Internet基本概念.docx
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Internet基本概念
Internet基本概念
本节主要描述Internet的发展历史和基本概念，重点阐述了TCP/IP协议和DNS的基本概念，使学习者理解网络设置中需要使用的IP地址、网关和子网掩码的基本概念，重点强调了Internet提供的常见服务，使学习者不仅会用网，而且对网有个初步的认识，互联网不再是神秘莫测的世界。
一、Internet的发展
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1 Internet的诞生
在20世纪60年代，美国军方为寻求将其所属各军方网络互联的方法，由国防部下属的高级研究计划署（ARPA）出资赞助大学的研究人员开展网络互联技术的研究。
研究人员最初在4所大学之间组建了一个实验性的网络，叫ARPANET。
随后，深入的研究促使了TCP/IP协议的出现与发展。
为了推广TCP/IP协议，在美国军方的资助下，加州大学伯克利分校将TCP/IP协议嵌入到当时很多大学使用的网络操作系统BSDUNIX中，促成了TCP/IP协议的研究开发与推广应用。
1983年初，美国军方正式将其所有军事基地的各子网都连到了ARPANET上，并全部采用TCP/IP协议。
这标志着Internet的正式诞生。
2 Internet名称的由来
Internet一词来源于英文Interconnectnetworks，即“互连各个网络”，简称“互联网络”，又叫“因特网”。
作为Internet的第一代主干网，ARPANET虽然今天已经退役，但它的技术对网络技术的发展产生了重要的影响。
3 Internet的初步发展
20世纪80年代，美国国家科学基金会（简称NSF）认识到为使美国在未来的竞争中保持不败，必须将网络扩充到每一位科学家和工程人员。
最初NSF想利用已有的ARPANET来达到这一目的，但却发现与军方打交道是一件令人头疼的事。
于是NSF游说美国国会，获得资金组建了一个从开始就使用TCP/IP协议的网络NSFNET。
NSFNET取代ARPANET，于1988年正式成为Internet的主干网。
NSFNET采取的是一种层次结构，分为主干网、地区网与校园网。
各主机联入校园网，校园网联入地区网，地区网联入主干网。
NSFNET扩大了网络的容量，入网者主要是大学和科研机构。
它同ARPANET一样，都是由美国政府出资的，不允许商业机构介入用于商业用途。
4 Internet的迅猛发展
20世纪90年代，每年加入Internet的计算机呈指数式增长，NSFNET在发展的同时出现了网络负荷过重的问题。
因为认识到美国政府无力承担组建一个更大容量的新网络的全部费用，NSF鼓励MERIT、MCI与IBM三家商业公司接管了NSFNET。
三家公司组建了一个非盈利性的公司ANS，并在1990年接管了NSFNET。
到1991年底，NSFNET的全部主干网都与ANS提供的新主干网连通，构成了ANSNET。
与此同时，很多的商业机构也开始运行它们的商业网络，并连接到主干网上。
Internet的商业化，开拓了其在通信、资料检索、客户服务等方面的巨大潜力，促成了Internet新的飞跃，并最终走向全球。
5 下一代互联网的研究与发展
美国不仅是第一代互联网全球化进程的推动者和受益者，而且在下一代互联网的发展中仍然扮演着领跑角色。
1996年，美国政府发起下一代互联网NGI行动计划，建立了下一代互联网主干网vBNS；1998年，美国下一代互联网研究的大学联盟UCAID成立，启动Internet2计划。
作为美国的重要战略盟友，加拿大政府也支持了CANET发展计划。
美国在下一代互联网发展中日渐彰显的垄断趋势已经引起许多发达国家的关注。
2001年，欧共体正式启动下一代互联网研究计划，建立了横跨31个国家的主干网GéANT，并以此为基础全面进行下一代互联网各项核心技术的研究和开发。
日本、韩国和新加坡三国在1998年发起建立“亚太地区先进网络APAN”，加入下一代互联网的国际性研究。
二、中国的Internet
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1 中国Internet的发展历史
1987年9月20日中科院钱天白教授发出的我国第一封电子邮件“越过长城，通向世界”，揭开了中国人使用Internet的序幕。
1990年10月，钱天白教授代表中国正式在国际互联网络信息中心的前身DDN-NIC（当时尚未正式成立INTERNIC，而是由美国国防部ARPANET网络中心DDN-NIC负责全球互联网络域名和IP地址的分配）注册登记了我国的顶级域名CN，1994年4月20日我国通过64kbps专线正式连入Internet，被国际上正式承认为接入Internet的国家。
从此，我国的Internet建设不断发展壮大，在社会、经济、文化、军事等各个领域发挥着支柱的作用。
Internet主要由互联网服务提供商ISP（InternetServiceProvider）的骨干网络互联组成。
拥有全国骨干网络的ISP主要是电信运营商中国电信、中国联通、中国移动和教育部的中国教育和科研计算机网CERNET、中国科学院的中国科技网CSTNET等。
这些大型ISP分别拥有自己的国际互联出口，除了各自互联外，在北京、上海和广州的互联网交换中心进行国内互联。
2 中国下一代互联网的研究进展
1998年，清华大学依托中国教育科研计算机网（CERNET），建设了中国第一个IPv6试验床，应该说，这是中国开始下一代互联网最有标志性意义的事件。
在“九五”期间，中国政府即对下一代互联网研究给予大力支持，启动了一系列科研乃至产业发展计划。
2000年底，在国家自然基金委的支持下，“中国高速互联研究实验网络（NSFCnet）”项目启动，建设了我国第一个地区性下一代互联网试验网络。
2003年8月，国家发改委批复了中国下一代互联网示范工程CNGI示范网络核心网建设项目可行性研究报告，该项目正式启动。
CNGI的启动是我国政府高度重视下一代互联网研究的标志性事件、标志性项目，是从政府层面推动下一代互联网研究与建设的基础项目，对全面推动我国下一代互联网研究及建设有重要意义。
2004年12月25日，CNGI核心网CERNET2正式开通。
这是目前世界上规模最大的纯IPv6互联网，引起了世界各国的高度关注。
CERNET2主干网基于CERNET高速传输网，用2.5~10Gbps的传输速率，连接分布在北京、上海、广州等20个城市的25个核心节点。
三、Internet的作用与特点
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Internet的诞生改变了人们的工作、学习和生活的方式，其主要作用是通信、资源开放与共享，其特点主要表现在如下5点。
1 Internet的开放性
Internet专指全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的计算机网络。
Internet设计上最大的优点就是对各种类型的计算机开放。
任何计算机（从掌上PC到超级计算机）都可以使用TCP/IP，因此它们都能够连接到Internet。
Internet覆盖全球，任何能通电话的地方均可上网。
2 Internet的平等性
Internet的一个重要特点是没有一个机构能把整个网全部管理起来。
一个国家有中央政府、地方政府形成了一个自上而下、统一管理的网。
但Internet不属于任何个人、企业、部门和国家，也没有任何固定的设备和传输介质；Internet是一个无所不在的网络，覆盖到了世界各地，覆盖了各行各业。
Internet的成员可以自由地“接入”和“退出”Internet，没有任何限制。
Internet是由许许多多属于不同国家、部门和机构的网络互联起来的网络（网间网），任何运行TCP/IP协议，且愿意接入Internet的网络都可以成为Internet的一部分，其用户可以共享Internet的资源，用户自身的资源也可向Internet开放。
3 Internet技术通用性
Internet允许使用各种通信媒介，即计算机通信使用的线路。
把Internet上数以百万计的计算机连接在一起的通信媒介包括办公室中构造小型网络的双绞线、光纤、专用数据线、本地电话线、全国性的骨干线路（通过光纤、微波和卫星传送信号）和国家间的光纤线路，Internet的技术核心是专线+路由器。
4 Internet专用协议
Internet使用TCP/IP协议。
TCP/IP协议是一种简洁但很实用的计算机协议。
由于TCP/IP的通用性，使得Internet增长得如此迅速，变得如此庞大。
5 Internet内容广泛
Internet非常庞大，是一个包罗万象的网络，蕴涵的内容异常丰富：
天文、地理、政治、时事、人文、喜好等，具有无穷的信息资源。
四、TCP/IP网络协议的基本概念
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1 TCP/IP协议
TCP/IP是为Internet开发的第一套协议，在网络互联中用得最为广泛，也是Internet的核心协议，它是一套工业标准协议集，主要是针对广域网而设计的，目的是使不同厂家生产的计算机能在共同网络环境下运行，是Internet中计算机之间通信所必须共同遵守的一种通信规定。
2 TCP协议和IP协议的工作过程
TCP/IP是两个协议，其中，IP协议负责数据的传输，TCP协议负责数据传输的可靠性。
首先由TCP协议把数据分成若干数据段，称为数据报，给每个数据报加上一个TCP信封（实际上是报头），上面写上数据报的编号，以便在接收端把数据还原成原来的格式。
IP协议把每个TCP信封再套上一个IP信封，在上面写上接收主机的地址。
一旦准备好IP信封，就可以在物理网上传送数据了。
IP协议还具有利用路由算法进行路由选择的功能。
这些IP信封可以通过不同的传输途径（路由）进行传输。
由于路径的不同，再加上其他的原因，可能出现顺序颠倒、数据丢失、数据失真甚至重复的现象。
这些问题都由TCP协议来处理，它具有检查和处理错误的功能，必要时还可以请求发送端重发。
3 TCP/IP的体系结构
TCP/IP分层模型也称为Internet分层模型或Internet参考模型，从下到上，包括4层：
物理链路层、网络层（也叫IP层）、传输层（也叫运输层）、应用层。
4 TCP协议与UDP协议
传输层定义了两种协议：
TCP（TransmissionControlProtocol，传输控制协议）与UDP（UserDatagramProtocol，用户数据报协议）。
TCP协议是一种可靠的面向连接的协议，主要功能是保证信息无差错地传输到目的主机。
UDP协议是一种不可靠的无连接协议，它与TCP协议不同的是它不进行分组顺序的检查和差错控制，而是把这些工作交给上一级应用层完成。
五、IP地址、网关和子网掩码的基本概念
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1 IP地址的概念
Internet上主机之间的通信是靠Internet地址来定位的，连接在某个网络上的两台计算机之间在相互通信时，在它们所传送的数据包里都会含有某些附加信息，这些附加信息就是发送数据的计算机的地址和接收数据的计算机的地址。
像这样，人们为了通信的方便给每一台计算机都事先分配一个类似我们日常生活中的电话号码一样的标识地址，该标识地址就是IP地址。
根据TCP/IP协议规定，IP地址是由32位二进制数组成，而且在Internet范围内是唯一的。
例如，某台连接在Internet上的计算机的IP地址为：
11001010110001000111000010100110。
很明显，这些数字对于人来说不太好记忆。
人们为了方便记忆，就将组成计算机的IP地址的32位二进制分成4段，每段8位，中间用小数点隔开，然后将每八位二进制转换成十进制数，这样上述计算机的IP地址就变成了202.196.112.166。
在Internet中，一台计算机可以有一个或多个IP地址，就像一个人可以有多个通信地址一样，但两台或多台计算机却不能共用一个IP地址。
如果有两台计算机的IP地址相同，则会引起异常现象，无论哪台计算机都将无法正常通信，IP地址能唯一地确定Internet上每台计算机与每个用户的位置。
目前使用的Pv4（IP协议第4版本）32位地址格式提供的地址总数只有40多亿个。
再加上Pv4的地址分配极不合理，让中国这样的国家全国的P地址总数往往还没有北美的一所大学或一个大公司多。
IPv6（IP协议第6版本）作为Pv4的替代版本，其地址为128位二进制数。
具有128位地址的Pv6提供的地址总数足以满足我们现在所想得出来的所有应用的需要，IPv6已成大势所趋。
2 网关的概念
从一个房间走到另一个房间，必然要经过一扇门。
同样，从一个网络向另一个网络发送信息，也必须经过一道“关口”，这道关口就是网关。
因此，网关（gateway）就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。
只有设置好网关的IP地址，TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信。
那么这个IP地址是哪台机器的IP地址呢？
网关的IP地址是具有路由功能的设备的IP地址，具有路由功能的设备有路由器、启用了路由协议的服务器（实质上相当于一台路由器）、代理服务器（也相当于一台路由器）。
这里，路由器实现数据包的选路、转发，Internet是网络的网络，可以说是由路由器将许多小的网络连接起来形成的世界范围的互联网络。
如果搞清了什么是网关，默认网关也就好理解了。
就好像一个房间可以有多扇门一样，一台主机可以有多个网关。
默认网关的意思是一台主机如果找不到可用的网关，就把数据包发给默认指定的网关，由这个网关来处理数据包。
现在主机使用的网关，一般指的是默认网关。
一台计算机的默认网关是不可以随随便便指定的，必须正确地指定，否则一台计算机就会将数据包发给不是网关的计算机，从而无法与其他网络的计算机通信。
3 子网掩码的概念
一个大的物理网络可以划分成若干个逻辑子网络，通过子网划分，既可以有效避免地址浪费，同时减少了子网内地址的冲突情况。
在Internet上有成千上百万台主机（host），每个主机都有一个IP地址。
子网掩码的作用是用来区分网络上的主机是否在同一网络段内。
子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。
子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。
4 网络参数的设置
对于连接Internet的每一台主机，都需要有确定的网络参数，包括IP地址、子网掩码、网关地址及域名系统（DomainNameSystem，DNS）服务器地址。
这些参数的设定有手动设置和自动设置两种方式。
手动设置适用于计算机数量比较少、TCP/IP参数基本不变的情况，比如只有几台到十几台计算机。
因为这种方法需要在联入网络的每台计算机上设置上述网络参数，一旦因为迁移等原因导致必须修改网络参数，就会给网管和用户带来很大的麻烦。
自动设置就是利用DHCP（动态主机配置协议）服务器来自动给网络中的计算机分配IP地址、子网掩码和默认网关。
这样做的好处是一旦网络参数发生了变化时，只要更改DHCP服务器中相关的设置，那么网络中所有的计算机均获得新的网络参数。
这种方法适用于网络规模较大、TCP/IP参数有可能变动的网络。
许多公共区域（如宾馆等）大都采用自动获取网络参数的方式。
另外一种自动获得网关的办法是通过安装代理服务器软件（如MSProxy）的客户端程序来自动获得，其原理和方法与DHCP有相似之处。
六、域名系统的基本概念
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Internet是一个信息的海洋，但这些信息存放在什么地方呢？
实际上，这些信息是存放在世界各地称为“站点”的计算机上，各个站点由拥有该站点的机构维护，上面的信息即是由维护该站点的机构发布，这些信息也称为“网页”。
在互联网上，每个站点都分配一个IP地址，如郑州大学网站地址202.196.64.4，但这些数字比较难记，所以发明了一种方法来代替这种数字，即“域名”地址，域名是层次化的，如，其中cn代表中国（China），edu代表教育网（education），zzu代表郑州大学（ZhengzhouUniversity），是在教育网上注册的域名，www代表提供www服务的主机名，合起来就代表中国教育网上的郑州大学站点。
域名地址和用数字表示的IP地址实际上是同一个东西，只是外表上不同而已，在访问一个站点的时候，用户可以输入这个站点用数字表示的IP地址，也可以输入它的域名地址。
这里就存在一个域名地址和对应的IP地址相转换的问题，这些信息实际上是存放在ISP中称为域名服务器（DNS）的计算机上，当输入一个域名地址时，域名服务器就会搜索其对应的IP地址，然后访问到该地址所表示的站点。
在Internet上有各类站点地址的信息，站点地址可以通过搜索引擎查询。
Internet的域名系统是为方便解析机器的IP地址而设立的。
域名系统采用层次结构，按地理域或机构域进行分层。
书写中采用圆点将各个层次隔开，分成层次字段。
在机器的地址表示中，从右到左依次为最高域名段、次高域名段等，最左的一个字段为主机名。
例如，在水木清华bbs网站中，最高域名为中国cn，次高域名为教育edu，最后一个域名为清华大学tsinghua，主机名为bbs。
为了表示主机所属的机构的性质，Internet的管理机构给出了14个顶级域名。
其中前7个顶级域名定义于20世纪80年代，后7个顶级域名于2000年启用。
美国之外的其他国家的Internet管理机构还使用ISO组织规定的国别代码作为域名后缀来表示主机所属的国家和地区，也是顶级域名。
大多数美国以外的域名地址中都有国别代码，美国的机构直接使用14个顶级域名。
机构性域名和常见的地理性域名见表6-1。
表6-1机构性域名和常见的地理性域名
机构性域名
常见的地理性域名
域名
含义
域名
含义
com
商业机构
cn
中国大陆
edu
教育机构
hk
中国香港
net
网络服务提供者
tw
中国台湾
gov
政府机构
mo
中国澳门
org
非盈利组织
us
美国
mil
军事机构
uk
英国
int
国际机构，主要指北约组织
ca
加拿大
nfo
一般用途
fr
法国
biz
商务
in
印度
name
个人
au
澳大利亚
pro
专业人士
de
德国
museum
博物馆
ru
俄罗斯
coop
商业合作团体
jp
日本
aero
航空工业
……
七、Internet常见服务
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使用Internet就是使用Internet所提供的各种服务获取信息和进行交流。
通过这些服务，可以获得分布于Internet上的庞大的各种资源，这些资源包括自然科学、社会科学、技术科学、农业、气象、医学、军事等各个领域。
同时，也可以通过使用Internet提供的服务将自己的信息发布出去，这些信息也成为了网上的资源。
Internet上的常用服务主要有以下几种，当然，Internet所能提供的服务是非常丰富且日新月异的，下面所列的几种不过是较为常用且经典的服务。
通常广域网的数据传输速率比局域网低，而信号的传播延迟却比局域网要大得多。
除了使用卫星的广域网外，几乎所有的广域网都采用存储转发方式。
1 WWW（WorldWideWeb，万维网）
WWW凝聚了Internet的精华，展示了Internet最绚丽的一面，WWW网站上面载有各种互动性极强、精美丰富的多媒体信息，包括文字、图像、音频、视频以及其他所有的数字化信息。
它同时也是一个机构对外宣传和发布信息的重要窗口。
HTML（HypertextMark-upLanguage）即超文本标记语言，是WWW的描述语言。
设计HTML语言的目的是为了能把存放在一台计算机中的文本或图形与另一台计算机中的文本或图形方便地联系在一起，形成有机整体，人们不用考虑具体信息是在当前计算机上还是在网络的其他计算机上。
我们只需使用鼠标在某一文档中点取一个图标，Internet就会马上转到与此图标相关的内容上去，而这些信息可能存放在网络的另一台计算机中。
HTML文本是由HTML命令组成的描述性文本，HTML命令可以说明文字、图形、动画、声音、表格、链接等。
HTML的结构包括头部（Head）、主体（Body）两大部分，其中头部描述浏览器所需的信息，而主体则包含所要说明的具体内容。
Internet内容提供商（InternetContentProvider，ICP）是指利用ISP线路，通过设立的网站提供信息服务，如新浪（）、网易（）、雅虎（）、央视网络（）等网站都是重要的ICP。
。
浏览WWW主要采用http协议。
建设一个WWW网站是很容易的一件事，只要接入Internet，拥有一个固定IP地址，注册一个域名，有一台服务器（24小时提供服务的计算机）或者租用ISP的虚拟主机（ISP的一台服务器可为多用户提供虚拟主机服务，就像自己拥有一台服务器一样），就可以办一个网站了。
但办好一个网站却不是件容易的事，需要提供网民感兴趣的内容，才能成为真正的内容提供商。
2 电子邮件（E-mail）
电子邮件（E-mail，也被大家昵称为“伊妹儿”）是Internet应用最广的服务，通过网络的电子邮件系统，可以用非常低廉的价格（不管发送到哪里，都只需负担网费），以非常快速的方式（几秒钟之内可以发送到世界上任何指定的目的地），与世界上任何一个角落的网络用户联络，这些电子邮件可以是文字、图像、声音等各种方式。
同时，可以得到大量免费的新闻、专题邮件，并实现轻松的信息搜索。
这是任何传统的方式无法相比的。
正是由于电子邮件的使用简易、投递迅速、收费低廉、易于保存、全球畅通无阻，使得电子邮件被广泛地应用，它使人们的交流方式得到了极大的改变。
每一个申请Internet邮件账号的用户都会有一个电子邮件地址。
它是一个类似于用户家门牌号码的邮箱地址，或者更准确地说，相当于在邮局租用了一个信箱。
因为传统的信件是由邮递员送到家门口，而电子邮件则需要自己去查看信箱，只是不用跨出家门一步。
电子邮件地址的典型格式是***********，这里@之前是用户名，是由用户自己选择的字符和数字组合，@之后是为用户提供电子邮件收发服务的服务器名称，如**************.cn就是雅虎的一个邮箱。
电子邮件主要使用SMTP协议和POP3协议。
电子邮件像多数网络应用一样提供基于C/S和B/S两种服务模式，目前大多数ICP都提供两种模式的E-mail服务。
C/S（客户机/服务器模式，即Client/Server），在客户机/服务器模式中，客户端必须安装客户端专用软件才能使用服务器的资源。
B/S（浏览器/服务器模式，即Browser/Server）是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种改进。
在这种结构下，软件应用的业务逻辑完全在应用服务器端实现，用户表现完全在Web服务器实现，客户端只需要浏览器即可进行业务处理，是一种全新的软件体系结构。
3 文件传输（FTP）
文件传输协议（FileTransferProtocol，FTP）是Internet传统的服务之一。
FTP使用户能在两个联网的计算机之间传输文件，它是Internet传递文件最主要的方法。
使用匿名（anonymous）FTP，用户可以免费获取Internet丰富的资源。
除此之外，FTP还提供登录、目录查询、文件操作及其他会话控制功能。
常用的上传下载就是FTP重要应用，上传是将
文件从客户机传输到FTP服务器的过程，下载是将文件从FTP服务器传输到客户机的过程。
4 搜索引擎（SearchEngines）
搜索引擎是一个对Internet上的信息资源进行搜集整理，然后供用户查询的系统。
搜索引擎是一个为用户提供信息“检索”服务的网站，它使用某些程序把Internet上的所有信息归类以帮助人们在茫茫网海中搜寻
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