internet应用 (2).doc

第一讲（第1章） Internet概述主要内容: 1.1 导言(包括书中前三节) 1.2 Internet的起源、形成及发展 1.3 Internet在中国的发展 1.4 Internet的几个有关问题 管理机构 几项关键技术 需要解决的几个主要问题 1.5 Internet上的信息资源和提供的主要服务 1.1 导言 20世纪80年代以来，随着计算机技术的发展和完善，全世界越来越多的电脑采用各种通信媒体连接起来，组成了一个超级的网络，这就是人们所称的Internet网。在我国曾被译为国际互联网、国际网等。1997年7月，全国科学技术名词审定委员会推荐使用中文译名因特网。为了引用资料方便，本书在叙述过程中，将主要使用Internet的称呼。一. 计算机网络的概念 (1) 简单的定义： 互联起来的独立自主的计算机集合. (2) 比较完整的定义：把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设备和线路连接起来，在功能完善的网络软件运行下，以实现网络中资源共享为目标的系统。 这里需要搞清两个概念： 互联- 意味着互相连接起来的两台以上的计算机能够交换信息,达到资源共享; 独立自主-是指每台计算机的工作都是独立的.二. 计算机网络的分类 如果按分布距离分类，计算机网络可以分为： (1)局域网; (2)广域网; (3)城域网 ; (4)互联网。表1-1 各类计算机网络的特征参数网络分类缩写分布距离大约处理机位于同一传输速率范围局域网LAN10米房间4Mbps-2Gbps100米建筑物1公里校园城域网MAN10公里城市50Kbps-100Mbps广域网WAN100公里国家9.6Kbps-45Mbps互联网1000公里洲或洲际三. 什么是Internet网？ Internet网是世界上最大的互联网络，但它本身却不是一种具体的物理网络技术。把它称为网络是网络专家们为了让大家好理解而给它加上的一种虚拟概念。实际上它是把全世界各个地方已有的各种网络，例如计算机网、数据通信网以及公用电话交换网等互连起来，组成一个跨越国界范围的庞大的互联网。因此，也称为网络的网络。Internet的用户视图和内部结构见下图Internet的用户视图和内部结构 小 结 介绍了Internet的一些最基本的知识和发展概况。 习题： 1. 按照分布距离，计算机网络可以分为哪几类？它们各具有什么样的特征参数？ 2. Internet的发展经历了哪些主要阶段？ 3. 目前国内有哪些互联网络直接连入Internet？ 4. Internet有哪些技术管理机构？它们各有哪些基本职能第二讲（第2章） 数据通信基础知识主要内容： 2.1 数据通信的基本概念 2.2 数据传输类型 2.3 数据传输方式 2.4 数据交换技术2.1. 数据通信的一些基本概念一. 数据(data) 我们经常听到有人问：网络传输的数据量是多少？那么，什么是数据? 我们把被传输的二进制代码称为数据，例如0 、1 。它们是传递信息的载体。 那么数据与信息有何不同呢？它们的区别在于，数据仅涉及事物的表示形式，而信息则涉及到这些数据所表示的内容。二. 信道 传输信息的必经之路称为信道。在计算机网络中，有所谓物理信道和逻辑信道之分。 物理信道是指用来传送信号或数据的一条物理通路，它由传输介质及有关通信设备组成。 逻辑信道也是网络上的一种通路。不过它是在物理信道的基础上，通过由结点内部的连结来实现的信道。通常把逻辑信道称为连接。 在一根频带很宽的电缆上，如果应用频分多路复用技术的话，则在这一根电缆(物理信道)上可以有多条逻辑信道。三. 比特率S 比特率是一种数字信号的传输速率，它表示单位时间内所传送的二进制代码的有效位(bit)数，单位采用每秒比特数bit/s(bps)或每秒千比特数K bit/s表示。四. 波特率B 波特率是一种调制速率，也称波形速率。它是针对模拟信号传输过程中，从调制解调器输出的调制信号，每秒钟载波调制状态改变的次数。或者说，在数据传输过程中，线路上每秒钟传送的波形个数就是波特率，其单位为波特(Baud)五. 带宽与数据传输速率 在模拟信道中，人们一般采用带宽表示信道传输信息的能力，即传送模拟信号的高频率与低频率之差，单位为Hz、KHz、MHz或GHz。例如电话信道的带宽为300-3400Hz。 在数字信道中，人们通常用数据传输速率(比特率)表示信道的传输能力，即每秒传输的比特数，单位为bit/s、K bit/s 、M bit/s或G bit/s 。例如调制解调器的传输速率为28.8K bit/s、33.6Kbit/s、56Kbit/s等。 2.3 数据传输方式 在数据通信系统中，通信信道为数据的传输提供了各种不同的通路。对应于不同类型的信道，数据传输采用不同的方式。一. 并行传输 并行传输是一次同时传输若干比特的数据，从发送端到接收端的信道需要用相应的若干根传输线。例如，计算机的并行口常用于连接打印机，每次并行输出8比特信号。并行数据传输二. 串行传输 串行传输是一位一位地传送，从发送端到接收端只要一根传输线即可。显然，并行传输的速率高，但传输设备需要增加若干倍，一般用于短距离并要求快速传输的地方；虽然串行传输速率只有并行传输的1/8，但可以节省设备，是当前计算机网络中普遍采用的传输方式。串行数据传输2.4 关于数据交换技术 在Internet中，数据通过通信子网的基本交换方式可以分为线路交换和存储转发交换两大类，其中存储转发交换又可分为报文交换和分组交换，而分组交换在实际应用中还可分为数据报与虚电路两种方式。 下面介绍如下几个问题：一. 线路交换二. 报文交换三. 分组交换四. 数据报与虚电路一. 线路交换技术 线路交换技术类似于电话系统，它包括三个阶段：线路建立、传输数据和线路释放。 线路交换的特点A. 线路一旦建立，属于专用。B. 实时性强，适用于会话类的通信。C. 效率低，交换设备没有存储功能，不能进行差错控制和检验。小 结 介绍数据通信方面的一些基础知识，重点了解数据传输的类型和数据交换技术方面的内容。 习题： 1. 什么是比特率？什么是波特率？请举例说明两者的联系和区别。 2. 什么是基带传输？什么是频带传输？ 3. 在计算机网络数据交换的方式中，何谓线路交换？有什么优缺点？ 4. 何谓报文交换？有什么优缺点？ 5. 何谓分组交换？有什么优缺点？ 第三讲（第3章-1） Internet技术基础（一）3.1 引 言 Internet的前身是ARPAnet网。ARPAnet网作为计算机网络发展史上的一个里程碑，它对计算机网络技术的发展作出了许多重要贡献：1. 在研制ARPAnet网的过程中，人们完成了对计算机网络的定义和分类；2. 提出资源子网和通信子网两级网络结构的概念；3. 研究了网络中报文分组交换的数据交换方法；4. 采用了层次结构的网络体系结构和协议关系；5. 开发成功TCP/IP协议，该协议成了Internet的基础和核心，等等。 对Internet在总体上有所了解以后，同学们可能希望了解：(1) 在Internet中，两台计算机到底是如何实现通信的？(2) Internet这样一个如此庞大的网络是如何运作的？ 本章将采用一种比较通俗的方式，简要介绍Internet实现通信所涉及的一些技术基础知识。 这些问题将分为两讲介绍。 这一讲将介绍如下一些主要问题：一. 计算机网络的两级结构；二. 计算机网络的分层体系结构模式；三. Internet中的网络互联 ；四. Internet实现互联的标准件 ；五. 分组交换技术的应用；六. Internet使用客户机/服务器模式 。 3.2 计算机网络的两级结构 在概念上，无论哪一种网络，总可以把它划分为两个部分：资源子网和通信子网。如图3.1所示一. 资源子网 资源子网一般由主计算机系统、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源和数据资源等组成。 资源子网负责全网的数据处理和向网络用户提供网络资源及网络服务等。二. 通信子网 不同类型的网络，通信子网的物理组成各不相同。 局域网最简单，它的通信子网由传输介质和主机网络接口板（网卡）组成。 在广域网中，通信子网除了包括传输介质和主机网络接口板之外，还包括一组转发部件。其实它是一种专用计算机，它用于连接两条或更多的传输线，负责主机之间的数据转发，相当于电话系统中的程控交换机。 在互联网术语中，专用计算机称为互联网路由器(internet router) 。在Interent中就是路由器。3.3 网络的分层体系结构模式 计算机网络中的通信是一个十分复杂的过程。为了研究方便，人们采用一种分层体系结构模式。同时，对通信过程中所采用的协议也进行了分层处理。 为了研究方便，人们把网络通信的复杂过程抽象成一种层次结构模式，如图3.2所示。3.4 Internet中的网络互联 由于微型计算机的普及，导致了若干台微机相互连接，从而产生了局域网。 由于网络的普遍应用，为了满足在更大范围内实现相互通信和资源共享，因而导致了网络之间的互联(局域网与局域网互联，局域网与广域网互联)。 本节将介绍一般网络互联中所涉及的主要问题，以及在Internet中网络互联的一些特殊问题。一. 网络互联需要解决的主要问题 在进行网络互联时，人们必须面对如下一些问题： 1. 在物理上如何把两种网络连接起来？ 2. 一种网络如何与另一种网络实现相互访问与通信？ 3. 如何解决它们之间协议方面的差别？ 4. 如何处理传输速率与带宽的差别？等等。 每一个网络都有它自己设计好的固定协议，因此，对互联的每一个网络，不但不能要求对其软硬件或协议进行修改，而且还不能因为互联而影响单个网络内部的通信效果。 这样一来，解决网络互联问题的办法，只能是在网络之间搭接一个硬件接口，该接口一般称为网络连接器。 在网络连接器中，可以用硬件的方法对网络的差别进行处理。例如，把一种协议变成另一种协议、把一种数据格式变成另一种数据格式、把一种速率变成另一种速率等等，以求两者的统一。二. 网络互联的硬件设备 当通信双方没有采用同一协议时，就需要一种转换机制，才能使通信的双方通过转换机构进行协调转换，实现正常通信工作。 实现转换机制的硬件设备就是：转发器(repeater)；网桥 (bridge)；路由器(router)；网关(gateway)等。 通常的网络互连不外乎就是使用这些网络硬件设备。而正确地配置和使用好这些网络硬件设备是网络互联的关键。三. Internet中的网络互联 Internet中，网络的互联包括两个层次的问题： 首先，两个网络通过一台中间计算机实现物理连接，即解决网络的互连问题(interconnection) ，而这台中间计算机则同属于互连的两个网络； 其次，中间计算机要实现两个网络之间的分组交换，其中涉及寻径和协议转换等问题，即解决网络的互联问题(internetworking) 。 所以互连是指低层的、物理的连接(由硬件实现)；而互联则是高层的、逻辑的联接（由软件实现）。 在Internet中，中间计算机就称为路由器。如下图所示。3.5 Internet实现互联的标准件 正如上面所述，Internet就是通过许多路由器，将各个网络互联在一起所组成的，而每一台计算机都是具体地连到其中的一个网络上。 当一个网络中的一台计算机与另一个网络中的计算机进行通信时，这两台计算机的分组就是通过路由器传送的。路由器在网络互联中起着至关重要的作用。 Internet之所以会发展成一个如此庞大和整体运作的超级网络，是与路由器的作用分不开的。因此，可以说没有路由器就没有今天的Internet。 一. 路由器的基本功能 路由器其实是一种专用计算机，与普通计算机类似，它同样具有CPU、内存和网络接口等硬件。但是由于它只用于处理网络互联，所以使用的软件与普通计算机不同，例如，在它上面没有应用程序运行。 路由器的一个主要任务: 将分组从一个网络转送到另一个网络，直至送到目的地。 路由器从一个网络中接收分组以后，该路由器的软件必须从与其连接的其它的网络中，选择一个网络转发该分组，这种过程称为路由选择。 二. 在Internet中路由器的使用 在Internet中，路由器的使用方法很多，例如，一个路由器可以互联位于一幢大楼甚至一个房间内的两个局域网；如果使用一对调制解调器构成一个远程网，那么路由器可以用来互联两幢大楼或一个校园内的两个局域网。 由于路由器能够将使用不同技术的两个网络互联起来，因而，它能够将LAN(局域网)与LAN、LAN与WAN(广域网)或WAN与WAN互联起来。正是由于Internet通过路由器将各种不同的网络互联起来，所以，许多人将Internet称为计算机网络的网络(Network of Network)，或者网际网等。 3.6 分组交换技术的应用 Internet是由ARPAnet网发展演变而来的，而ARPAnet网是世界上最早采用分组交换技术的广域网。 我们在第一讲曾经介绍过，在ARPAnet网研制初期，ARPA从美国加州至MIT连成了一个实验网，并获得成功，但是采用的是线路交换的数据交换方式。 在计算机网络中，数据的传输要经过网络线路，这些线路属于网络的硬件资源。我们在第二讲已经介绍过，线路交换的外部表现是通信双方一旦接通，便独占一条实际的物理线路。这样一来，资源就很难实现共享，最大的浪费是通信线路。因此，它不适用于计算机之间的通信。因此才提出分组交换。 分组交换技术(Packet Switching)的概念， 最早是由美国MIT的克拉因洛克(Kleinrock)在1961年7月提出来的。然而，对分组交换技术进行实验并获得成功的是，英国国家物理实验室(NPL)的戴维斯(Davies) 。一. 分组交换技术 在Internet中，数据不再是以大块的报文方式进行传输。而是将报文切分成一个一个的报文分组。 所谓分组交换技术 就是限制网络中每次传送的数据量，它规定每次传输的数据单位为一个分组 (Packet），也称为包。 每个分组由两部分组成： 开始部分为报头 ，分组的报头相当于一种标签，包括了发送方地址和接收方地址，它指明该分组是从哪台计算机发出，送往哪台计算机接收。此外还有一些控制信息。 另一部分才是真正要传输的数据。这样，一个大的数据块(报文)在发送之前就被切分成若干个分组。通常，这些分组的长度是不固定的，根据Internet中各种应用的不同，分组是可大可小的。二.分组的传输方式 1. 在Internet中，每台计算机需要传输的数据量是不同的。计算机网络在传输时，并不是将一台计算机的数据传输完以后，再传输另一台计算机的数据，而是每次平均传输每一台计算机的一定量的数据。 2. 假如有三台计算机A，B，C，需要通过网络传输数据量分别为60，40，20字节，那么，网络在给这三台计算机传输数据时，并不是先为计算机A传送完数据以后，再传送计算机B的数据，最后传送计算机C的数据。 3. 而是规定每台计算机每次仅能传输一个固定的数据量，例如，20字节，那么，实际的传输过程如表所示：表3-1 实际的传输过程计算机ABCABCABC每次202020202020累计202020404020604020三.分组交换技术的应用 1. 分组交换技术允许多台计算机之间同时进行通信，一个应用程序无需等到其他所有计算机的通信结束之后才发送数据。 2. 任何时候，当用户计算机通过Internet传输数据时，发送方计算机的网络软件会将数据切分成分组，然后发送出去。 3. 在Internet中，一个分组，在从一台计算机传送到另一台计算机时，网络中的硬件设备将监视着这些分组的传输。由于在每个分组中都包含有接收方地址，一旦硬件设备检测到有分组传送给本地计算机，便立即捕获该分组，将其拷贝到计算机的内存中，并通知计算机有一个分组到达。 4. 当所有的分组都到达后，接收方计算机的网络软件会根据分组中的控制信息，把收到的分组重新组装成数据，形成一块完整的数据。 3.8 客户机/服务器的工作模式 尽管Internet上的应用程序多种多样，而且在使用方法上有明显的差别，但是实现这些服务的软件都遵从一种单一的模式，即人们所称的客户机/服务器模式。一. 客户机/服务器计算模式 Internet上使用了一种单一的客户机/服务器计算模式，它的基础就是分布式计算。这种计算模式的思想很简单，Internet上的某些计算机提供一种其他计算机可以访问的服务。 例如，某些服务器管理着文件，而一个客户程序便能与该服务器连接，请求访问该服务器，拷贝其中一个文件。在Internet中，这类服务器称为FTP服务器。这里，同学们可能会提出一个问题，Internet如何使用一种单一的客户机/服务器计算模式，提供令人惊奇的各种各样服务呢？ 1. 计算机之间的通信是程序间的通信 计算机之间的通信，本质上是程序之间的通信。也就是说，在一台计算机上运行的程序，使用通信软件与另一台计算机上的程序建立连接并交换信息。 正因为是程序之间的通信，所以，才使一台计算机与其他计算机进行多个会话成为可能。 2. 一台计算机可以运行多个程序 虽然多数计算机只有一个CPU，但是操作系统通过在应用程序之间快速切换CPU，可以保证计算机同时有多个应用程序运行。 也就是说，CPU运行一个应用程序很短时间后，便切换到另一个应用程序，同样运行很短时间，以此类推。 由于计算机的CPU可以在一秒钟内执行几百万条指令，因此，计算机在多个应用程序之间不断切换CPU的运行方式，用户是感觉不到的。在用户看来，所有的程序都在不断地运行着。 正是因为计算机的CPU具有这种功能，所以，一台机器可以做到几乎同时参与多个会话，这正是服务器可以同时向多个客户机提供服务的原因。二. 服务器与客户机 参与通信的计算机可以分为两类，一类是提供服务的程序，属于服务器；另一类是访问服务器的程序，属于客户机。 1 客户机 通常，使用Internet服务的用户将运行客户软件。 例如，以后将要介绍的诸如IE浏览器软件、E-mail软件和FTP软件等，都是工作在用户端的客户软件。 客户机使用Internet与服务器通信时，对于某些服务来说，客户机利用客户软件与服务器进行交互，生成一个请求，并通过网络将请求发送到服务器，然后等待回答。 2 服务器 服务器则由另一些更为复杂的软件组成，它在接收到客户机发来的请求之后，便要分析其请求，并给予回答，回答的信息（数据包）也通过网络发送到客户机。 客户机接到回答信息以后，再将结果显示给用户，其简单过程，见图3.11。 与客户软件不同，服务器的程序必须一直运行着，随时准备接收客户机发来的请求。客户机可以在任何时候访问服务器。图3.11 小 结 计算机网络两级结构的基本概念； 计算机网络的分层体系结构模式； Internet中网络互联； 路由器的概念及其使用方式； 分组交换技术的应用； 客户机/服务器计算模式。 习题： 1. 在概念上，可以把计算机网络划分成哪些组成部分？它们各包含哪些主要部件？ 2. 局域网互联必须解决哪些主要问题？ 3. 在Internet中，网络互联包含哪些主要问题？ 4. 试简述路由器在Internet形成整体运作的统一网络中所起的关键作用。 第四讲（第3章-2） Internet技术基础（二）3.7 TCP/IP是Internet的核心协议主要内容 Internet的核心技术， TCP/IP协议。 一. 导 言 在进行网络技术的实验研究中，专家们发现，计算机网络软件在网络互联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，领导了一个研究组，研究开发了一套用于网络互联的Internet软件。 在这一套软件中，有二个部分显得特别重要和具有开创性，这就是网际协议IP(Internet Protocol) 和传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol) 。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，因此，人们把它称为TCP/IP软件或称TCP/IP协议 。 TCP/IP协议是1974年开始研制的，1977-1979年正式推出。 1982年，TCP/IP协议通过测试并取得成功。1983年初，ARPRnet网的各个站点全部转为TCP/IP协议，这就为建成全球Internet网打下了基础。 二. TCP/IP协议分层模式及组成 对于使用TCP/IP协议的Internet来说，TCP/IP协议的模型，由四个层次组成，如图3.6所示。1. 网络接口层 这一层的协议很多，包括各种逻辑链路控制和介质访问协议。例如，各种局域网协议、广域网协议等。 正是由于这个最底层所包含的协议纷繁复杂，所以，才体现了TCP/IP协议的包容性和适应性，为TCP/IP协议的成功奠定了基础。 网络接口层负责接收IP数据报并通过网络发送出去，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给网间网层(也称IP层)。 2. 网间网层 它包括三个方面的功能： 第一，处理来自传输层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往目的计算机的路径并将其发送出去; 第二，处理输入的数据报，首先检查其合法性，然后进行路由选择，并将其转发出去。 第三，处理网间网控制报文协议ICMP(Internet Control Message Protocol)，即处理路径、流控、拥塞等问题。 另外，网间网层还具有提供差错报告功能。 3. 传输层(TCP) 传输层软件把要发送的数据流分成若干个报文分组，在每个分组上加一些辅助信息，包括用来标识发送方的地址和接收方的地址，它指明该分组是从哪台计算机发出，送往哪台计算机接收。 给每一个报文分组附带校验码，接收方计算机便使用这个校验码，验证收到的报文分组的正确性。 4. 应用层 应用层向用户提供一组常用的应用程序，例如文件传送、电子邮件等。 严格来说，应用程序不属于TCP/IP协议，但就上面所提到的几个常用应用程序而言，TCP/IP协议制定了相应的协议标准，所以，把它们也作为TCP/IP协议的内容。 三. IP协议 IP协议位于网间网层，是Internet上最重要的协议软件，也是TCP/IP协议中两个最重要的核心协议之一。IP协议的主要功能包括：无连接数据报传送数据报路由选择差错处理(网际控制报文协议) 。1. 无连接数据报传送(1) IP协议是无连接的，所谓无连接，是指双方在进行数据通信之前，不需要先建立好连接。(2) IP协议向TCP协议所在的传输层提供统一的IP数据报，这是TCP/IP协议应用于异种网互联的最重要一步。(3) 各种物理网络技术，例如以太网、令牌环网和分组交换网等，在数据链路层所传输的基本数据单元称为物理帧。各种帧格式和地址格式等，随物理网络技术的不同而不同。(4)IP协议不但把不同格式的物理地址转换为IP地址，而且把各种不同的物理帧统一转换成IP数据报，如图3.8所示。正是通过这一转换，才实现了在互连网络中，达到屏蔽底层细节、提供一致性的目的。图3.8 IP数据报对物理帧的统一2. 数据报的路由选择 数据报的路由选择也称为寻径，它是分组交换系统的一个重要概念，指寻找一条将分组从源地址发往目的地址的传输路径的过程。在TCP/IP协议中，路由选择是由网间网层(IP层)完成的。(1)关于数据报路由选择的概念 A.网间网层提供一种独立于物理网络的路由选择机制。路由选择可以分为两个层次： 一个是直接路由选择，由物理网络负责完成； 另一个是间接路由选择，由IP协议完成。 这里讨论的是间接路由选择问题。 B. 几乎所有的点到点存储转发型网络都需要路由选择。 在Internet的路由选择机制中，有一个重要的思想，就是把所有物理网络想象成连接相邻路由器的点到点的连线，也即抽象成由路由器通过点到点连线，互连而成的存储转发网。 C. 数据报在一个物理网络内部，其传输路径由直接路由选择提供；一旦需要跨越不同的物理网络时，首先必须先通过间接路由选择找到目的地址所在的物理网络，然后，再通过直接路由选择，最终到达目的地址。 D. IP路由选择所要解决的就是间接路由选择问题。这就是说，间接路由选择实际上是在不同的路由器之间作出选择，即选择数据报传输过程中的下一个路由器。 E. 间接路由选择与直接路由选择的重要差别之一是：两者的路由选择对象不同，间接路由选择的对象是IP数据报，而直接路由选择的对象是物理网络帧。我们知道，IP数据报是封装在物理网络帧当中，通过物理介质传输的，物理网络对帧进行路由选择时，它是感觉不到IP数据报存在的。IP数据报与物理网络帧之间，在路由选择过程中的转换，见图3.9。图3.9 路由选择对象的转换 小 结 这一讲我们以比较通俗的方式，介绍了TCP/IP协议的某些最基础的知识，而且都是一些定性的说明。有关TCP/IP协议的具体内容，技术性很强，远远超出人们的兴致范围。 习题： 1. TCP/IP协议共分几层？简述每一层的主要功能。 2. IP协议有哪些主要功能？在网络互联中它如何实现屏蔽底层细节、提供一致性服务？ 3. 何谓数据报路由选择？直接路由选择与间接路由选择的主要区别是什么？ 4. 试简述TCP协议实现自动重发的机制。 第五讲(第4章) Internet的地址和域名管理4.1 引 言 1. 利用Internet 进行通信，首先必须解决通信双方的地址问题。 2. 在Internet中，所谓地址其实就是IP地址(对于机器而言)或者域名(对于用户而言)。 3. 在Internet中，如何辨认网络中的一台计算机，实质上就是IP地址和域名管理问题。 4. Internet采用一种全网通用的地址格式，为全网的每一个网络和每一台主机都分配一个地址，以此屏蔽物理网络地址的差异，这个地址就是IP地址。 4.2 Internet的地址管理一. 地址的意义及构成 地址用来标识网络系统中的某个对象，所以也称为标识符。通常标识符被分为三类：名字(Name)、地址(Address)和路径(Route)。三者分别告诉人们，对象是什么、它在哪里和怎样去寻找。 1. 对于广播型的局域网来说，采用称为无结构编址已经足够了。 2. 对于像美国ARPAnet这样的广域网，采用的是结构编址，即既给出对象的名字，又给出对象的所在地。二. 物理地址 在任何一个物理网络中，各个站点的机器必须都有一个可以识别的地址，才能使信息在其中进行交换，这个地址称为物理地址(physical address)。 网络的物理地址给 Internet统一全网地址带来二个方面的问题： 第一，物理地址是物理网络技术的一种体现，不同的物理网络，其物理地址的长短、格式各不相同。这会给跨网通信设置障碍； 第二，物理网络的地址一般来说不能修改，否则，将造成与原来的网络技术发生冲突。三. IP地址 Internet针对物理网络地址的现实问题，采用由IP网间网层通过上层软件完成统一物理地址的方法。IP协议提供一种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(包括路由器或网关)，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。1. IP地址的结构 Internet在概念上可以分为三个层次，如图4.1所示。 最高一层是 Internet， 第二层为各个物理网络，简称为网络层， 第三层是各个网络中所包含的许多主机，称为主机层。图4.1 Internet概念和层次 2. IP地址的划分 (1) IP地址由32比特组成。 IP地址包括网络号和主机号，见图4.2。 网络号主机号IP地址的结构(图4.2) 按照网络规模大小，可以将Internet的IP地址分为五种类型，其中，A、B、C是三种主要类型地址。 除此之外，还有两种次要类型的地址，一种是专供多目传送用的多目地址D，另一种是扩展备用地址E。五类地址的格式，见图4.3。3. IP地址表示方法 在TCP/IP协议中，IP地址是以二进制数字形式出现的，但这种形式非常不适用于人阅读，为了便于用户阅读和理解IP地址，Internet管理委员会决定采用一种点分十进制表示方法表示IP地址。 这就是说，在面向用户的文档中，由四段构成的32比特的IP地址被直观地表示为四个以圆点隔开的十进制整数，其中，每一个整数对应于一个字节(8个比特为一个字节称为一段)。为了使同学们便于理解，我们在表4-1中给出点分十进制数和二进制数表示的IP地址对应关系。表4-1 点分十进制数和二进制数表示IP地址对应关系点分十进制数表示IP地址二进制数表示IP地址5401101101.10000000.11111111.11111110411001010.00100110.10111001.01000000四. 网络编号的规定 根据规定，用十进制数表示时， A类网络地址第一段表示为1126； B类网络地址第一段数为128191； C类网络地址第一段数为192223。 (IP地址第一段的计算见下表）IP地址第一段的计算项目最小最大不能用数可用范围二进制数11111111十进制数1286432168421255A类0000000000112601111111127127B类1000000012812819110111111191C类1100000019219222311011111233五. 三种网络主类地址的定义 1. A类网络地址 (1) A类网络地址第一段高端首位是二进制数字0，其余7位表示网络编号。除去全为0(表示本地网络)和全为1(诊断专用)以外，所以，A类网络地址的有效网络数为126个。用于标识A类网络地址的第一段数值为1126。 (2) 第二、三、四段，共计24比特位，用于作为主机编号。每个网络号所包含的有效主机数为16,777,214个(除去主机号全为0和全为1的情况)。 2. B类网络地址 (1) B类网络地址第一段高端前二位是二进制数1、0，剩下6位和第二段的8位，共14位二进制数用于表示网络编号。B类地址有效网络数为16384个。用于标识B类网络地址的第一段数值为128191。 (2) 第三、四段共16位二进制数，用于作为主机编号。每个网络号所包含的主机数为66534个。3. C类网络地址 (1) C类网络地址第一段高端前三位是二进制数1、1、0，剩下的5位和第二、三段，共21位二进制数用于表示网络号，C类地址有效网络数为2097152个。用于标识C类网络地址的第一段数值为192223。 (2) 第四段的8位二进制数用于作主机编号。每个网络号所包含的主机数为254个。六. 正在酝酿的新一代IP地址 1. 当前IP地址系统存在的问题 (1) 当前在Internet上使用的IP地址是在1978年确立的协议，它由4段8位二进制数字构成。由于Internet协议的当时版本号为4，因而称为IPV4，也被称为Octet。 (2) 尽管这个协议在理论上有大约43亿个IP地址，即使有效的IP地址也有约36.3亿个，总的网络编号数约200万个。目前全世界连入Internet的网络数大约只有10万个，连网的计算机约3000万台。但是已经出现IP地址不够用的问题，这是为什么？ 原因在于并不是所有的地址都得到充分利用。 例如，美国一些大学被划分为A类网络（美国密执安州立大学获得的A类网络的IP地址是：1） 我们知道，每一个A类网络所包含的有效IP地址为1677万多个，这么多的IP地址，显然并没有被充分利用。 大多数欧洲国家由于较晚连入Internet，但是发展又很快，所以他们只能被划分为C类网络。每一个C类网络只有254个有效的IP地址。这就使当前的IP地址存在两大相互关联的问题： 第一，由于Internet的迅猛扩展，主机数量正在急剧增加，它正在以很快的速度耗尽目前尚未使用的IP地址。而剩下未用地址大多属于C类地址，所以InternetNIC只能用几个C类网络地址合并，分配给一个要求较多IP地址的用户。 第二，不断增加的网络数目，将迫使Internet干线上的路由器储存更多的网络信息，而这样一来，将使网络的路由速度变得越来越慢。2. 解决IP地址存在问题的设想(1) 保留32位格式 为了对付当前不断减少的IP地址，有人建议保留现存的32位的IPV4，但不再使用A、B、C三类划分方式。这个建议要求一些拥有A类或B类网络地址的用户，放弃他们网络中尚未被使用的IP地址，这个过程将是很困难的。与此同时，剩余的C类地址空间将被继续被分配掉。(2) 创建IP协议新版本-IPV6 另一个建议是创建IP协议新版本-IPV6（这里6的意思是赋予它的版本号）或称为下一代IP（IP Next Generation）。IPV6将IP地址空间扩展到128位，从而包含有个IP地址。目前正处于实验阶段。4.3 Internet域名系统 为了方便用户，Internet在IP地址的基础上，提供了一种面向用户的字符型主机命名机制，这就是域名系统，它是一种更高级的地址形式。一. 域名系统与主机命名 1. 在Internet中，IP地址是一个具有32比特长的数字，用十进制表示时，也有10位整数，对于一般用户来说，要记住这类抽象数字的IP地址是十分困难的。 2. 为了向一般用户提供一种直观明了的主机识别符（在Internet中，计算机称为主机，而计算机的全名称为主机名），TCP/IP协议专门设计了一种字符型的主机命名机制，也就是说给每一台主机一个有规律的名字(由字符串组成)。二. 一个例子 中国科学院高能物理所的电子邮件服务器的主机域名： 这个域名的构成方法： 主机名 ：(sun) 高能物理所：Institute of High Energy Physics (ihep) 科学院：Academy (ac) 中国：China (cn) 三. Internet域名系统的规定 Internet制定了一组正式的通用标准代码，作为第一级域名，见表4-4。表4-4域名代码意义COM商业组织EDU教育机构GOV政府部门MIL军事部门NET主要网络支持中心ORG其它组织ARPA临时ARPAnet(未用)INT国际组织国家代码(地理模式)小 结 这一讲介绍了IP地址和域名的有关知识。 习题： 1. 什么是物理地址？什么是IP地址？什么是无结构编址？什么是结构编址？ 2. IP地址的结构可以分为几个层次？在实际应用中，IP地址划分为几类？ 3. 在Internet上如何命名一台主机？在命名时应当考虑哪些主要问题？ 4. 中国国内互联网络的用户域名有哪些规定？ 第六讲（第5章） 连入Internet的具体操作 对于Internet的用户来说，要连入Internet，首先必须将自己的计算机与Internet连结的某个主机系统连接。读者通过本章的学习，了解如下一些主要问题： Internet连入方式的分类和特点； 电话拨号方式下，TCP/IP协议访问方式与终端仿真访问方式的异同点； 电话拨号方式下连入Internet时为什么必须配置Modem； 个人用户选择Modem时应当考虑的主要问题； 个人用户连入Internet时需要配置的基本硬、软件； 在Windows98下连入Internet时的软件安装与设置； 在 Windows2000下连入Internet时的软件安装与设置。5.1 连入Internet方式的分类 用户计算机与Internet的连接方式，从物理连接类型来考察，通常可以分为专线连接、微机局域网连接、无线连接以及电话拨号连接等几种。如果从访问的方式来分类，又可以分为远程终端访问和TCP/IP协议访问两类。不同的连入方式，所要求的硬件配置，特别是软件配置各不相同。 5.1.1 专线连接 电话公司包括综合业务数据网(ISDN)、公用数字数据网(DDN)等。这种连入方式的数据传输速率可达1Mbit/s以上，一般情况为64Kbit/s或128Kbit/s。 5.1.2 微机局域网连接 局域网与Internet的一台主机连接起来作为网关机，单位内的所有用户无需增加设备就能连入Internet进行访问。实现这种连接方式一种是租用一条公用数字数据网(DDN)专线进行连接；另一种是采用电话线连接。 5.1.3 无线连接 无线连接方式一般仅适用于电子邮件和偶尔进行文件传送的情况，对于需要传输图像、音像制品或其他大宗文件的情况，无线连接不是最佳的选择方式。 5.1.4 电话拨号连接 对于众多个人用户和多数小单位来说，最简单而且现在使用最多的连入Internet的方式是通过Modem，拨号连入Internet。 5.2 电话拨号连接方式的硬件配置 使用电话拨号上网方式要求提供最基本的硬件配置，除了需要一条直拨电话线以外，还需要一台计算机和一个Modem。 5.2.1 计算机的配置 推荐配置 586/500的Pentium机 128M以上内存 30G以上的硬盘 14英寸以上的显示器，分辨率为1024*768 TVGA的显示卡 3.5英寸软驱 支持Windows操作系统的鼠标 24倍速以上的光驱 16位声卡 解压缩视频卡 音箱和喇叭 5.2.2 调制解调器(Modem) 1. 安装调制解调器 第一，如果购买内置式Modem，可以打开机箱找到合适的插槽，直接插入其中即可。 但如果购买外接式Modem，则在购买Modem之前，需要检查一下自己计算