第10章因特网

第十章因特网－Internet1Internet简介1.1什么是InternetInternet是世界是最大的计算机互连网，是成千上万条信息资源的总称。这些资源以电子文件的形式，在线地分布在世界各地的数百万台计算机上；Internet上开发了许多应用系统，供接入网上的用户使用，网上的用户可以方便地交换信息，共享资源。Internet也可以认为是各种网络组成的网络，它是使用TCP/IP协议(传输控制协议/网间协议)互相通信的数据网络集体。Internet是一个无级网络，不专门为某个个人或组织所拥有及控制，人人都可以参与。1.2Internet的发展Internet起源于美国、现在已连通全世界的一个超级计算机互联网络。Internet在美国分为三个层次：底层为大学校园网或企业网，上一层为地区网，最高层为全国主干网，如国家自然科学基金网NSFnet(NationalScienceFoundationNetwork)等主干网，它们连通了美国东西海岸，并通过海底电缆或卫星通信等手段连接到世界各国。是近几年来最活跃的领域和最热门的话题。而且发展势头迅猛。成为一种不可抗拒的潮流。根据有关资料表明：到1996年上半年为止，Internet已连接5万多个网络，500万台计算机，拥有5000万个用户。据预测，到2000年，Internet将连接100万个网络，1亿台计算机，拥有10亿个用户1.3Internet的特点Internet之所以获得如此迅猛的发展，主要归功于如下的特点：它是一个全球计算机互联网络它是一个巨大的信息资料最重要的是Internet是一个大家庭，有几千万人参与，共同享用着人类自己创造的财富(即资源1.4Internet的构成如前所述，Internet是一个网络，凡是采用TCP/IP协议并且能够与Internet中的任何一台主机进行通信的计算机，都可以看成是Internet的一部分。Internet的网络空间可以看作是受计算机控制的空间。Internet采用了目前分布式网络最为流行的客户机/服务器方式，大大增强了网络信息服务的灵活性。最初宗旨是为大学和科研单位服务。由于其信息丰富、收费低廉，目前不但已成为服务于全社会的通用信息网络，而且近年来已明显地出现了商业化的趋势。美国在Internet骨干网的经营方面也有此趋势。美国国家科学基金会把NSFNET的经营权交给了美国最大的三家电信公司，即SPRINT，MCI和ANS。NSFNET也将分成SPRINTNET，MCINET和ANSNET三部分，由上述三家公司管理和经营，并建立一系列的网络存取点(NETWORKACCESSPOINT)，它实际上是一个集中存放路由器的路由服务站，可为客户提供入网服务。该Internet的网络结构如图10－1所示。2TCP/IP协议TCP/IP有100多个网络传输协议，FTP、Telnet是两个使用得很广泛的协议。其中，最重要的两个协议是传输控制协议TCP(TuansmissionControlProtocol)和网间互联协议IP(InternetProtocol)。IP协议负责按地址在计算机之间传输信息，TCP则保证传输的信息是正确的。2.1TCP/IP协议的结构TCP/IP协议的四层结构如图10－2所示。图中的网络相当于物理传输的媒介。数据在实际传输时，每通过一层要在数据上加上一个报头，其中的数据供接收端的同一层协议使用。到达接收端时，每经过一层要把用过的一个报头去掉。这种方式可以保证接收的数据和传输的数据完全一致，以及发送端和接收端相同层上的数据都有相同的格式。TCP/IP协议所采用的通信方式是分组交换方式。数据在传输时分成若干段，每个数据段称为一个分组。TCP/IP协议的基本传输单位是数据报，可以把数据看成是一封长信，分装在几个信封中邮寄出去。2.2TCP/IP协议的功能TCP/IP协议在数据传输过程中主要完成以下功能：协议先把数据分成若干数据报，并给每个数据报加上一个TCP信封(即报头)，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。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。有了IP，信封就可以在物理网络上传送数据了。IP协议还具有利用路由算法进行路由选择的功能。上述信封可以通过不同的传输途径(路由)进行传输，由于路径不同以及其他原因，可能出现顺序颠倒，数据丢失，数据重复等问题。这些问题由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。因此，可以说，IP协议负责数据的传输，而TCP协议负责数据的可靠传输。2.3信息按TCP/IP协议的传输过程是怎样工作的呢?信息是怎样在Internet上传送的呢?Internet上各种网络之间是通过路由器(Router)连接的，信息的传送是通过路由器来实现的，如图10－3所示。我们把与路由器相连接的主机称为站点。一个路由器并不连接所有的站点，它只连通相邻的站点。信息是由路由器一个一个站点传送到目的地的。路由器知道下一个站点(NextHOP)是什么?哪一个站点距离目的地近?由此，路由器可决定将信息送往那儿。路由器是怎样知道信息的目的地呢?这就像邮寄信件要有信封、地址一样，Internet上的信息在传送前要加一个信息头，其中包括信息的地址，Internet上叫IP地址，负责Internet地址管理的协议叫IP协议。由于受传输硬件的限制，长的信息是分组传送的，每组都有编号，当信息被传送到目的地后再重新组合起来。负责将信息拆开、分组、编号、再重新组合起来的协议叫TCP协议。信息在每经过一层协议时需要附加一些信息，组成新的信息包。例如，经过TCP协议时，要附加编组号、校验码等组成TCP包，经过IP协议时要附加地址信息等组成IP包。当信息被传送到目的地后再拆包，丢弃附加信息，还原为原始数据，其过程如图10－4所示。总之，TCP/IP是一个非常庞大的协议族，其中，最重要的两个协议是TCP和IP。IP负责信息的实际传送，而TCP则保证所传送信息的正确性。它们和其它100多个协议一起使Internet上千万台计算机组成一个巨大的因特网，协同工作，并提供各种各样的服务。2.4TCP/IP协议的主要内容TCP/IP协议的主要内容见表10－1。层次主要协议应用层SMTP、DNS、DSP、FTP、TELNET、GOPHER、WAIS、HTTP…传送层TCP、UDP、DVP…网络层IP、ICMP、AKP、PARP、UUCP…接口层ETHERNET、ARPANET、PDN…〖BG)F①SMTP(SimpleMailTransferPuotocol)－简单邮件协议，主要用来传输电子邮件。域名(DomainName)－IP地址的文字表现形式。它的实现是依靠DNS(DomainNameService)和DSP(DomainServiceProtocol)。－文件传输协议，主要用来进行远程文件传输。的远程登录(RenoteLogin)－用来与远程主机建立仿真终端。DatagramProtocol)－用户数据报协议。该协议可以代替TCP协议，与IP协议和其他协议共同使用。利用UDP协议传输数据时不必使用报头，也不处理丢失，出错和失序等意外情况，若发生问题，可通过请求重发的办法来解决。因此它的效率较高，且比TCP简单得多。该协议适合传输较短的信息。即)、GOPHER和WAIS－既是通信协议，又是实现协议的软件。需要强调的是：电子邮件、文件传输和远程登录是Internet三大基本功能，而域名与IP地址同等重要。3Internet的地址和域名为了在网络环境下实现计算机之间的通信，网络中任何一台计算机必须有一个地址，而且该地址在网络上是唯一的。在进行数据传输时，通信协议必须在所传输的数据中增加发送信息的计算机地址(源地址)和接收信息的计算机地址(目标地址)。3.1IP地址网络中所有计算机均称为主机，并有一个称为IP的地址。地址是Internet主机的一种数字型标识，它由网络标识(Netid)和主机标识(Hostid)组成。目前使用的IP协议版本规定是：IP地址的长度为32位(bit)。Internet的网络地址可分为A、B、C三类。每类网络中IP地址的结构，即网络标识长度和主机标识长度都不一样。整个internet的地址空间可以分为A类网络地址空间，B类网络地址空间和C类网络地址空间三个子空间。A类网络地址空间包括126个网络地址空间和16387064台网络主机，B类网络地址空间包括16256个网络地址和64516台网络主机，C类网络地址空间包括2064512个网络地址和254台网络主机。整个Interet的IP地址空间包括200多万个各类网络，可包括36亿台主机。A类网络适用于主机较多的大型网络，B类网络适用于中等规模网络，C类网络适用于主机较少的小型网络。目前Internet上大约有6万多个网络和400万台主机，占用网络地址和主机地址资源很少，但却出现了IP地址不够用的现象，这是因为许多地址已分配给申请者而没有充分利用。因此，合理地使用地址资源是每个Internet用户必须注意的问题。需要说明的是，Internet网络信息中心(NIC)是按照网络(Internet的子网)分配地址的，因此只有在谈到网络地址时才可以使用A类，B类，或C类地址的说法。3.2域名上面所讲到的IP地址是一种数字型网络和主机标识。数字型标识对使用网络的人来说有不便记忆的缺点，因而提出了字符型的域名标识。目前使用的域名是一种层次型命名法，它与Internet网的层次结构相对应。域名使用的字符包括字母、数字和连字符，而且必须以字母或数字开头和结尾。整个域名总长度不得超过255个字符。在实际使用中，每个域名的长度一般小于8个字符。由于Internet起源于美国，所以美国通常不使用国家代码作为第一级域名，其他国家一般采用国家代码作为第一级域名。地址中的第一级域名和第二级域名由网络信息中心(NIC)管理。我国国家域名的国家代码是Cn。Internet目前有三个网络信息中心，INTERNIC负责北美地区，APNIC负责亚太地区，还有一个NIC负责欧洲地区。第三级以下的域名由各个子网的NIC或具有NIC功能的节点自己负责管理。一台计算机可以有多个域名(一般用于不同的目的)，但只能有一个IP地址。一台主机从一个地方移到另一个地方，当它属于不同的网络时，其IP地址必须更换，但是可以保留原来的域名。把域名翻译成IP地址的软件称为“域名系统(DomainNameSystem)DNS”。DNS的功能相当于一本电话号码簿，已知一个姓名就可以查到一个电话号码，号码的查找是自动完成的。完整的域名系统可以双向查找。装有域名系统的主机叫做域名服务器(DomainNameServer)。域名采用层次结构，每一层构成一个子域名，子域名之间用园点隔开，自左至右分别为计算机名、网络名、机构名、最高域名。例如：该域名表示中国(cn)科学院(ac)上海网络中心(Shcnc)的一台计算机(indi)。3.3域名的查找过程为了实现域名的查找，需要在域名服务器之间建立许多指针(Pointer)。例如，一个中国的用户要通过域名查找英国某个主机的IP地址，系统首先要查找中国的域名服务器，经过识别后自动转移到一个装有英国域名服务器的主机并查出它的IP地址，然后把IP地址送回到中国域名服务器。如图10－5所示。例如，中国科技信息研究所的VAX7610主机的IP地址是168、160、1、110(B类网络地址)，其域名为ISTIC、STI、AC、CN(ISTIC是中国科技信息研究所的缩写，STI表示科技信息机构，AC表示学术界。CN表示中国)，若要与英国域名为PARADISC、ULCC，UK的主机进行通信，则首先要利用管理STI子域的域名服务(设在中国科技信息研究所)，通过指针找到管理AC子域的域名服务器，再利用同样的方法找到最高域名CN的域名服务器。CN域名服务器应存有所有其他国家最高级域名的服务地址，即指针。这样可找到UK域名服务器的地址，并由此找到PAR