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1、第八章Internet基础知识本章学习要点：Internet的产生和发展Internet概述Internet的主要功能与服务子网和子网掩码域名系统（DNS）Internet地址结构Internet的接入方式Internet的结构1整 体 概 述THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, P L E A S E S U M M A R I Z E T H E C O N T E N T第一部分2网络计算研究和应用的发展n n网络计算的分类uu移动计算网络uu网络多媒体计算uu网络并行计算3移动计算网络n n基本概念：uu把计算机网络和移动通讯技术结合起来。比如
2、说手机上网。移动计算分为移动计算网络（Wlan、Adhoc）和移动Internet（WAP、移动IP技术）。4网络多媒体计算n n基本概念：基本概念：uu传送传送多媒体多媒体数据的网络。主要应用：数据的网络。主要应用：网络视频会议系统。多网络视频会议系统。多媒体网络分为一对一、一对多、多对一、多对多。媒体网络分为一对一、一对多、多对一、多对多。多媒体网多媒体网络的组网要求：络的组网要求：带宽、时延、传输同步、多方参与通信。带宽、时延、传输同步、多方参与通信。5网络并行计算n n基本概念：uu使用多个CPU和使用多个计算机协同计算的模式。网络并行计算可以分为集群计算（多CPU，例子：雅虎和深蓝）
3、和网格计算（多计算机）。68.1.1ARPANET的诞生lInternet起源于美国国防部高级研究计划局（ARPA）于1968年主持研制的用于支持军事研究的计算机实验网ARPANET。建网的初衷旨在帮助为美国军方工作的研究人员利用计算机进行信息交换。l随着IP协议的产生，异种网络互连的一系列理论与技术问题得到了解决，并由此产生了网络共享、网络通信协议分层等重要思想。这些都为当今计算机网络奠定了理论基础。l随着TCP/IP协议的标准化，ARPANET的规模不断扩大。不仅在美国国内，世界上的很多其它国家也将本地的计算机和网络接入ARPANET，并采用相同的TCP/IP协议。8.1Internet的
4、产生和发展78.1.2NSFNET的建立l1985年美国国家科学基金会（NSF）利用ARPANET发展起来的TCP/IP将全国的5大超级计算机中心用通信线路连接起来，建立了一个名为美国国家科学基础网（NSFNET）的广域网。l由于美国国家科学资金的鼓励和资助，许多机构纷纷把自己的局域网并入NSFNET，连接的范围包括所有的大学及国家经费资助的研究机构。l1986年NSFNET建设完成，正式取代了ARPANET而成为Internet的主干网。它是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网，覆盖了全美主要的大学和研究所。88.1.3全球范围Internet的形成与发展l20世纪90年代以后，网
5、络商业用户数量日益增加，于是美国政府决定将Internet主干网转交给私人公司来经营，并开始对接入Internet单位收费。l近几年来Internet规模迅速发展，已经覆盖了包括我国在内的160多个国家，连接的网络数万个，主机达600多万台，终端用户上亿，并且以每年15%20%的速度增长。而且Internet2也在研发当中，Internet2初始运行速率可以达到10G。l除了ARPANET和NSFNET外，美国宇航局（NASA）和能源部的NSINET、ESNET也相继建成，欧洲、日本等国也积极发展本地网络，于是在此基础上互连形成了现在的Internet。返回本节首页返回本章首页98.2.1In
6、ternet的基本概念Internet是由成千上万个不同类型、不同规模的计算机网络互连在一起所组成的覆盖世界范围的、开放的全球性网络。它拥有数千万台计算机和上亿个用户，是全球信息资源的超大型集合体，所有采用TCP/IP协议的计算机都可加入Internet，实现信息共享和相互通信。8.2.2Internet的特点lInternet是由全世界众多的网络互连组成的国际互连网lInternet是世界范围的信息和服务资源宝库l组成Internet的众多网络共同遵守TCP/IP8.2Internet概述返回本章首页108.3Internet的主要功能与服务8.3.1Internet的主要功能Interne
7、t的主要功能可以归为以下三类：l资源共享（硬件，软件，数据）l信息交流l信息的获取与发布8.3.2Internet的主要服务Internet在拥有丰富资源的同时，也提供了各种各样的服务方式，总的来说，主要有以下一些：11l电子邮件服务E-maill远程登录服务Telnetl文件传输服务FTPlWWW服务l网络新闻服务lGopher分类目录查询服务lWAIS广域信息查询服务l电子商务EC/EB返回本节首页返回本章首页l文件检索服务Archie128.4Internet的结构Internet的结构一般包括物理结构和协议结构。物理结构通常是指物理连接的拓扑结构；协议结构是指TCP/IP协议的构成及层
8、次。8.4.1Internet的物理结构lInternet的物理结构，实际上就是指连入Internet的网络之间的物理连接方式。典型结构如图8-1所示：图8-1Internet物理结构示意图13l各用户并不是将自己的计算机直接连接到Internet上的，而是连接到其中的某个网络上（如校园网、企业网等），该网络再通过使用路由器等网络设备，并租用数据通信专线与广域网相连，成为Internet的一份子。8.4.2Internet协议结构与TCP/IP1.Internet的协议结构lInternet使用的是TCP/IP。TCP/IP参考模型与OSI开放系统互连参考模型类似，也采用分层体系结构，自上而下
9、分为4层。lTCP/IP并不仅仅包含TCP和IP两个协议，它是一组协议，所有的协议都包含在TCP/IP组的四个层次中。TCP/IP与OSI七层参考模型的对应关系如图8-2所示：14TCP/IPTCP/IP参考模型参考模型 TCP/IPTCP/IP簇簇 OSIOSI参考模型参考模型 应用层应用层 Telnet、FTP、SMTP、HTTP、Gopher、SNMP、DNS等应用层应用层 表示层表示层 会话层会话层 传输层传输层 TCPTCP、UDPUDP 传输层传输层 互联层互联层 IPIP、ARPARP、RARPRARP、ICMPICMP网络层网络层 主机主机网络层网络层 EthernetEthe
10、rnet、X.25X.25、ATMATM等等 数据链路层数据链路层 物理层物理层 图8-2TCP/IP与OSI参考模型间的对应关系2.TCP/IP簇15TCP/IP是Internet的计算机都必须共同遵守的通信协议。它是一组协议的代名词，其核心协议是TCP（传输控制协议）和IP（网际协议），除次之外它还包括许多别的协议，共同组成了TCP/IP协议簇。（1）TCP（传输控制协议）lTCP是传输层一种面向连接的传输层协议，提供可靠的数据传送。对于大量数据的传输，通常都要求有可靠的传送。lTCP将源主机应用层的数据分成多个分组，然后将每个分组传送到互联层，联连层将数据封装为IP数据报，并发送到目的主
11、机。目的主机的互联层将IP数据报中的分组传送给传输层，再由传输层对这些分组进行重组，最终还原成原始数据，传送给应用层。lTCP要完成流量控制和差错检验的任务，以保证可靠的数据传输。16（2）IP（网际协议）lIP的主要任务是对数据包进行寻址和路由选择，并从一个网络转发到另一个网络。IP在每个发送的数据包前都加入了一个控制信息，其中包含了源主机IP地址和目的主机IP地址等信息。lIP是一个面向无连接的协议，即主机之间事先不需建立用于可靠通信的端到端连接，源主机只是简单地将IP数据包发送出去。这样数据包在传输途中可能会丢失、重复、或者次序发生混乱。因此，还必须要依靠高层的协议（如TCP）或应用程序
12、实现数据包的可靠传输。（3）TCP/IP簇中的其它协议lARP（地址解析协议）ARP主要负责将主机的逻辑地址（IP地址）转换为相应的物理地址（MAC地址）。这样用户只需给出目的主机的IP地址，就可以找出同一物理网络中任意一台主机的物理地址了。17lRARP（反向地址解析协议）RARP的功能是将主机的物理地址转换为IP地址，它广泛用于获取无盘工作站的IP地址。lICMP（互联网控制报文协议）ICMP的主要作用是为IP提供差错报告。由于IP是面向无连接的，且不进行差错检验，因而当网络上发生错误时它不能检测错误。向发送IP数据包的主机汇报错误就是ICMP的责任。lUDP（用户数据报协议）UDP是对I
13、P的扩充，它增加了一种机制，发送方主机可以使用这种机制来区分一台计算机上的多个接收者。UDP提供的是一种无连接服务，因而它的服务同样是不可靠的。这种服务不用确认、不对报文排序、也不进行流量控制。18lFTP（文件传输协议）FTP允许用户可以在本地机上以文件操作的方式（文件的增、删、改、查、传送等）与远程机之间进行相互通信。lTELNET（远程终端访问协议）该协议允许本地主机作为仿真终端登录到远程的另一台主机上，把用户请求传送给远程主机，同时也能将远程主机的输出结果通过TCP连接返回到用户屏幕。lHTTP（超文本传输协议）主要用于Internet中的客户机与WWW服务器之间的数据传输lDNS（域
14、名系统协议）主要用于实现域名与IP地址之间的转换。198.4.3客户机/服务器的工作模式l客户机和服务器都是独立的主机。当一台连入网络的主机向其它主机提供各种网络服务（如数据、文件的共享等）时，它就被叫做服务器（Sever）。而那些用于访问服务器资源的主机则被叫做客户机（Client）。Internet采用的就是客户机/服务器（C/S）模式，如图8-3所示。客户端 处理器服务端 处理器 服务器请求网络应答客户机图7-3-3C/S模式示意图20l客户机的主要功能是执行用户一方的应用程序，与服务器建立连接，并接收服务器送来的结果，以可读的形式显示在本地计算机上。返回本节首页返回本章首页l服务器的主
15、要功能是执行共享资源的管理应用程序，完成客户请求，形成结果，并将结果传送给客户。Internet上的大多数信息访问方式都是采用客户机/服务器的工作模式。21FTP服务器的配置228.5Internet地址结构8.5.1IP地址概述lInternet上的不同主机之间要进行通信，除使用TCP/IP外，每台主机都必须有一个不与其它主机重复的地址，这个地址就是Internet地址，它相当于每台主机的名字。Internet地址包括IP地址和域名地址两种不同的表示方式。lIP地址是指给Internet上的主机分配的一个在全世界范围内唯一的32位二进制比特串，它通常采用更直观的、以圆点“”分隔的4个十进制数
16、字表示，如“192.168.10.58”。8.5.2IP地址的组成与分类1.IP地址的组成每个IP地址由网络号和主机号两部分组成，如图8-4所示：23主机号主机号网络号网络号IP地址由32个二进制比特组成图8-4-4IP地址的结构l网络号在Internet中是唯一的。同一物理子网的所有主机和网络设备（如服务器、工作站等）的网络号是相同的。而对于不同物理网络上的主机和网络设备而言，其网络号是不同的。l主机号是用来区别同一物理子网内不同的主机和网络设备的。在同一物理子网中，每一台主机和网络设备的主机号也是唯一的。l在Internet中根据IP地址寻找主机时，首先根据网络号找到主机所在的物理网络，在同一物理网络中，再根据每个结点设备的物理地址（PhysicalAddress）来完成主机间的数据交换。242.IP地址的表示方法lIP地址以32个二进制数字形式表示，不适合阅读和记忆。为了便于用户阅读和理解IP地址，Internet管理委员会采用了一种“点分十进制”表示方法表示IP地址。l将IP地址分为4个字节（每个字节8个比特），每个字节用十进制表示，每个十进制数的取值范围是0255，且相邻两个
