第01章Internet技术基础

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1、Internet技术与应用第1章Internet技术基础清华大学出版社 2010年第1章Internet技术基础本章学本章学习目目标：了解：因特网的起源、发展和功能掌握：Internet的定义、技术等基本概念了解：Internet的组成结构掌握：Internet的主要资源和服务掌握：TCP/IP中IP地址的相关概念掌握：互联网中有关域名和域名系统的知识1.1 Internet的的发展史的形成与展史的形成与发展展1.Internet的的发展史展史美国的ARPANet网络被认为是网络的起源，也是Internet的起源。为了方便美国各研究机构和政府部门使用，美国国防部的高级研究计划署（ARPA）于1

2、968年提出了ARPANet的研制计划。2 Internet在中国的形成与在中国的形成与发展展第一阶段为1987-1993年。第二阶段从1994年开始到现在。1.1 Internet在我国在我国发展展阶段段3.中国互中国互联网的网的发展状况展状况中国互中国互联网的网的发展展历史史上网方式和上网方式和质量量网民的网网民的网络应用用:参参见表表1-2。网网络媒体媒体信息信息检索索电子子邮件件即即时通信通信电子商子商务网网络游游戏6网民上网经常使用的网络服务7中国互联网络信息中心中国互联网络信息中心(CNNIC)调查数据调查数据（2010年6月30日）o网民规模4.2亿，普及率31.8%。o宽带网民

3、3.64亿，占98.1%o手机网民2.77亿，增幅18.6%o农村网民1.15亿，增长7.7%o域名总数1121万，65%为.CN域名oIPv4地址量2.5亿，增幅7.7%o平均每周上网时长19.8小时8中国网民人数增长情况中国网民人数增长情况9网民性别结构对比 10网民年龄结构对比 o 11网民学历结构对比 12网民职业结构对比13网民个人月收入结构对比 14网民通常使用互联网的时间15历次调查网民平均每周上网时数图1-1 全球部分国家互联网普及率的比较171.1 Internet在我国发展阶段在我国发展阶段2011年年7月月19日，中国互联网络信息中心日，中国互联网络信息中心（CNNIC）

4、在京发布了）在京发布了第第28次中国互联次中国互联网络发展状况统计报告网络发展状况统计报告。（中国互联网络信息中心的网址：）4.中国互联网的未来中国互联网的未来1.2.1 Internet的定的定义1.Internet的名称与定的名称与定义Internet的中文译名为因特网，也被称为国际互联网。Internet的简单定义为：Internet就是由多个不同结构的网络，通过统一的协议和网络设备（即TCP/IP协议和路由器等）互相连接而成的、跨越国界的、世界范围的大型计算机互联网络。Internet可以在全球范围内，提供电子邮件、WWW信息浏览与查询、文件传输、电子新闻、多媒体通信等服务功能。1.2

5、.1 Internet的定的定义pInternet的定义至少包含以下三个方面的内容：Internet是一个基于TCP/IP协议簇的国际互联网络。Internet是一个各种网络用户的集合。Internet是包含了所有可以访问和利用的信息资源的集合。1.2.1 Internet的定的定义2.为什么要建立什么要建立Internet？建立Internet的最主要目的就是在计算机之间交换信息和共享资源。3.Internet的的语言言TCP/IP协议为Internet上的各种不同用户和计算机提供了互连和互相访问的能力。211.2.2 Internet的技术特点的技术特点Internet的技术特点，主要有以

6、下几个方面的技术特点，主要有以下几个方面:o提供了建立中提供了建立中TCP/IP协议基础上的协议基础上的www浏浏览服务。览服务。o采用采用html、http、smtp以及以及ftp等公开标准。等公开标准。o采用的采用的DNS域名服务系统，巧妙对解决了计算机和用域名服务系统，巧妙对解决了计算机和用户之间对户之间对“地址地址”翻译问题。翻译问题。1.3 Internet的网络结构与组成的网络结构与组成1.3.1 Internet的的组成成结构构1.Internet的的3层网网络结构构 主干网。主干网。中中间层网。网。低低层网。网。2.Internet的硬件的硬件结构构如图1-2所示，Intern

7、et是由分布在世界各地的、各种不同规模、不同物理网络技术通过路由器等网络互连设备组成的大型综合信息网络。图1-2 Internet的基本结构示意图1.3 Internet的网络结构与组成的网络结构与组成3.Internet的的组成成 通信网通信网络。通信通信线路路。路由器路由器。主机：主机：不但是资源子网的主要成员，也是Internet上各节点的主要设备。信息信息资源源。1.3.2 CHINANET中国的主干网中国的主干网CHINANET是中国最主要的主干网，占据了我国国际出入口总带宽的80以上。1.CHINANET的的组成成2.CHINANET的的结构构基本结构：由核心层和区域组成骨干网。核

8、心层：由全国八大区中心节点构成。接入层：由各省内的网络组成。网管中心：负责CHINANET骨干网的管理。1.3.2 CHINANET中国的主干网中国的主干网3.CHINANET的基的基础设施施 4.CHINANET提供的服提供的服务 个人通信。远程访问。信息服务。1.4 Internet的管理机构的管理机构1.Internet体系体系结构委构委员会（会（IAB）2.Internet网网络运行中心（运行中心（NOC）3.Internet网网络信息中心（信息中心（NIC）4.中国的Internet组织“中国互联网络信息中心”的英文缩写为CNNIC。1.4 Internet的管理机构的管理机构中国互

9、联网络信息中心的主要职责：提供域名注册、IP地址分配等项服务。提供政策法规、网络技术资料、入网方法等Internet方面的信息服务。提供网络通信目录、主页目录与各种信息库的目录服务。中国互联网络信息中心的网址：1.5 Internet提供的主要资源和服务提供的主要资源和服务1.5.1 Internet的主要的主要资源源信息是Internet上最重要的资源,也是进入Internet的人们希望得到的东西。网络信息资源也称虚拟信息资源，它是以数数字化形式字化形式记录的，以多媒体形式表达多媒体形式表达的，存存储在在网络计算机磁介磁介质，光介光介质以及各类通通讯介介质上的。并通过计算机网网络通通讯方式方

10、式进行行传递信息内容的集合。目前网络信息资源以因特网因特网信息资源为主，同时也包括其他没有连入因特网的信息资源。30网络信息资源的特点存储数字化存储数字化信息资源由纸张上的文字变为磁性介质上的电磁信号或者光介质上的光信息，是信息的存储和传递，查询更加方便，而且所存储的信息密度高，容量大，可以无损耗地被重复使用。以数字化形式存在地信息，既可以在计算机内高速处理，又可以通过信息网络进行远距离传送31网络信息资源的特点表现形式多样化表现形式多样化传统信息资源主要是以文字活数字形式表现出来的信息。而网络信息资源则可以是文本，图像，音频，视频，软件，数据库等多种形式存在的，涉及领域从经济，科研，教育，艺

11、术，到具体的行业和个体，包含的文献类型从电子报刊，电子工具书，商业信息，新闻报道，书目数据库，文献信息索引到统计数据，图表，电子地图等32网络信息资源的特点以网络为传播媒介以网络为传播媒介传统的信息存储载体为纸张，磁带，磁盘，而在网络时代，信息的存在是以网络为载体，以虚拟化的姿势状态展示的，人们得到的是网络上的信息，而不必过问信息是存储在磁盘上还是磁带上的。体现了网络资源的社会性和共享性。33网络信息资源的特点数量巨大，增长迅速数量巨大，增长迅速CNNIC一年两次发布的中国互联网络发展状况统计报告，全面反映和分析了中国互联网络发展状况，以其权威性著称。2011年7月19日发布对的报告中可以看出

12、，截至到2011年6月底，我国网民规模突破网民规模突破4.85亿亿；CN下注册的域名数量达到3502.288万个；网站数量达到了183万个；国际出口带宽总量为1182.261.45M。34网络信息资源的特点传播方式的动态性传播方式的动态性网络环境下，信息的传递和反馈快速灵敏，具有动态性和实时性等特点。信息在网络种的流动性非常迅速，电子流取代恶劣纸张和邮政的物流，加上无线电和卫星通讯技术的充分运用，上传到网上的任何信息资源，都只需要短短的数秒钟就能传递到世界各地的没一个角落。35网络信息资源的特点信息源复杂信息源复杂网络共享性与开放性使得人人都可以在互联网上所取和存放信息，由于没有质量控制和管理

13、机制，这些信息没有经过严格编辑和整理，良莠不齐，各种不良和无用的信息大量充斥在网络上，形成了一个纷繁复杂的信息世界，给用户选择，利用网络信息带来了障碍。361.5 Internet提供的主要资源和服务提供的主要资源和服务1.5.2 Internet的主要服务的主要服务1.E-mail（Electronic Mail，电子邮件）服，电子邮件）服务务2.WWW（World Wide Web，万维网）的，万维网）的浏览和访问服务浏览和访问服务3.FTP（文件传输）服务（文件传输）服务4.Telnet（远程登录）服务（远程登录）服务5.BBS（电子公告板系统）服务（电子公告板系统）服务1.5 Inte

14、rnet提供的主要资源和服务提供的主要资源和服务6.Usenet（新（新闻组）服）服务7.电子商子商务8.网网络传真真9.IP电话10.网网络视频会会议11.网上社区与聊天网上社区与聊天12.网网络游游戏13.提供的其他服提供的其他服务38WWWowww是word wide web的缩写，也可以称为web，中文名称为“万维网”。oWWW网络资源是网络资源是因特网信息资源的主流，它使用http协议，使用简单，功能强大，能方便迅速的浏览和传递分布于网络各处的文字、图象、声音和多媒体超文本信息。o通过万维网，人们只要通过使用简单的方法，就可以迅速方便的取得丰富的信息资料。39WWW的几个相关的重要概

15、念超文本传输协议http超文本标志语言HTML通用资源定位程序URL主页（home page）链接（link）浏览器40Telnet（远程登录协议）oTelnet是一种基于TCP/IP的终端仿真协议。当通过Telnet连接登录到网络上的一台主机时，就可以和使用自己的计算机一样访问、共享远程系统中的资源。o许多机构都提供远程登陆的信息系统，如图书馆的公共目录系统，信息服务机构的综合信息系统等。o远程登录时通常需要身份验证，即只有确认了用户名和密码之后才能进入。41FTPoFTP（File Transfer Protocol）是因特网使用的文件传输协议。o通过FTP程序（服务器程序和客户端程序）在

16、Internet上实现远程传输，允许用户从一台计算机向另一台计算机传输文件。o当用户使用FTP从远程服务器向自己的计算机传输文件时，称为下载下载（Download）；当用户使用FTP从自己的计算机向远程服务器传输文件，称为上传上传（Upload）。42RSSoRSS是一种用于共享新闻和其他web内容的数据交换规范。oRSS使blog（博客）成为一种强大的新型信息交流形式的最主要原因。oRSS阅读器是一种软件或者说是一个程序，能够把新闻标题、摘要、内容按照用户的要求。“推”到用户的桌面。o就本质而言，RSS是一种信息聚合聚合的技术，是为了提供一种更为方便、高效的因特网信息的发布和共享，用更少的时

17、间分享更多的信息。43网络体系结构与网络体系结构与OSIOSI参考模型参考模型 国际标准化组织ISO在1978年为开放系统互联成立了一个专门的委员会，在1983年把基本参考模型正式批准为国际标准。ISO开放系统模型包括7个层次：1)物理层：实现比特流的透明传输。2)数据链路层：提供可靠的信息传输。3)网络层：负责路径选择。4)传输层：是资源子网和通信子网的接口层。5)会话层：对数据传输进行管理。6)表示层：将不同的表示方法转换成标准形式。7)应用层：为用户提供各种网络服务。44OSI参考模型示意图参考模型示意图45OSI参考模型中的数据传输参考模型中的数据传输46OSI参考模型与参考模型与TC

18、P/IP参考模型参考模型1.6 TCP/IP参考模型参考模型 TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）的中文名称为“传输控制协议/网间协议”。它是一个32位的、可路由的工业标准的协议集，也是目前使用最为广泛的通信协议。TCP/IP参考模型由上至下划分为如图1-4所示的4层，其中，只有3个层次包含了实际的协议。1.6 TCP/IP参考模型参考模型1.6 TCP/IP参考模型参考模型1.网网络接口接口层没有定义具体的网络接口协议，但是可以与当前流行的大多数类型的网络接口进行连接。2.网网际层网际层与OSI模型的网络层相对应。IP

19、层中各个协议的功能如下：IP（网际协议）：为IP数据包进行寻址和路由，它使用IP地址确定收发端，并将数据包从一个网络转发到另一个网络。1.6 TCP/IP参考模型参考模型ARP（地址解析协议）：用于完成主机的IP地址向物理地址的转换。这种转换又被称为“映射”。RARP（逆向地址解析协议）：用来完成主机的物理地址到IP地址的转换或映射功能。ICMP（网际控制报文协议）：用于处理路由、协助IP层实现报文传送的控制机制，为IP协议提供差错报告。1.6 TCP/IP参考模型参考模型3.传输层 TCP传输控制协议：是一种面向连接的、高可靠性的、提供流量与拥塞控制的传输层的协议。UDP用户数据报协议：是一

20、种面向无连接的、不可靠的、没有流量控制的传输层协议。1.6 TCP/IP参考模型参考模型（1）TCP/IP的TCP或UDP端口 长度为16位，因此端口号可以为065535之间的任意整数。默认端口号的值定义在01023范围内。（2）套接字（Socket）套接字中的IP地址可协助标识和定位目标计算机，而其中的端口则决定数据所要送达的具体应用程序。1.6 TCP/IP参考模型参考模型 4.应用用层（p15）（1）依赖于TCP协议的应用层协议（2）依赖于无连接的UDP协议的应用层协议（3）既依赖于TCP也依赖于UDP协议的应用层协议（4）非标准化协议1.7 TCP/IP网络中的地址网络中的地址在使用T

21、CP/IP协议的网络中使用的有IP地址和后面将要介绍的域名地址两种。IP地址又分为IPv4和IPv6两种。1.7.1 网网络中地址的基本概念中地址的基本概念1.网网络中地址的含中地址的含义在网络中，地址被用来标识网络中的各种对象。1.7 TCP/IP网络中的地址网络中的地址2.物理地址和物理地址和逻辑地址地址（1）物理地址）物理地址 即即MAC地址地址,它通常被固化在网卡中，在网它通常被固化在网卡中，在网络中它是惟一的，用中它是惟一的，用12个个16进制数字表示，制数字表示，总共共48位二位二进制数位，例如，制数位，例如，00-51-20-DF-A0-81。（2）逻辑地址地址 IP地址、端口号

22、地址、端口号用用户名等叫做名等叫做逻辑地址地址 IP协议提供了一种全网提供了一种全网统一的地址格式一的地址格式,保保证了一个地址了一个地址对应一台主机（包括路由器或网关）。一台主机（包括路由器或网关）。1.7.2 IPV4地址地址 1.IP地址的表示地址的表示在IPv4中，IP地址表示为32位二进制数，分为4段，每段用8位表示。采用“点分十进制”的表示方法，如，192.168.0.1。2.IP地址的地址的结构构IP地址结构如图1-4所示。由两部分组成，网络地址和主机地址。LB代表地址的类别。3.IP地址的地址的类别表表1-3&表表1-4 网网络类别、网、网络地址和主机地址和主机编号字段的取号字

23、段的取值范范围（p19）1.7.2 IPV4地址地址 4.IP地址中网地址中网络地址的使用地址的使用规则 网网络地址必地址必须惟一。惟一。网网络地址中地址中W字段的各位不能全字段的各位不能全为“1”。网网络地址不能以地址不能以127开开头。网网络地址中地址中W字段的各位不能全字段的各位不能全为“0”。网网络地址的各位不能全地址的各位不能全为“1”。1.7.2 IPV4地址地址 5.IP地址中主机地址的使用地址中主机地址的使用规则主机编号的各位不能全为0。主机编号的各位不能全为“1”。在同一网络中，主机地址（编号）必须惟一。127.0.0.1用于测试,不能分配给网络上的任何计算机使用。1.8.1

24、 域名和域名系域名和域名系统1.域名和域名系域名和域名系统的概念的概念 域名（域名（DN）：又称）：又称为主机主机识别符或主符或主机名。如：机名。如：。DNS：域名系：域名系统，由分布在世界各地，由分布在世界各地的的DNS服服务器器组成，担成，担负着将形象的着将形象的域名翻域名翻译为数字型数字型IP地址的工作。地址的工作。1.8.1 域名和域名系域名和域名系统2.域名的域名的层次次结构构（1）DNS的名字的名字完整的完整的DNS名字由不超名字由不超过255个英文字符个英文字符组成。每一成。每一层的名字都不得超的名字都不得超过63个字符，个字符，而且在其所在的而且在其所在的层必必须惟一。惟一。（

25、2）DNS名称的名称的树状状组织结构构在在Internet或或Intranet上整个数据上整个数据库仿佛仿佛是一棵倒立的是一棵倒立的树，见图1-7。图1-7 Internet或或Intranet的的层次型次型域名系域名系统树状状结构示意构示意图1.8.1 域名和域名系域名和域名系统3.DNS服服务器器应具有的基本功能具有的基本功能 具有保存了具有保存了“主机主机”对应“IP”地址的数据地址的数据库。可接受可接受DNS客客户机提出的机提出的查询请求。求。若不在本服若不在本服务器中，能器中，能够自自动向其他向其他“DNS服服务器器”查询。向向DNS客客户机提供机提供查询结果。果。1.8.2 互互联

26、网网络的域名的域名规定定 1.根域根域如图1-7所示，位于该结构顶部，它代表整个Internet或Intranet，在文本格式中被写成“.”。2.第一第一级域名（域名（顶级域名）域名）参参见表表1-5和表和表1-6.3.第二第二级域名域名第二级域名，其名字必须是惟一的，在使用前必须向Inter NIC子机构注册。4.子域名子域名表表1-5 Internet第一第一级域名的代域名的代码及意及意义1.8.2 互互联网网络的域名的域名规定定5.主机名主机名6.完整域名的完整域名的组成成本地名本地名.组名名.网点名网点名最终的层次型主机名可表示为：主机名主机名.本地名本地名.组名名.网点名网点名1.8

27、.3 Internet的域名管理机构1.Internet的国际域名管理机构国际互联网络信息中心（InterNIC）。2.Internet的中国域名管理机构CNNIC行使国家互联网络信息中心的职责1.8.4域名解析1.域名与IP地址之间的解析2.IP地址与物理地址之间的解析1.9 Internet中常用的术语1.超文本标记语言HTML（hyper text markup language）、静态与动态网页HTML超文本标记语言是一种专门的编程语言，用于编制要通过WWW显示的超文本文件的页面。1.9 Internet中常用的术语静态网页：是指没有经过应用程序，而直接或间接制作成的.html的网页。

28、动态网页：是指经过应用程序，即由网页脚本语言，如，php、asp、jsp等编写的程序自动生成的网页。动态网页应具有以下3个特点：交互性。自动更新。随机性。721.9Internet中常用的术语2.超文本传输协议HTTP是WWW上用于发布信息的主要协议。用户通过该协议，可以在网络上查询文件。3.“环球信息网”WWW（World Wide Web）简称 Web，也被称作“万维网”。Web由许多Web站点构成，每个站点由许多Web页面构成，起始页叫做“主页”（Home Page）。731.9Internet中常用的术语4.主页、网页和超级链接（1）网页的构成（2）超级链接、超文本和超媒体超级链接：是

29、已经嵌入了Web地址的文字、表格、或图形。超文本：就是指具有了超级链接功能的文件。超媒体：就是包含有文字、影像、图片、动画、声音等多种信息的文件。（3）浏览器与网页浏览浏览器是指安装在计算机上，用来显示指定文件的程序，如IE。1.9 Internet中常用的术语5.“统一资源定位器”（URL）（1）URL用来表示 Internet 或 Web 的地址URL的中文名称是“统一资源定位器”。URL不但指定了存储页面的计算机名、确切路径，而且还给出了此页面的存取方式。751.9Internet中常用的术语（2）标准的URL的组成协议名 站点的位置。负责维护该站点的组织的名称。标识组织类型的后缀。端口

30、号码。（3）URL的标准语法形式：/：网络端口/1.9 Internet中常用的术语1.9 Internet中常用的术语示例示例：分析http:/ 采用无类别编址 CIDR。采用NAT（网络地址转换）方法。采用具有更大地址空间的新版本IPv6协议。1.10.2IPv6协议1.IPv6协议的主要功能和特征（1）增加IP地址的长度与数量 IPv6地址从现在IPv4的32位增大到 128 位，使得IP地址的空间增大了296倍。（2）技术改善与功能扩充（p28）1.10.2IPv6协议2.IPv6的冒号十六进制表示法 （1）IPv6地址表示“冒号十六进制”完整形式如，3FFE：3201：1401：00

31、01：0280：C8FF：FE4D：DB39；即采用了8个16进制的无符号整数位段，每个整数用4位十六进制数表示；数与数之间用冒号“：”分隔。参见P29：【课堂示例1】【课堂示例4】81IPv6的表示方法冒号十六进制形式冒号十六进制形式这是首选形式 n:n:n:n:n:n:n:n。每个n都表示4个16位地址元素之一的十六进制值。数与数之间用冒号“:”分隔。例如：3FFE:FFFF:7654:FEDA:1245:BA98:3210:4562.82IPv6的表示方法压缩形式由于地址长度要求，地址包含由零组成的长字符串的情况十分常见。为了简化对这些地址的写入，可以使用压缩形式，在这一压缩形式中，多个

32、 0 块的单个连续序列由双冒号符号(:)表示。此符号只能在地址中出现一次。83IPv6的表示方法压缩形式例如，多路广播地址 FFED:0:0:0:0:BA98:3210:4562 的压缩形式为 FFED:BA98:3210:4562。单播地址 3FFE:FFFF:0:0:8:800:20C4:0 的压缩形式为 3FFE:FFFF:8:800:20C4:0。环回地址 0:0:0:0:0:0:0:1 的压缩形式为:1。未指定的地址 0:0:0:0:0:0:0:0 的压缩形式为:。84IPv6的表示方法混合形式混合形式此形式组合此形式组合 IPv4 和和 IPv6 地址。在此地址。在此情况下，地址格式为情况下，地址格式为 n:n:n:n:n:n:d.d.d.d，其中每个，其中每个 n 都表都表示六个示六个 IPv6 高序位高序位 16 位地址元素之一位地址元素之一的十六进制值，每个的十六进制值，每个 d 都表示都表示 IPv4 地址地址的十进制值。的十进制值。参见参见P29：【课堂示例【课堂示例1】【课堂示例【课堂示例4】1.10.2IPv6协议3.IPv4到IPv6的过渡（1）双协议栈（2）隧道技术