第六章国际互联网Internet及应用

2019-6-6第六章国际互联网Internet及应用6.1Internet的发展过程6.2Internet的IP地址6.3Internet的域名地址6.4Internet的核心协议TCP/IP6.5Internet的客户机/服务器模式12019-6-6第六章国际互联网Internet及应用6.6Internet在中国的发展6.7Internet的技术管理机构6.8Internet的主要应用6.9连接入互联网的方式小结习题22019-6-66.1Internet的发展过程国际互联网Internet是当今世界最大的网络平台，是由多个不同结构的网络通过统一的协议联接而成的跨越国界的世界范围的大型计算机网络，也是当今世界最大的信息数据库和最经济的联系和沟通的平台。Internet从20世纪60年代末诞生以来近40年，经历了ARPAnet网的诞生、NSFnet网的建立、美国国内互联网的形成以及Internet在全世界的形成和发展等阶段。32019-6-66.1.1美国Internet的第一个主干网ARPAnet的诞生1968年美国国防部的高级研究计划署（ARPA）提出了研制ARPAnet网计划，1969年便建成了具有4个结点的试验网络。1971年2月建成了具有15个结点、23台主机的网络并投入使用，这就是有名的ARPAnet网，，它是世界上最早出现的计算机网络之一，也是美国Internet的第一个主干网，现代计算机网络的许多概念和方法都来源于它。42019-6-66.1.1美国Internet的第一个主干网ARPAnet的诞生从对计算机网络技术研究的角度来看，ARPA建立ARPAnet网的目的之一，是希望寻找一种新方法将当时的许多局域网和广域网互联起来，构成一种“网际网”。在进行网络技术的实验研究中，专家们发现，计算机软件在网络互联的整个技术中占有极为重要的位置。为此ARPA的鲍勃·凯恩和斯坦福的温登·泽夫合作，设计了一套用于网络互联的Internet软件，其中有两个具有开创性的重要部分是网际协议IP（internetprotocol）软件和传输控制协议TCP（transmissioncontrolprotocol）软件，它们的协调使用对网络中的数据可靠传输起到了关键作用。研究人员在后来的应用中使用这两个重要软件的字头来代表整个Internet通信软件，称为TCP/IP软件。52019-6-66.1.1美国Internet的第一个主干网ARPAnet的诞生1982年，Internet的网络原型试验已经就绪，TCP/IP软件也已通过测试，一些学术界和工业界的研究机构开始经常性地使用TCP/IP软件。1983年初，美国国防通信局决定把ARPAnet网的各个站点全部转为TCP/IP协议支持，这就为建成全球Internet网打下了基础。62019-6-66.1.2美国Internet的第二个主干网NSFnet的建立由于美国军方ARPAnet网的成功，美国国家科学基金会NSF（NationalScienceFoundation）决定资助建立计算机科学网，该项目也得到ARPA的资助。1985年，NSF提出了建立NSFnet网络的计划。作为实施计划的第一步，NSF把全美国五大超级计算机中心利用通信干线连接起来，组成了全国范围的科学技术网NSFnet。成为美国Internet的第二个主干网，传输速率为56Kb/s。接着，在1987年，NSF采用招标方式，由三家公司（IBM、MCI和MERIT）合作建立了一个新的广域网，该网络作为美国Internet网的主干网，由全美13个主干结点构成。由主干结点向下连接各个地区网，再连到各个大学的校园网，采用TCP/IP作为统一的通信协议标准。传输速率由56Kb/s提高到1.544Mb/s。72019-6-66.1.3美国全国Internet的形成在美国采用Internet作为互联网的名称是在MILnet（由ARPAnet分出来的美国军方网络）实现与NSFnet连接之后开始的。接着，美国联邦政府其他部门的计算机网络相继并入Internet。例如，能源科学网ESnet(EnergyScienceNetwork)、航天技术网NASAnet（NASAnetwork）、商业网COMnet（CommercialNetwork）等。这样便构成了美国全国的互联网USInternet。1990年，APRAnet网在完成其历史使命以后停止运作。同年，由IBM、MCI和MERIT三家公司组建的ANS（AdvancedNetworkandService）公司建立了一个新的广域网，即目前的Internet主干网ANSent。它的传输速率达到45Mb/s，传输线容量是被取代的NSFnet主干网容量的30倍。82019-6-66.1.4全球范围Internet的发展20世纪80年代以来，由于Internet在美国获得迅速发展和巨大成功，世界各工业化国家以及一些发展中国家都纷纷加入Internet的行列，使Internet成为全球性的网络。Internet在美国是为了促进科学技术和教育的发展而建立的。在它建立之初，首先加入其中的都是一些学术界的网络。因此，在1991年以前，无论在美国还是在其他国家，Internet的连接与应用，都被严格限制在科技与教育领域。92019-6-66.1.4全球范围Internet的发展由于Internet的开放性以及它具有的信息资源共享和交流的能力，它从形成之日起，便吸引了广大的用户。当大量的用户开始涌入Internet时，它就很难以原来的固定模式发展下去了。随着用户的急剧增加，Internet的规模迅速扩大。它的应用领域也走向多样化，除了科技和教育之外，它的应用很快进入文化、政治、经济、新闻、体育、娱乐、商业以及服务行业。1992年，美国白宫、联合国总部和世界银行等也先后加入Internet。根据不完全统计，全世界有近200个国家和地区连入Internet。到2000年底，全球网上用户已达3亿，以Internet为核心的信息服务业产值超过20000亿美元。截至2005年底的统计，全世界有10亿网民，占世界总人口65亿的15.4%。Internet在未来将成为社会信息基础设施的核心，将是计算、通信、娱乐、新闻媒体和电子商务等多种应用的共同平台。102019-6-66.1.5第二代Internet的研究（worldwideweb）技术的发明及应用，极大地推动了Internet的发展与应用。从1993年起，由于Internet面向商业用户和普通公众开放，用户数量开始以滚雪球的方式增长，各种网上的服务不断增加，接入Internet的国家越来越多，接入Internet的计算机也越来越多，再加上Internet先天性的带宽过窄、对信息管理不足而造成了信息传输的严重阻塞。为了解决这一个难题，1996年10月，美国34所大学提出了下一代Internet的计划，表明要进行第二代Internet（Internet2）的研制。根据当时的构想，第二代Internet将以美国国家科学基金会建立的“极高性能主干网络”为基础，它的主要任务之一是开发和试验先进的组网技术，研究网络的可靠性、多样性、安全性、业务实时能力、远程操作和远程控制试验设施等问题。研究的重点是网络扩展设计、端到端的服务质量（QoS）和安全性三个方面。第二代Internet又是一次以教育科研为先导，瞄准Internet的高级应用，是Internet更高层次的发展阶段。112019-6-66.1.5第二代Internet的研究第二代Internet的建成，将使多媒体信息可以实现真正的实时交换，同时还可以实现网上虚拟现实和实时视频会议等服务。例如，大学可以进行远程教学，医生可以进行远程医疗等。第二代Internet计划发展之快以及它引起的反响之大，都超出了人们的意料。1997年以来，美国国会参、众两院的科研委员会的议员多次呼吁政府关注和资助该计划。1998年2月，美国总统克林顿宣布第二代Internet被纳入美国政府的“下一代Internet”的总体规划之中，政府将对其进行资助。第二代Internet委员会副主席范·豪威灵博士指出，第二代Internet技术的扩散将远比目前的Internet快得多，也许只要三五年普通老百姓就可以应用它，到那时离真正的“信息高速公路”也就不远了。中国第二代互联网协会（中国Internet2）已经成立，该协会是一个学术性组织，将联合众多的大学和研究院，主要以学术交流为主，进行选择并提供正确的发展方向，其工作主要涉及三个方面：网络环境、网络结构，协议标准及应用。122019-6-66.2Internet的IP地址从网络互联的角度来看，Internet的目标是将不同的网络互联起来，实现广泛的资源共享。网络互联的第一步是物理连接，由于信息传输的起点和终点都是对象（即各类计算机），因此在物理连接中，首先必须解决对象的识别问题。在网络中，一般可以依靠地址识别对象，所以，Internet在统一全网的过程中，首先要解决地址的统一问题。Internet采用一种Internet通用的地址格式，为全网的每一个网络和每一台主机都分配一个Internet地址。IP协议的一项重要功能就是专门处理这个问题，即通过IP协议，把主机原来的物理地址隐藏起来，在网络层中使用统一的IP地址。132019-6-66.2.1Internet地址的构成地址用来标识网络系统中的某个对象，所以也称为标识符。通常标识符可分3类：名字、地址和路径。它们分别告诉人们，对象是什么、它在什么地方和怎样去寻找。不同的网络所采用的地址编制方法和内容均不相同。142019-6-66.2.1Internet地址的构成1.物理地址与IP地址Internet是通过路由器将物理网络互联在一起的虚拟网络。在任何一个物理网络中，各个站点的机器都必须有一个可以识别的地址，才能在其中进行信息交换，这个地址称为物理地址。网络的物理地址给Internet统一全网地址带来两个方面的问题：第一，物理地址是物理网络技术的一种体现，不同物理网络的物理地址的长短、格式各不相同，这种物理地址管理方式给跨网通信息设置了障碍；第二，一般来说，物理网络的地址不能修改，否则，将与原来的网络技术发生冲突。Internet针对物理网络地址的现实问题采用由IP协议完成“统一”物理地址的方法。IP协议提供一种Internet全网统一的地址格式。在统一管理下，进行地址分配，保证一个地址对应一台主机，这样，物理地址的差异就被IP层所屏蔽。因此，这个地址既称为Internet地址，又称为IP地址。152019-6-66.2.1Internet地址的构成2.IP地址的结构在Internet中，IP地址采用层次型结构。Internet在概念上可以分为3个层次，如图6.1所示。最高层是Internet，第二层为各个物理网络，称为网络层，第三层是各个网络中所包含的许多主机，称为主机层。这样，整个Internet的IP地址便由网络号和主机号两部分构成，如图6.2所示。而且，主机层的每个主机号所标识的主机都属于网络层的某个物理网络（实际上是子网），根据IP地址的这种层次结构，可以明确地识别每台主机所在的网络。162019-6-66.2.1Internet地址的构成………………图6.1Internet的层次结构主机1主机m主机1主机mInternet物理网1物理网2物理网n172019-6-6net-id24位host-id24位net-id16位net-id8位IP地址中的网络号字段和主机号字段0A类地址host-id16位B类地址C类地址011host-id8位D类地址1110多播地址E类地址保留为今后使用111101182019-6-66.2.2IP地址的分类及其表示方法在IP地址中，还有些特殊的地址需要做专门的说明，如表3.1所示。表3.1特殊的IP地址Net-IDHost-ID源地址目的地址说明全0全0可