第 9 章 Internet 及其应用

第9章 Internet及其应用 9.1 Internet概述 9.2 Internet工作原理 9.3 Internet的接入方式 9.4 Internet基本信息服务 9.5 IPv6协议

9.1 Internet概述 9.1.1 Internet的发展 9.1.2 Internet在中国的发展

9.1.1 Internet的发展 （1）研究实验阶段（1968-1983） 1969年，美国国防部高级研究计划管理局开始建立一个命名为ARPAnet的网络，把美国的几个军事及研究用电脑主机联接起来。1983年，ARPA和美国国防部通信局研制成功了用于异构网络的TCP/IP协议，从而诞生了真正的Internet。（2）实用发展阶段（1984-1991） 1986年，美国国家科学基金会利用ARPAnet发展出来的TCP/IP通讯协议，在5个科研教育服务超级电脑中心的基础上建立了NSFnet广域网。 1990年，ARPAnet退出了历史舞台，NSFnet成为Internet的重要骨干网之一。（3）商业化阶段（1991至今） 1991年，出现了Internet商业化服务提供商，Internet商业化服务提供商使工商企业终于可以进入Internet。

9.1.2 Internet在中国的发展 1.中国Internet的发展，可以分为两个阶段。第一阶段：与Internet的E_mail连通。1987年9月从中国学术网络CANET（China Academic Network）向世界发送第一封E_mail，标志着我国开始进入Internet网。1990年，CANET在InterNic中注册了中国国家最高域名“CN”。1990年中国研究网络CRN（China Research Network）建成。第二阶段：与Internet实现全功能的TCP/IP连接。

2.我国现有四大主干网络的基本情况。 (1)中国教育科研网CERNET 中国教育和科研计算机网CERNET是中国第一个覆盖全国的自行设计建设的大型计算机网络， CERNET分四级管理，分别是全国网络中心、地区网络中心和地区主结点、省教育科研网和校园网。 CERNET的网络资源包括各种信息检索、网络软件、大学介绍、院系图书馆、学位论文库以及相关的各专业数据库等。CERNET的市场定位是非盈利性的，主要为学校、科研和学术机构以及非盈利性的政府部门服务。（2）公用计算机互联网ChinaNET ChinaNET是邮电部门经营管理的中国公用Internet网。1996年6月正式在全国开通。目前，ChinaNET在北京和上海分别有两条专线，作为国际出口，ChinaNET的骨干网已覆盖全国各省市、自治区，包括8个地区网络中心和31个省市网络分中心。

（3）中国科学技术网（China Science and Technology Network，CSTNet）它是在中关村地区教育与科研示范网（NCFC）和中国科学院网（CASnet）的基础上建设和发展起来的覆盖全国范围的大型计算机网络。管理和运行中国顶级域名CN。中国科技网旨在促进全社会广泛的信息共享、信息交流。（4）国家公用经济信息通信网络（CHINAGBN）又叫金桥网，是架构在中国金桥网通信网络实体上的Internet业务网。主要提供两类服务：专线集团用户的服务和个人用户的单点上网服务。支持金关、金税、金卡等“金”字头工程的应用。它是覆盖全国，实行国际联网，为用户提供专用信道、网络服务和信息服务的主干网。

9.2 Internet工作原理 9.2.1 IP地址 9.2.2 IP路由 9.2.3 域名系统

9.2.1 IP地址 1.IP地址概念：是Internet网络中的所有主机均被赋予的一个世界上唯一的32位地址，也叫网际协议地址。这一地址可用于与该计算机有关的全部通信，在网络上发送的每个包中，都必须包含发送方主机（源）的IP地址和接收方主机（目的）的IP地址。 2.IP地址的格式每个IP地址使用32位二进制数表示，分成4段，每段8位二进制数（一个字节）。为了便于记忆，通常用4个十进制数表示一个IP地址，每个十进制数对应IP地址中的一个字节，这样IP地址的表示方法就可以写成XXX.XXX.XXX.XXX的形式.

3.IP地址的类型 IP地址采用分层结构，它由网络号（net-id）和主机号（host-id）两个部分组成，其中网络号用来指明主机所从属的物理网络的编号，主机号是主机在物理网络中的编号。 IP地址根据网络规模的大小分成A、B、C、D、E五种类型， (1)A类地址的第一个字节表示网络号，第一个字节的最高位为0、取值范围为1～126；A类地址的后面三个字节表示主机号。一个A类地址的网络最多可以容纳16777214台主机，A类地址适合大型网络。 (2)B类地址的前两个字节表示网络号，第一个字节的前两位为10、取值范围为128～191，B类地址的后两个字节表示主机号。一个B类地址的网络最多可以容纳65534台主机，B类地址适合规模适中的网络。

(3)C类地址的前三个字节表示网络号，第一个字节的前三位为110、取值范围为192～223，C类地址的后一个字节表示主机号。一个C类地址的网络最多可以容纳254台主机，C类地址适合小规模网络。(3)C类地址的前三个字节表示网络号，第一个字节的前三位为110、取值范围为192～223，C类地址的后一个字节表示主机号。一个C类地址的网络最多可以容纳254台主机，C类地址适合小规模网络。

9.2.2 IP路由 Internet就是成千上万个IP子网通过路由器互连起来的国际性网络。这种以路由器为基础的网络（router based network），叫做以路由器为节点的“网间网”。路由器工作在OSI模型中的第三层，即网络层。路由器利用网络层定义的“逻辑”上的网络地址（即IP地址）来区别不同的网络，实现网络的互连和隔离，保持各个网络的独立性。路由器有多个端口，用于连接多个IP子网。每个端口的IP地址的网络号要求与所连接的IP子网的网络号相同。不同的端口为不同的网络号，对应不同的IP子网，这样才能使各子网中的主机通过自己子网的IP地址把要求出去的IP分组送到路由器上。

9.2.3 域名系统 1.域名的引入： IP地址是数字表示的，不便于记忆和使用，因此Internet采用了一种具有特定含义的字符型主机命名机制，即域名系统DNS。IP地址和域名是对应的。 2.域名的的构成域名可以使用字母字符、数字字符和连字符，但必须以字母或数字开头并结尾。整个域名的总长不得超过255个字符。 3.域名的的组织方式 TCP/IP协议采用层次结构命名域名。Internet将整个网络的名字空间划分为许多不同的域，每个域可以划分为域的子域，子域又可以划分为子域的子域，这样就形成了顶级、二级、三级等级别的域名。所有入网主机的名字即由一系列的“域”及其“子域”组成，子域的个数通常不超过5个，并且子域之间用“.”分隔，从左到右级别逐级升高。

4.域名服务器 域名服务器（Domain Name Server）负责把域名翻译成IP地址。一般来讲，每一个网络（如校园网或企业网）均要设置一个域名服务器，通过域名服务器来实现入网主机名字和IP地址的转换。

9.3 Internet的接入方式 • 与Internet连接的方式可分为两类：局域网连接方式和单机连接方式。 • 1．局域网连接方式 • 局域网与Internet连接大多租用电信局的远程数据通信线路或者专门建造自己的高速数字通信线路。 2．单机连接方式 • （1）电话拨号接入 • 个人计算机经过调制解调器和普通模拟电话线，与公用电话网连接， • 个人计算机经过专用终端设备和数字电话线，与综合业务数字网（Integrated ServiceDigital Network，ISDN）连接。

（2）ADSL接入 非对称数字用户线路是一种新兴的高速通信技术。上网同时可以打电话，互不影响，而且上网时不需要另交电话费。安装ADSL只需在现有电话线上安装ADSL MODEM，而用户现有线路不需改动即可使用。（3）Cable Modem接入基于有线电视的线缆调制解调器（Cable Modem）接入方式可以达到下行8Mb/s、上行2Mb/s的高速率接入。要实现基于有线电视网络的高速互联网接入业务还要对现有的有线电视网CATV进行相应的改造。

9.4 Internet基本信息服务 9.4.1 电子邮件 9.4.2 文件传输 9.4.3 远程登录 9.4.4 WWW服务

9.4.1 电子邮件 电子邮件是在Internet上发送和接收邮件.每个Internet网络用户都只要向Internet服务提供商（Internet Service Provider，ISP）申请—个电子邮件地址，再使用一个合适的电子邮件客户程序，就可以向其他电子信箱发电子邮件，也可接收来自他人的电子邮件。 1.电子邮件地址的组成: 电子邮件地址由三部分组成，其格式是“USER@SERVER”，(1)“USER”代表用户信箱的帐号，对于同一个邮件接收服务器来说，这个帐号必须是唯一的； (2)“@”是分隔符； (3)“SERVER”是用户信箱的邮件接收服务器域名，用以标志其所在的位置。例如：tom@cumt.edu.cn就是一个电子邮件地址，它表示电子邮件的用户帐号是tom，邮箱所在的服务器域名是mail.cumt.edu.cn。

2.电子邮件服务的协议: • 典型的邮件传输协议有POP3、SMTP、IMAP及HTTP。 • (1)HTTP不是标准的邮件协议，只是有很多邮件系统只提供Web方式收发邮件而已。 • (2)SMTP/POP3是一套配对的协议 • SMTP是用来发送邮件的，目前所有的邮件服务器发送系统其实采用的协议都是SMTP协议。 • POP3协议是收取邮件的协议，用来从服务器上收取属于自己的邮件。 (3)IMAP协议是邮件管理协议，能够对自己的位于邮件服务器上的邮件进行阅读、删除甚至发送的协议，这里的发送并不是真正的发送，只是将要发送的邮件提交到自己的邮件服务器的发送队列中。

9.4.2 文件传输 1.文件传输的概念: 把网络上一台计算机中的文件移动或拷贝到另外一台计算机上，称为文件传输（File Transfer Protocol，FTP）。 (1)下载（Download）:从远程FTP服务器复制文件到本地计算机称为下载（Download） (2)上传:将本地计算机文件传输给远程服务器称为上载或上传（Upload）。 2.文件传输服务采用的传输协议文件传输服务采用了FTP文件传输协议。FTP协议规定，需要进行文件传输的两台计算机应按照客户机/服务器模式工作，主动要求文件传输的发起方是客户方，运行FTP客户程序；参与文件传输的另一方为服务方，运行FTP服务器程序，两者协同完成文件传输任务。

9.4.3 远程登录 1.远程登录的概念：将一台计算机连接到远程计算机上，使之相当于远程计算机的一个终端叫做远程登录。一台微型计算机登录到远程的超级计算机上，这样在本地机上需花长时间完成的计算工作可以送到远程机上很快地完成。

9.4.4 WWW服务 WWW是目前Internet上最流行、使用最广泛的一种信息检索服务系统。WWW能把各种类型的信息无义无缝的集成起来，不仅提供了图形界面的快速信息查找，还可以通过同样的图形界面（GUI）与Internet的其他服务器对接，这样WWW就把Internet上现有资源统统连接起来，使用户能共享Internet上已经建立了WWW服务器的所有站点所提供的超文本媒体资源文档。一、与WWW服务相关的技术。 1．网页与HTML语言 Web服务器中向用户发布的文档通常称为网页，也称Web页。网页是采用HTML超文本标记语言描述的超文本文档，其文件后缀为html或htm。多个相关的网页组合在一起，构成一个Web站点，每个Web站点的首页称为主页（Homepage），Web站点存放在Web服务器上。

2．统一资源定位器URL • 统一资源定位器URL是 WWW系统中服务资源的标识。 • 统一资源定位器URL的组成： • 第1部分是资源类型，第2部分是主机名和网页在主机上的位置，其表示形式为：http://主机域名[:端口号]/文件路径/文件名其中： • （1）“http”指明资源类型，表示客户端和服务器执行HTTP传输协议，将远程WWW服务器上的文件（网页）传输给用户的浏览器。若需要其他类型服务，也可以是FTP、Telnet、Gopher、News等。 • （2）“主机域名”指的是提供此服务的计算机的域名；“端口号”通常是默认的，如Web服务器使用的是80，一般不需要给出；“文件路径”和“文件名”指的是网页在Web服务器中的位置和文件名。例如，http://www.cumt.edu.cn／就是中国矿业大学Web服务器主页。

3.超链接 • 超链接可以指向其他Web页或页面本身某个特定位置。利用超链接可以由一个网页找到一个新网页，再由这个新网页链接到其他网页，如此链接下去，可以在Internet的WWW信息海洋中漫游。 • 4．HTTP协议与Web浏览器 • WWW服务也是按客户机／服务器模式工作的。客户端要运行WWW浏览器软件，如IE，服务器端运行Web服务程序，如Microsoft的IIS。 • （1）浏览器软件主要功能： • 向用户提供友好的使用界面， • 将用户的信息查询请求传送给Web服务器。（2） HTTP协议：浏览器与服务器都遵循超文本传输协议HTTP，HTTP定义了浏览器发送给服务器的请求格式及服务器返回给浏览器的应答格式。

二、Web 2.0 Web 2.0是2003年之后互联网的热门概念之一，是相对Web 1.0的新的一类互联网应用的统称。 Web 2.0的核心概念是互动、分享与关系，所有的网络行为，都可用“互动、分享、关系”的概念作诠释。　　Web 2.0表现的社会性网络的技术包括：博客（blog）、播客（podcasting）、BT、移动博客、P2P、社交网络（SNS）、博采（blogmark）、维客（wiki）、标签（Tag）等。

9.5 IPv6协议 9.5.1 IPv6的提出 9.5.2 IPv6地址空间 9.5.3 IPv6地址表示 9.5.4 IPv4向IPv6的过渡

9.5.1 IPv6的提出 计算机技术和通信技术的发展与融合使得Internet的规模和应用范围飞速扩大，最主要的问题就是32bit的IP地址资源紧缺。据预测，现存的IP地址将在2005～2010年间消耗殆尽为此，互联网工程任务组（Internet Engineering Task Force，IETF）设计了下一代IP协议IPv6替代现行版本IP协议。IPv6的128位地址方案。

9.5.2 IPv6地址空间 IPv6地址长度为128位，即16个字节，大约数目是1038个。 9.5.3 IPv6地址表示 1.冒号十六进制表示法把每个16比特的量用十六进制值表示，各量之间用冒号分隔。 IPv6地址的基本表达方式是X : X : X : X : X : X : X : X，其中X是一个4位十六进制整数（16位）。每一个数字包含4位，每个整数包含4个数字，每个地址包括8个整数，共计128位（4×4×8=128）。例如，下面是一些合法的IPv6地址： FE80:824:FF66:92:10:180:7A:23FF。 1045:0:0:0:C9B4:255:48AA:1A2B 2000:0:0:0:0:0:0:1

2．地址前缀表示法 在IPv4版本中，用来表示网络结构的是子网掩码。子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识。在IPv6中已经没有子网掩码的概念，一个IPv6地址前缀可以表示为如下的形式：IPv6地址/前缀长度。其中，IPv6地址是一个任何形式的IPv6地址，一般表示为十六进制值。前缀长度则是组成前缀的十进制值，说明地址最左边的连续的地址位的长度，表示的是网络。

9.5.4 IPv4向IPv6的过渡 目前IPv4向IPv6的过渡有多种方案 1. 双协议栈双栈方式（Dual stack）是过渡阶段的一种主要的方式。双栈方式是指主机同时运行IPv4和IPv6两套协议栈，同时支持两个版本的网络层IP协议标准。双协议节点（包括主机和路由器）同时实现了IPv4和IPv6协议，可以和IPv4或IPv6主机建立通信。主机根据目的IP地来决定采用IPv4还是IPv6协议发送或接收数据包。

2. 隧道技术 隧道技术是目前国际IPv6试验床6bone所采用的技术。这种机制在IPv4网络“海洋”之上连接孤立的IPv6节点“孤岛”。利用隧道技术可以通过现有运行IPv4协议的Internet骨干网络（即隧道）将局部的IPv6网络连接起来。因而是IPv4向IPv6过渡的初期最易于采用的技术。 3. 协议转换隧道技术一般用于IPv6节点间的通信，而对于v4和v6节点间的通信，采用直接对IPv4和IPv6报文进行语法和语义翻译的网络地址转换/协议转换（NAT/PT）技术。

第 9 章 Internet 及其应用