计算机网络技术 第10 章 典型的IP网络及应用

第11章Internet/Intranet/Extranet239第10章典型的IP网络及应用自TCP/IP协议问世以来，基于TCP/IP模型的网络得到了广泛的发展与普及。不仅同学们非常熟识的Internet是基于TCP/IP协议实现的，还产生了另外两大类基于TCP/IP协议实现的网络，它们分别是Intranet和Extranet。这些基于TCP/IP协议实现的网络被统称为TCP/IP网络，简称IP网络。本章我们主要介绍Internet、Intranet和Extranet这三种典型的IP网络，本章建议教学时数为3学时，表10.1给出了本章的学习导航。表10.1第10章学习导航驱动问题涉及的知识点学习要求TCP/IP网络是否就是指Internet？还包括其他典型例子吗？Internet、Intranet和Extranet的概念了解如何接入Internet？Internet的几种接入方式掌握Intranet、Extranet和Internet有什么区别和联系？Internet、Intranet和Extranet的比较，包括需求背景、特点、所提供的应用理解什么是VPN？为什么要引入此项技术？VPN的概念、产生背景和优越性了解如何有效实现Intranet和Extranet中所要求的数据安全性？VPN的三种类型：AccessVPN、IntranetVPN和ExtranetVPN了解10.1Internet因特网(Internet)也称互联网。它已经成了我们工作、学习和生活中的一个重要组成部分，同学们在学习本课程以前关于计算机网络的许多感性认识就来自Internet。那么什么是Internet呢？10.1.1Internet的概念与组成从结构的角度，Internet是一个以TCP/IP网络协议将分布在世界各地的、数以千万计的规模不一的计算机网络互联起来的大型网际网；从信息资源的角度，Internet是一个将大量计算机连接在一个巨大的通信系统平台上、集各个部门与领域的信息资源为一体的、供网络用户共享的全球范围的信息资源网。计算机网络技术240尽管Internet互连了数亿台遍布全球的各种网络和计算机，但在物理组成上仍可以归纳为以下四个部分：●通信线路通信线路提供了Internet中的物理信道，它将Internet中的路由器、计算机等连接起来。通信线路中可以使用光缆、铜缆等有线传输介质，也可以采用微波、无线等无线传输介质。●计算机网络指通过Internet互连起来的分布在世界上不同地理位置的各个计算机网络，这些网络可以采用以太网、FDDI、令牌网、帧中继、SDH等不同的局域网或广域网技术实现，从而Internet成了全球昀大的异构网络。图10.1给出了Internet的“网际网”逻辑结构。网络1网络3网络3网络4图10.1Internet的“网际网”结构尽管Internet的内部结构非常复杂，但对Internet用户来说，并不需要关心Internet的内部结构，他们所面对的只是接入Internet的用户主机以及所能得到的网络资源和服务。●路由器路由器是Internet中昀为重要的设备，它借助统一的IP协议实现了因特网中各种异构网络间的互连，并提供昀佳路径选择、负载平衡和拥塞控制等功能。如果将通信线路比作道路的话，那么路由器就好比是十字路口的交通指挥警察，指挥和控制车辆的流动，并防止交通阻塞。●终端设备终端设备是Internet中信息资源与信息服务的载体。接入Internet的终端设备可以是普通的PC机或笔记本电脑，也可以是巨型机等其它设备。终端设备按功能与作用的不同分为服务器和客户机两大类，服务器是Internet服务和信息资源的提供者，客户机是Internet服务和信息资源的使用者。信息资源是网络用户昀关心的问题，它影响到Internet受欢迎的程度。第11章Internet/Intranet/Extranet24110.1.2Internet的形成与发展Internet的起源要追溯到上个世纪60年代末。1969年，美国国防部指派其高级研究计划局（AdvanceResearchProjectsAgency，简称ARPA）研究并设计一个能在战争期间使用的健壮的通信网络，目的是当网络的一部分受损时，数据仍然能够通过其他途径到达预定的目的地。于是，ARPA将位于美国不同地方的几个军事及研究机构的计算机主机连接起来，建立了一个名为ARPAnet的网络。1980年，ARPAnet上所运行的计算机开始转向采用TCP/IP协议。1983年，根据实际需要，ARPANET又被分离成了两个相对独立的系统，一个是供军方专用的MILNET，而另一个是服务于民用研究活动的ARNNET。这两个子网间使用严格的网关，可彼此交换信息，这便是Internet的前身。1985年，美国国家科学基金会（NFS）筹建了6个超级计算中心及国家教育科研网，1986年形成了用于支持科研和教育的全国性规模的计算机网络NFSnet，并面向全社会开放，实现超级计算机中心的资源共享。NSFnet网同样采用TCP/IP协议集，并连接ARPANET，从此Internet开始迅速发展起来。NSFnet的建立标志着Internet的第一次快速发展。随着Internet面向全社会的开放，在20世纪90年代初，商业机构开始进入Internet。由于大量商业公司进入Internet，网上通信量迅猛增长，NSF不得不采用更新的网络技术来适应发展的需要。1990年9月，由Merit、IBM和MCI三家公司联合组建高级网络服务公司ANS(AdvancedNetworkandService)，建立了覆盖全美的ANSNET网，其目的不仅在于支持研究和教育工作，还为商业客户提供网络服务。到1991年底，NSFnet的全部主干网实现了与ANS提供的T3级主干网相通，并以45Mb/s的速率传送数据。Internet的商业化标志着Internet的第二次快速发展。全世界其它国家和地区，也都在80年代以后先后建立了各自的Internet骨干网，并与美国的Internet相联，形成了今天联接上百万个网络，拥有上亿个网络用户的庞大的因特网。随着Internet规模的不断扩大，向全世界提供的信息资源和服务也越来越丰富，可以实现全球范围的电子邮件通信、信息查询与浏览、电子新闻、文件传输、语音与图像通信服务、电子商务等功能。Internet的出现与发展，极大推动了全球由工业化社会向信息化社会的转变。全球规模的Internet标志着Internet的又一次快速发展。进入二十一世纪，随着网络规模的持续膨胀和新型网络应用需求的不断增长，基于IPv4的传统因特网面临许多新的挑战：IP地址空间几乎耗尽，所提供的“尽力而为”服务远远不能满足不断涌现的大量新业务对网络性能的更高要求。这些挑战超出了IPv4自身所能解决的范围。在此背景下，以IPv6为核心的下一代网络(Nextgenerationnetwork，简称NGN)应运而生。IPv6通过采用128位的地址空间替代IPv4的32位地址空间来扩充因特网的地址容量，使得IP地址在可以预见的时期内不再成为限制网络规模的一个因素，同时在安全性、服务质量、移动性及智能化网络管理等方面有了较大的改进，为推动因特网业务创新和基于IP的网络融合奠定了坚实的基础。IPv6地址的极大丰富将引发出无数的端到端应用业务，例如，监视与控制、配送与物流管理、生物信息传递、异地备份、多播馈送、新闻馈送、信息批处理、数据库同步、多媒体电子信箱、地—空数据库映射、数据库挖掘等。目前，在世界范围内已经布置了许多用于试验和测试的IPv6网络。产生于1996年底计算机网络技术242的6BONE网络到目前已经连接了大约40个国家和地区。尽管IPv4过渡到IPv6还需要很长一段时间、存在很多困难，但是IPv6昀终将取代IPv4，成为支撑下一代Internet的基石。10.1.3Internet在我国的发展Internet在我国的发展起步较晚，但由于起点比较高，所以发展速度很快。1986年，北京市计算机应用技术研究所开始与国际联网，建立了中国学术网CANET（ChineseAcademicNetwork）。1987年9月，CANET建成中国第一个国际互联网电子邮件节点，并于9月14日发出了中国第一封电子邮件，揭开了中国人使用互联网的序幕。1989年10月，高技术信息基础设施项目(ThenationalComputingandNetworkingFacilityofchina，NCFC)正式启动。1993年12月，以高速光缆和路由器实现NCFC工程的中科院院网（CASNET）、清华大学校园网（TUNET）和北京大学校园网（PUNET）的主干网互连。1994年4月，NCFC开通了连入Internet的64K国际专线，实现了与Internet的全功能连接。1994年5月，建立了中国国家顶级域名(CN)服务器，并将该服务器放在了国内。1995年1月，NCFC开始向社会提供Internet接入服务。1994年以后，国内陆续开始筹建CERNET、CHINAGBN、CSTNet、CHINANET四大互联网络，这四大网络分别在经济、文化和科学领域扮演不同的重要角色。●中国教育和科研计算机网（CERNET）中国教育和科研计算机网（CERNET）于1994年7月试验开通；1995年7月，CERNET接通了第一条接连美国的128K国际专线。中国教育和科研计算机网主要实现校园间的计算机联网和信息资源共享，并与国际学术计算机网络互联。整个网络分主干网、地区网、校园网三个层次，网管中心设在清华大学，负责主干网的规划、实施、管理和运行，地区网管中心分别设在北京、上海等八个城市，负责为该地区各高校校园网提供接入服务。●中国金桥信息网（CHINAGBN）1996年9月，中国金桥信息网（CHINAGBN）连入美国的256K专线正式开通，开始提供Internet服务。它充分利用现有资源，以天上卫星网与地面光纤网互联网络核心骨干层（以卫星通信为主），建成具有一定规模的、覆盖全国的信息通信网络，为国家宏观经济调控和决策服务，主要提供专线集团用户的接入和个人用户的单点上网服务。●中国科学技术计算机网（CSTNet）1995年12月，中国科学技术计算机网（CSTNet），简称中国科技网完成建设，实现国内各学术机构的计算机互联并和Internet相连，主要提供科技信息服务，还承担国家域名服务的功能。●中国公用计算机互联网（CHINANET）1996年1月，中国公用计算机互联网（CHINANET）全国骨干网建成并正式开通，采用分层体系结构，由核心层、区域层、接入层组成，全国设8个大区，共32个节点，实现全国范围的公用计算机的网络互联，主要提供商业服务。1997年10月，CHINANET实现了与中国其它三个互联网络即CSTNET、CERNET、CHINAGBN的互连互通。随着四大互联网络的陆续建立，为了规范网络管理，国家陆续颁布了一系列相关的管理条例及法规，中国电信业的发展步入法制化轨道。1997年6月3日，中国互联网信息中第11章Internet/Intranet/Extranet243心（CNNIC）在北京成立，并开始管理我国的Internet主干网；CNNIC的主要职责是：为我国的互联网用户提供域名注册、IP地址分配等注册服务；提供网络技术资料、政策与法规、入网方法、用户培训资料等信息服务；提供网络通信目录、主页目录以及各种信息库等目录服务。进入2000年以来，中国互联网的发展更加迅猛，表10.1给出了关于中国互联网发展状况的有关统计数据。表10.1中国互联网络发展状况统计数据表截止时间上网计算机数（万台）上网用户数（万人）CN下注册的域名（个）站点数（个）国际出口带宽（M）1997年10月31日29.9624066150025.4081998年12月31日74.7210183965300143.2561999年12月31日350890486951515335