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1、第3章 Internet技术基础,Internet就是我们现在时常提到的“因特网”或“国际互联网”，它不像局域网那样是一个单一的计算机网络，而是一个由遵循TCP/IP(Transmission Control Protocol / Internet Protocol）协议的众多网络互联构成的“网间网”，即它是一个将许多较小的计算机网络彼此互连在一起的巨型网络。Internet把处于世界各处的若干计算机网络和主机连接起来,包含了无数的信息资源,向全世界提供信息服务，其示意图见3-1。,图3-1 Internet示意图,第3章 Internet技术基础,3.1 Internet的历史与发展 3.2
2、 TCP/IP协议概述 3.3 IP地址 3.4静态IP地址的配置 3.5DHCP的原理与使用 3.6DNS的原理与使用 3.7其他应用层协议,3.1 Internet的历史与发展,3.1 .1Internet的历史,Internet的起源要追溯到60年代末，美国国防部高级研究计划署（DOD Advanced Research Project Agency）建立了著名的ARPANET。它是由四个节点组成的分组交换网。ARPANET是最早出现的计算机网络之一。 在我国Internet的发展虽然较晚，但发展还是比较迅速，1987年北京计算机应用研究所率先开通到德国的X.25线路，此后中科院、清华大
3、学、北京大学纷纷建立起自己的校园网并实现与Internet的连接，以此为基础我国的 Internet初具雏形。,3.1 .2Internet 管理机构,1. Internet协会（ISOC）及其组织机构 Internet协会（Internet Society，简称ISOC，网址为http:/www.isoc.org）是一个相当于Internet最高管理机构的组织，它成立于1992年，总部设在美国的Reston。 2. Inter NIC与域名管理 Internet 网络信息中心（Internet Network Information Center，简称Inter NIC，网址http:/ww
4、w.InterNIC.net）。 Inter NIC成立于1993年1月，该机构的主要任务是负责所有 .com 、.org 、. net 和 .edu 结尾的顶级国际域名的注册与管理。 3.WWW协会（W3C） World Wide Web（简称WWW）也称环球信息网，这是人们从Internet上获取信息的主要途径，也是 Internet上应用最为广泛的一部分，发展极为迅速。,4. 中国互联网络信息中心（CNNIC） 中国互联网络信息中心（China Internet Network Information Center，简称CNNIC，网址http:/www.CNNIC），是成立于1997年
5、6月的非盈利 Internet管理与服务机构，行使中国国家互联网络信息中心的职责。中国科学院计算机网络信息中心承担CNNIC的运行和管理工作，CNNIC在业务上接受信息产业部领导，在行政上接受中国科学院领导。 CNNIC的主要任务包括： （1）注册服务：城名注册、IP地址分配、自治系统号分配等。 （ 2）目录数据库服务：建立全国最高层次的网络目录数据库；提供对联网用户、网络地址、城名、自治系统号等方面信息的查询服。 （3）信息服务：进行中国Internet发展状况统计调查；提供有关中国互联网络的政策、法规 以及其它Internet相关数据的查询服务等。 （4）网站访问流量认证：为了促进我国In
6、ternet信息服务行业的健康发展，倡导网站流量认证的标准，向各站点提供网站访客流量统计认证工作 （5）CNNIC还承担与Internet有关的国家科研项目、以及向社会提供Internet技术咨询服务工作。,3.1 .3Internet 的发展,1Internet的发展中面临的问题 随着应用的快速普及和规模的迅速膨胀，Internet的发展也面临了很多问题。目前Internet面临的最大的两个问题如下： （1） 带宽受限：带宽受限是限制Internet发展的一个重要瓶颈。随着上网人数的几何级增长，使得Internet里的信息流量跟着急剧地增长（有统计显示Internet里的信息流量每6个月翻一
7、翻），而带宽没有拓宽或是拓宽的量满足不了实际的需求，从而导致了Internet里的信息流通得不顺畅。特别是在使用需要足够带宽支持的多媒体服务（比如在Internet上看电影、电视等）时。带宽不足问题尤其突出。 （2）IP地址资源：由于目前我们采用的IP地址是由IPV4所定义的一个32位二进制数，而早期由于缺乏规划，A类和B类地址造成了IP地址分配时大量的浪费，据统计，A类和B类IP地址已经分配完毕，而C类IP地址仅剩下极少一部份，IPV4地址很快面临分配完毕的境况，如何解决IP地址资源问题也是Internet发展过程中亟待解决的问题。,2解决问题的方案 （1）拓宽主干网 Internet的骨干
8、传输线路是以光纤为主的，随着光纤通讯技术的发展，其传输速率从原来的几十Mbps、几百Mbps上升到现在的几十Gbps、几百Gbps甚至几个Tbps，伴随着交换速度达几Tbps的特位路由交换机的研制成功，这使得我们未来的Internet的骨干传输线路将由高速路由器交换机和采用新技术的光纤网络组成，从而保证Internet发展所需的带宽。 （2）接入技术的发展 接入技术也称“最后一公里”技术，表示从最终用户到本地电信服务商之间的一段连接，它也会影响到Internet的接入速度，除了传统的PSTN拨号、ISDN和DDN专线等技术外，ADSL、线缆调制解调器、高速无线接入技术也得到了快速的发展,（3）
9、延缓IP地址资源耗尽的时间 目前，解决IP地址缺乏的办法之一是想办法延缓资源耗尽的时间，目前最广泛应用的技术是NAT（Network Address Translation，网络地址翻译）它使企业用户在内部网络应用中采用自行定义的地址，只在需要作Internet访问时才翻译为合法的Internet地址；它的最大好处是用户加入Internet时不需更改内部地址结构，而只需在内外交界处实施地址转换，并且能够实现多个用户复用同一合法地址，从而大大节省IP地址资源；但作NAT转换的同时也增加了网络的复杂性，何况它并不能阻止可用地址越来越减少的趋势。因此用这种办法只能是一种权宜之计，不能从根本上解决IP
10、地址资源的匮乏。,（4）IPV6 解决IP地址匮乏的根本办法是IPV6。IPV6定义IP地址是一个128位二进制数，这使得IP地址数量大幅增加，达到了2128个IP地址，这样将为我们提供足够的地址空间，从而从根本上解决了现在的IP地址资源的匮乏问题。 显然，从IPV4向IPV6过渡是Internet发展必然的趋势，但是这个过渡不是一两天就可以办得到的，所以在这段时期内，IPV6应该能与IPV4的主机和路由器共存，IPV6必须与IPV4兼容。为此，IETF（Internet Engineering Task Force ，因特网工程任务组）制定了一套IPV4向IPV6过渡的方案，其中包括三个机制
11、：兼容IPV4的IPV6地址、IPV6/IPV4双协议栈和基于IPV4隧道的IPV6。这样就可以保证IPV4向IPV6平滑地过度。,3.2 TCP/IP协议概述,1. 网间协议IP,Internet 上使用的一个关键的底层协议是网际协议，通常称IP协议。我们利用一个共同遵守的通信协议，从而使 Internet 成为一个允许连接不同类型的计算机和不同操作系统的网络。要使两台计算机彼此之间进行通信，必须使两台计算机使用同一种“语言”。通信协议正像两台计算机交换信息所使用的共同语言，它规定了通信双方在通信中所应共同遵守的约定。 IP协议对于网络通信有着重要的意义：网络中的计算机通过安装IP软件，使许
12、许多多的局域网络构成了一个庞大而又严密的通信系统。从而使 Internet 看起来好像是真实存在的，但实际上它是一种并不存在的虚拟网络，只不过是利用IP协议把全世界上所有愿意接入 Internet 的计算机局域网络连接起来，使得它们彼此之间都能够通信。,2.传输控制协议TCP,尽管计算机通过安装IP软件，从而保证了计算机之间可以发送和接收资料，但IP协议还不能解决资料分组在传输过程中可能出现的问题。因此，若要解决可能出现的问题，连上 Internet 的计算机还需要安装TCP协议来提供可靠的并且无差错的通信服务。 TCP协议被称作一种端对端协议。这是因为它为两台计算机之间的连接起了重要作用：当
13、一台计算机需要与另一台远程计算机连接时，TCP协议会让它们建立一个连接、发送和接收资料以及终止连接。 综上所述，虽然IP和TCP这两个协议的功能不尽相同，也可以分开单独使用，但它们是在同一时期作为一个协议来设计的，并且在功能上也是互补的。只有两者的结合，才能保证 Internet 在复杂的环境下正常运行。凡是要连接到 Internet 的计算机，都必须同时安装和使用这两个协议，因此在实际中常把这两个协议统称作TCP/IP协议。,3.3 IP地址,1. IP地址构成与格式,目前在Internet上，IP地址采用的是IPv4的标准，IPv4规定IP地址是由32位的二进制数构成。为了方便记忆，在表示
14、IP地址时，我们一般将其分为4组，每组8位。例如：11001010. 11010100. 00101101.00001100，这种表示方法我们称作点分二进制数。,2. IP地址的分类,IP地址可确认网络中的任何一个网络和计算机，而要识别其它网络或其中的计算机，则是根据这些IP地址的分类来确定的。IP地址可以分为A，B，C，D，E五类，但是主机只使用其中前三类。D类地址不分网络地址和主机地址，它是一个专门保留的地址。,表3-2 IP地址的分类,从上表可以看出，对于Internet中主机可用的IP地址（A、B、C类），只需要其地址的最高2位，我们就可以确定它的类型，确定了IP地址类型也就确定了其网
15、络号和主机号。这样非常有利于路由器转发数据包，这是应为路由器在进行路由判别时是根据IP地址的网络号进行的，快速地从IP地址中抽取其网络号，可以大大提高其工作效率。,A类地址 只有大型网络才会使用A类地址，它用第一组数字表示网络本身的地址，后面三组数字作为连接于网络上的主机的地址。 A类地址可表示的范围为：0.0.0.0126.255.255.255，也就是说全球只用126个A类网络，但是一个A类网络内可以提供224-1共计16777214个主机号，所以它一般分配给具有大量主机的网络，现在已经无法申请到这类地址。,(2)B类地址 B类地址是分配给中型网络使用的，它用前两组数字表示网络本身的地址，
16、后面两组数字作为连接于网络上的主机的地址，其表示范围为：128.0.0.0191.255.255.255，因此一共有16382个B类网络，每个网络有216-1共计65534个主机号。,(3) C类地址 C类地址使用三组网络号，一组主机号，它的表示范围为：192.0.0.0223.255.255.255，它一般分配给小型网络，如一般的局域网和校园网使用，其可连接的主机数量是最少的只有254个，但全球共有224-1共计2097152个C类网络。,3. 子网掩码,IP地址分为网络号和主机号，而数据包在Internet上传输时，要先获取IP地址的网络号，根据目的IP的网络号将数据包传送到目的网络，再由目的网络根据主机号传输给相应的主机。从IP地址中获取网络号的方法是将IP地址与子网掩码进行二进制与运算，而A、B、C类IP地址都有默认的子网掩码，如表3-3所示。,表3-3 IP地址默认子网掩码,（1） 子网掩码的计算 在给定IP地址和子网掩码的情况下，判断IP网络号和主机号的方法是使用给定的IP地址与相应的子网掩码进行相“与”运算，利用此算法就可以区分网络
