩個協定的應用場景，再講解傳輸層協定和應用層協定之間的關係、服務和通訊埠之間的關係。理清這些關係後，自然就會明白設定伺服器防火牆實現網路安全的道理。傳輸層表頭要實現傳輸層的功能，TCP 和 UDP 兩個協定實現的功能不同，因此這兩個協定的傳輸層表頭也不同，需要分別講解。本章的重點是 TCP，將詳細講解 TCP 如何實現可靠傳輸、流量控制、壅塞避免和連接管理。
第 3 章，IP 位址和子網路劃分，講解 IP 位址格式、子網路遮罩的作用、IP 位址的分類以及一些特殊的位址；介紹什麼是公網位址和私網位址，以及私網位址如何透過 NAT 存取 Internet；講解如何進行等長子網路劃分和變長子網路劃分。當然，如果一個網路中的電腦數量非常多，有可能一個網段的位址區塊容納不下，我們也可以將多個網段合併成一個大的網段，這個大的網段就是超網。最後講解子網路劃分的規律和合併網段的規律。
第 4 章，靜態路由和動態路由，講解網路暢通的條件，給路由器設定靜態路由和動態路由，透過合理規劃IP位址使用路由整理和預設路由簡化路由表。作為擴充知識，本章還講解了一些排除網路故障的方法，例如使用 ping 命令測試網路是否暢通，使用 pathping 和 tracert 命令追蹤資料封包的路徑。同時講解 Windows 作業系統中的路由表，以及給 Windows 作業系統增加路由的方法。
第 5 章，網路層協定，講解網路層第三部分的內容 —— 網路層協定。講解網路層，當然要講網路層表頭，路由器就是根據網路層表頭轉發資料封包的，可見網路層表頭各欄位就是用於實現網路層功能的。除了講解網路層表頭，還講解了 TCP/IP 協定層網路層的4個協定 —— IP、ICMP、IGMP和ARP。
第 6 章，資料連結層協定。不同的網路類型有不同的通訊機制（資料連結層協定），資料封包在傳輸過程中要透過不同類型的網路，就要使用對應網路的通訊協定，同時資料封包也要重新封裝成該網路的框架格式。本章先講解資料連結層要解決的3個基本問題 —— 封裝成幀、透明傳輸、差錯檢驗；再講解兩種類型的資料連結層 —— 點到點通道的資料連結層和廣播通道的資料連結層，這兩種資料連結層的通訊機制不一樣，使用的協定也不一樣，點到點通道使用點對點通訊協定（Point to Point Protocol，PPP），廣播通道使用帶衝突檢測的載體監聽多路存取（CSMA/CD）協定。
第 7 章，物理層，講解電腦網路通訊的物理層。本章先講解通訊方面的知識，也就是如何在各種媒體（光纖、銅線）中更快地傳遞數位訊號和類比訊號。相關的通訊概念有類比訊號、數位訊號、全雙工通訊、半雙工通訊、單工通訊、常用的編碼方式和調變方式、通道的極限容量等。
第 8 章，電腦網路和協定。國際標準組織將電腦通訊的過程分為 7 層，即 OSI 參考模型。本章講解 OSI 參考模型和 TCP/IP 的關係，用圖示的方式向讀者展示了電腦使用 TCP/IP 通訊的過程、資料封裝和解封的過程，同時講解集線器、交換機和路由器這些網路裝置分別工作在 OSI 參考模型的哪一層。最後講解電腦網路的性能指標 —— 速率、頻寬、傳輸量、延遲、延遲頻寬積、往返時間和網路使用率，以及電腦網路的分類和企業區域網的設計。
第 9 章，IPv6，介紹 IPv6 相對於 IPv4 有哪些方面的改進、IPv6 表頭、IPv6 的位址系統、IPv6 下的電腦位址設定方式、IPv6 靜態路由和動態路由，以及 IPv6 和 IPv4 共存技術、雙重堆疊技術、6to4 隧道技術和 NATPT 技術。
第 10 章，網路安全，本章中的網路安全只專注於資料在傳輸過程中的安全，提到應用層安全協定（如發送數位簽章的電子郵件、發送加密的電子郵件）、在傳輸層和應用層之間增加的安全通訊端層（如存取網站使用 HTTPS）、在網路層實現的安全（IPSec）等。
▅▆▇ 本書受眾
★ 電腦專業的大學生
★ 電腦專業的研究所考生
★ 想從事 IT 方面的工作，或想系統學習 IT 技術的人
★ 思科認證網路工程師的考生
韓立剛
