第 7 章 Internet基础知识教学课件

1、第七章第七章 Internet基础知识基础知识 本章学习要点：本章学习要点： Internet 的产生和发展的产生和发展 Internet 概述概述 Internet 的主要功能与服务的主要功能与服务 Internet的结构的结构 7.1.1 ARPANET的诞生的诞生l Internet起源于美国国防部高级研究计划局（起源于美国国防部高级研究计划局（ARPA）于于1968年主持年主持研制的用于支持军事研究的计算机实验网研制的用于支持军事研究的计算机实验网ARPANET。建网的初衷旨建网的初衷旨在帮助为美国军方工作的研究人员利用计算机进行信息交换。在帮助为美国军方工作的研究人员利用计算机进行信

2、息交换。l 随着随着IP协议的产生，异种网络互连的一系列理论与技术问题得到了协议的产生，异种网络互连的一系列理论与技术问题得到了解决，并由此产生了网络共享、网络通信协议分层等重要思想。这些解决，并由此产生了网络共享、网络通信协议分层等重要思想。这些都为当今计算机网络奠定了理论基础。都为当今计算机网络奠定了理论基础。l 随着随着TCP/IP协议的标准化，协议的标准化，ARPANET的规模不断扩大。不仅在美国的规模不断扩大。不仅在美国国内，世界上的很多其它国家也将本地的计算机和网络接入国内，世界上的很多其它国家也将本地的计算机和网络接入ARPANET，并采用相同的并采用相同的TCP/IP协议。协议

3、。7.1 Internet 的产生和发展的产生和发展 7.1.2 NSFNET的建立的建立l 1985年美国国家科学基金会（年美国国家科学基金会（NSF）利用）利用ARPANET发展起来的发展起来的TCP/IP将全国的将全国的5大超级计算机中心用通信线路连接起来，建立了大超级计算机中心用通信线路连接起来，建立了一个名为一个名为美国国家科学基础网美国国家科学基础网（NSFNET）的广域网。）的广域网。l 由于美国国家科学资金的鼓励和资助，许多机构纷纷把自己的局由于美国国家科学资金的鼓励和资助，许多机构纷纷把自己的局域网并入域网并入NSFNET，连接的范围包括所有的大学及国家经费资助的，连接的范围

4、包括所有的大学及国家经费资助的研究机构。研究机构。l 1986年年NSFNET建设完成，正式取代了建设完成，正式取代了ARPANET而成为而成为Internet的主干网。它是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园的主干网。它是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网，覆盖了全美主要的大学和研究所。网，覆盖了全美主要的大学和研究所。7.1.3 全球范围全球范围Internet的形成与发展的形成与发展 l 20世纪世纪90年代以后，网络商业用户数量日益增加，于是美国政府决定年代以后，网络商业用户数量日益增加，于是美国政府决定将将Internet主干网转交给私人公司来经营，并开始对接入主

5、干网转交给私人公司来经营，并开始对接入Internet单位收单位收费。费。 l 近几年来近几年来Internet规模迅速发展，已经覆盖了包括我国在内的规模迅速发展，已经覆盖了包括我国在内的160多多个国家，连接的网络数万个，主机达个国家，连接的网络数万个，主机达600多万台，终端用户上亿，并多万台，终端用户上亿，并且以每年且以每年15%20%的速度增长。的速度增长。 l 除了除了ARPANET和和NSFNET外，美国宇航局（外，美国宇航局（NASA）和能源部的）和能源部的NSINET、ESNET也相继建成，欧洲、日本等国也积极发展本地网络，也相继建成，欧洲、日本等国也积极发展本地网络，于是在此

6、基础上互连形成了现在的于是在此基础上互连形成了现在的Internet。 返回本节首页返回本节首页返回本章首页返回本章首页7.2.1 Internet的基本概念的基本概念 Internet是由成千上万个不同类型、不同规模的计算机网络互连在是由成千上万个不同类型、不同规模的计算机网络互连在一起所组成的覆盖世界范围的、开放的全球性网络。它拥有数千万台一起所组成的覆盖世界范围的、开放的全球性网络。它拥有数千万台计算机和上亿个用户，是全球信息资源的超大型集合体，所有采用计算机和上亿个用户，是全球信息资源的超大型集合体，所有采用TCP/IP协议的计算机都可加入协议的计算机都可加入Internet，实现信息

7、共享和相互通信。实现信息共享和相互通信。7.2.2 Internet的特点的特点 l Internet是由全世界众多的网络互连组成的国际互连网是由全世界众多的网络互连组成的国际互连网 l Internet是世界范围的信息和服务资源宝库是世界范围的信息和服务资源宝库 l 组成组成Internet的众多网络共同遵守的众多网络共同遵守TCP/IP7.2 Internet概述概述 7.2.3 Internet的组织机构的组织机构l Internet协会是协会是一个一个非营利性的组织，本身非营利性的组织，本身并不经营并不经营Internet，但它，但它支持支持Internet体系结构委员会体系结构委员会

8、（IAB）开展工作，并通过）开展工作，并通过IAB实施实施。l IAB负责定义负责定义Internet的总体结构和技术上的管理，对的总体结构和技术上的管理，对Internet存在的存在的技术问题及未来将会遇到的问题进行研究技术问题及未来将会遇到的问题进行研究。l IAB下设的分支机构主要有下设的分支机构主要有Internet研究任务组研究任务组（IRTF）、）、Internet工工程任务组程任务组（IETF）和）和Internet网络号码分配机构网络号码分配机构（IANA）l IRTF主要任务是主要任务是促进促进网络和新技术的开发和网络和新技术的开发和研究研究；IETF主要任务是主要任务是解解

9、决决Internet出现的问题，帮助和协调出现的问题，帮助和协调Internet的改革和技术的改革和技术操作操作；IANA的主的主要任务是要任务是对对诸多注册诸多注册IP地址和协议端口地址等地址和协议端口地址等Internet地址方案进行控制。地址方案进行控制。l RFC（请求评论）（请求评论）是是Internet的工作文件，其主要内容除了包括对的工作文件，其主要内容除了包括对TCP/IP标准和相关文档的一系列注释和说明外，还包括政策研究报告、标准和相关文档的一系列注释和说明外，还包括政策研究报告、工作总结和网络使用指南等。工作总结和网络使用指南等。返回本节首页返回本节首页返回本章首页返回本章

10、首页7.3 Internet的主要功能与服务的主要功能与服务7.3.1 Internet的主要功能的主要功能 Internet的主要功能可以归为以下三类：的主要功能可以归为以下三类：l 资源共享资源共享 l 信息交流信息交流 l 信息的获取与发布信息的获取与发布 7.3.2 Internet的主要服务的主要服务 Internet在拥有丰富资源的同时，也提供了各种各样的服务方式，在拥有丰富资源的同时，也提供了各种各样的服务方式，总的来说，主要有以下一些：总的来说，主要有以下一些：l 电子邮件服务电子邮件服务E-mail l 远程登录服务远程登录服务Telnet l 文件传输服务文件传输服务FTP

11、 l WWW服务服务 l 网络新闻服务网络新闻服务 l Gopher分类目录查询服务分类目录查询服务 l WAIS广域信息查询服务广域信息查询服务 l 电子商务电子商务EC/EB 返回本节首页返回本节首页返回本章首页返回本章首页l 文件检索服务文件检索服务Archie 7.4 Internet 的结构的结构 Internet的结构一般包括的结构一般包括物理结构物理结构和和协议结构协议结构。物理结构通常是指。物理结构通常是指物理连接的拓扑结构；协议结构是指物理连接的拓扑结构；协议结构是指TCP/IP协议的构成及层次。协议的构成及层次。7.4.1 Internet的物理结构的物理结构 l Inte

12、rnet的物理结构，实际上就是指连入的物理结构，实际上就是指连入Internet的网络之间的物理的网络之间的物理连接方式。典型结构如图连接方式。典型结构如图7-1所示：所示：图图7-1 Internet 物理结构示意图物理结构示意图l 各用户并不是将自己的计算机直接连接到各用户并不是将自己的计算机直接连接到Internet上的，而是连上的，而是连接到其中的某个网络上（如校园网、企业网等），该网络再通过接到其中的某个网络上（如校园网、企业网等），该网络再通过使用路由器等网络设备，并租用数据通信专线与广域网相连，成使用路由器等网络设备，并租用数据通信专线与广域网相连，成为为Internet的一份子

13、。的一份子。7.4.2 Internet协议结构与协议结构与TCP/IP 1. Internet的协议结构的协议结构 l Internet使用的是使用的是TCP/IP。TCP/IP参考模型与参考模型与OSI开放系统互连参开放系统互连参考模型类似，也采用分层体系结构，自上而下分为考模型类似，也采用分层体系结构，自上而下分为4层。层。l TCP/IP并不仅仅包含并不仅仅包含TCP和和IP两个协议，它是一组协议，所有的协两个协议，它是一组协议，所有的协议都包含在议都包含在TCP/IP组的四个层次中。组的四个层次中。TCP/IP与与OSI七层参考模型的对七层参考模型的对应关系如图应关系如图7-2所示：

14、所示：Telnet、FTP、SMTP、HTTP、Gopher、SNMP、DNS等等图图7-2 TCP/IP与与OSI参考模型间的对应关系参考模型间的对应关系 2. TCP/IP协议簇协议簇 TCP/IP是是Internet的计算机都必须共同遵守的通信协议。它是一组协的计算机都必须共同遵守的通信协议。它是一组协议的代名词，其核心协议是议的代名词，其核心协议是TCP（传输控制协议）和传输控制协议）和IP（网际协议），网际协议），除次之外它还包括许多别的协议，共同组成了除次之外它还包括许多别的协议，共同组成了TCP/IP协议簇协议簇。（1）TCP（传输控制协议）传输控制协议） l TCP是传输层一种

15、是传输层一种面向连接面向连接的传输层协议，提供可靠的数据传送。的传输层协议，提供可靠的数据传送。对于大量数据的传输，通常都要求有可靠的传送。对于大量数据的传输，通常都要求有可靠的传送。 l TCP将源主机应用层的数据分成多个分组，然后将每个分组传送到将源主机应用层的数据分成多个分组，然后将每个分组传送到互联层，互联层将数据封装为互联层，互联层将数据封装为IP数据报，并发送到目的主机。目的主数据报，并发送到目的主机。目的主机的互联层将机的互联层将IP数据报中的分组传送给传输层，再由传输层对这些分数据报中的分组传送给传输层，再由传输层对这些分组进行重组，最终还原成原始数据，传送给应用层。组进行重组

16、，最终还原成原始数据，传送给应用层。l TCP要完成要完成流量控制流量控制和和差错检验差错检验的任务，以保证可靠的数据传输。的任务，以保证可靠的数据传输。（2）IP（网际协议）网际协议） l IP的主要任务是对数据包进行的主要任务是对数据包进行寻址寻址和和路由选择路由选择，并从一个网络转发，并从一个网络转发到另一个网络。到另一个网络。IP在每个发送的数据包前都加入了一个控制信息，其在每个发送的数据包前都加入了一个控制信息，其中包含了源主机中包含了源主机IP地址和目的主机地址和目的主机IP地址等信息。地址等信息。l IP是一个是一个面向无连接面向无连接的协议，即主机之间事先不需建立用于可靠通信的

17、协议，即主机之间事先不需建立用于可靠通信的端到端连接，源主机只是简单地将的端到端连接，源主机只是简单地将IP数据包发送出去。这样数据包在数据包发送出去。这样数据包在传输途中可能会丢失、重复、或者次序发生混乱。因此，还必须要依传输途中可能会丢失、重复、或者次序发生混乱。因此，还必须要依 靠高层的协议（如靠高层的协议（如TCP）或应用程序实现数据包的可靠传输。）或应用程序实现数据包的可靠传输。（3）TCP/IP协议协议簇簇中的其它协议中的其它协议 l ARP（地址解析协议）地址解析协议） ARP主要负责将主机的逻辑地址（主要负责将主机的逻辑地址（IP地址）转换为相应的物理地址地址）转换为相应的物理

18、地址（MAC地址）。这样用户只需给出目的主机的地址）。这样用户只需给出目的主机的IP地址，就可以找出地址，就可以找出同一物理网络中任意一台主机的物理地址了。同一物理网络中任意一台主机的物理地址了。l RARP（反向地址解析协议）反向地址解析协议） RARP的功能是将主机的物理地址转换为的功能是将主机的物理地址转换为IP地址，它广泛用于获取地址，它广泛用于获取无盘工作站的无盘工作站的IP地址。地址。l ICMP（互联网控制报文协议）互联网控制报文协议） ICMP的主要作用是为的主要作用是为IP提供差错报告。由于提供差错报告。由于IP是面向无连接的，是面向无连接的，且不进行差错检验，因而当网络上发

19、生错误时它不能检测错误。向发且不进行差错检验，因而当网络上发生错误时它不能检测错误。向发送送IP数据包的主机汇报错误就是数据包的主机汇报错误就是ICMP的责任。的责任。l UDP（用户数据报协议用户数据报协议） UDP是对是对IP的扩充，它增加了一种机制，发送方主机可以使用这种的扩充，它增加了一种机制，发送方主机可以使用这种机制来区分一台计算机上的多个接收者。机制来区分一台计算机上的多个接收者。UDP提供的是一种提供的是一种无连接无连接服服务，因而它的服务同样是不可靠的。这种服务不用确认、不对报文排务，因而它的服务同样是不可靠的。这种服务不用确认、不对报文排序、也不进行流量控制。序、也不进行流

20、量控制。l FTP（文件传输协议）文件传输协议） FTP允许用户可以在本地机上以文件操作的方式（文件的增、删、允许用户可以在本地机上以文件操作的方式（文件的增、删、改、查、传送等）与远程机之间进行相互通信。改、查、传送等）与远程机之间进行相互通信。l TELNET（远程终端访问协议）远程终端访问协议） 该协议允许本地主机作为仿真终端登录到远程的另一台主机上，该协议允许本地主机作为仿真终端登录到远程的另一台主机上，把用户请求传送给远程主机，同时也能将远程主机的输出结果通过把用户请求传送给远程主机，同时也能将远程主机的输出结果通过TCP连接返回到用户屏幕。连接返回到用户屏幕。l HTTP（超文本传

21、输协议）超文本传输协议） 主要用于主要用于Internet中的客户机与中的客户机与WWW服务器之间的数据传输服务器之间的数据传输l DNS（域名系统协议）域名系统协议）主要用于实现域名与主要用于实现域名与IP地址之间的转换。地址之间的转换。7.4.3 客户机客户机/服务器的工作模式服务器的工作模式 l 客户机和服务器都是独立的主机。当一台连入网络的主机向其它主机提客户机和服务器都是独立的主机。当一台连入网络的主机向其它主机提供各种网络服务（如数据、文件的共享等）时，它就被叫做供各种网络服务（如数据、文件的共享等）时，它就被叫做服务器服务器（Sever）。）。而那些用于访问服务器资源的主机则被叫

22、做而那些用于访问服务器资源的主机则被叫做客户机客户机（Client）。）。Internet采用的就是客户机采用的就是客户机/服务器（服务器（C/S）模式，如图模式，如图7-3所示。所示。 客户端客户端 处理器处理器 服务端服务端 处理器处理器 服务器服务器 请求请求 网络网络 应答应答 客户机客户机图图7-3 C/S模式示意图模式示意图 l 客户机客户机的主要功能是执行用户一方的应用程序，与服务器建立连接，的主要功能是执行用户一方的应用程序，与服务器建立连接，并接收服务器送来的结果，以可读的形式显示在本地计算机上。并接收服务器送来的结果，以可读的形式显示在本地计算机上。l服务器服务器的主要功能

23、是执行共享资源的管理应用程序，完成客户请求，的主要功能是执行共享资源的管理应用程序，完成客户请求，形成结果，并将结果传送给客户。形成结果，并将结果传送给客户。Internet上的大多数信息访问方式上的大多数信息访问方式都是采用客户机都是采用客户机/服务器的工作模式。服务器的工作模式。7.4.4 应用层协议应用层协议DNS1. 什么是域名什么是域名 l IP地址是一个具有地址是一个具有32位比特长度的二进制数，对于计算机网络来讲位比特长度的二进制数，对于计算机网络来讲数字型数字型IP地址自然是最有效的，但对于一般用户来说，要记住地址自然是最有效的，但对于一般用户来说，要记住IP地址地址比较困难。

24、比较困难。l 为了向一般用户提供一种直观明了的主机识别符（主机名），为了向一般用户提供一种直观明了的主机识别符（主机名），TCP/IP专门设计了一种专门设计了一种字符型字符型的主机命名机制，给每一台主机一个由字符串组的主机命名机制，给每一台主机一个由字符串组成的名字，这种主机名相对于成的名字，这种主机名相对于IP地址来说是一种更为高级的地址形式，地址来说是一种更为高级的地址形式，我们将它称为我们将它称为域名域名。2. 域名系统的层次命名机构域名系统的层次命名机构 l 层次域名机制，是指按层次结构依次为主机命名。名字空间被分成若层次域名机制，是指按层次结构依次为主机命名。名字空间被分成若干级域名

25、，并授权相应的机构进行管理，该管理机构又有权对其所管辖干级域名，并授权相应的机构进行管理，该管理机构又有权对其所管辖的这一级域名进一步划分，并再授权其它相应的机构进行管理。的这一级域名进一步划分，并再授权其它相应的机构进行管理。l 首先由中央管理机构（首先由中央管理机构（NIC）将第一级域名划分为若干部分，包括一将第一级域名划分为若干部分，包括一些国家代码和美国的各种组织机构的域名。些国家代码和美国的各种组织机构的域名。l 第一级域名将其各部分的管理权授予相应的机构，再由它们负责分配第一级域名将其各部分的管理权授予相应的机构，再由它们负责分配第二级域名。第二级域名往往表示主机所属的网络性质，比

26、如是属于教第二级域名。第二级域名往往表示主机所属的网络性质，比如是属于教育界（育界（EDU）还是政府部门（还是政府部门（GOV）等。等。l 第二级域名又将其各部分的管理权授予若干机构。比如第二级域名又将其各部分的管理权授予若干机构。比如EDU的域名管的域名管理权授予国家教育部，理权授予国家教育部，NET的域名管理权授予国家邮电部等，如此下去，的域名管理权授予国家邮电部等，如此下去，域名空间的组织管理便形成一种树状的层次结构，如图域名空间的组织管理便形成一种树状的层次结构，如图7-4所所示。示。 根域根域 CN EDU NET COM GOV ORG INT EDU NET AC IBM DEC

27、 ATT 图图7-4 域名系统的层次结构示意图域名系统的层次结构示意图 一些国家或地区一级域名的代码如下图一些国家或地区一级域名的代码如下图7-5所所示：示： 图图7-5 一级一级域名的国家或地区代码域名的国家或地区代码第一级域名的机构组织代码及意义如下图第一级域名的机构组织代码及意义如下图7-6所所示：示：域名代码域名代码意义意义COM商业组织商业组织EDU教育机构教育机构GOV政府部门政府部门MIL军事部门军事部门NET网络支持中心网络支持中心ORG其他组织其他组织INT国际组织国际组织1997年年新增的第一级新增的第一级域名域名代码代码 FIRM商业公司商业公司STORE商品销售企业商品

28、销售企业WEB与与WWW相关的单位相关的单位ARTS文化和娱乐单位文化和娱乐单位REC消遣和娱乐单位消遣和娱乐单位INFO提供信息服务的单位提供信息服务的单位NOM个人个人图图7-6 一级域名的组织机构代码一级域名的组织机构代码 3. 域名的表示方式域名的表示方式 l 域名结构和域名结构和IP地址一样，都采用典型的层次结构，其通用的格式如图地址一样，都采用典型的层次结构，其通用的格式如图7-7所所示：示：第四级域名第四级域名第三级域名第三级域名第二级域名第二级域名第一级域名第一级域名.图图7-7 域名地址的格式域名地址的格式 l 例如例如，在在名字中，名字中，www为主机名，由服务器管理员命为

29、主机名，由服务器管理员命名；名；为域名，由服务器管理员合法申请后可以使用。其中为域名，由服务器管理员合法申请后可以使用。其中scu表示四川大学，表示四川大学，edu表示国家教育机构部门，表示国家教育机构部门，cn表示中国。表示中国。就表示中国教育机构四川大学的就表示中国教育机构四川大学的www主机。主机。l 域名地址是比域名地址是比IP地址更高级，更直观的一种地址表示形式，它们都是地址更高级，更直观的一种地址表示形式，它们都是Internet地址的两种不同的表示方法。在叫法上应严格区分，不能搞混淆。地址的两种不同的表示方法。在叫法上应严格区分，不能搞混淆。4. 域名服务器和域名的解析过程域名服

30、务器和域名的解析过程 （1）域名）域名服务器服务器 l 为了用户使用和记忆方便，我们通常习惯使用域名来表示一台主机。为了用户使用和记忆方便，我们通常习惯使用域名来表示一台主机。但主机域名不能直接用于但主机域名不能直接用于TCP/IP的路由选择之中。当用户使用主机域名的路由选择之中。当用户使用主机域名进行通信时，必须首先将其映射成进行通信时，必须首先将其映射成IP地址，实现这种转换的主机我们称地址，实现这种转换的主机我们称为为域名服务器域名服务器（DNS Server）。）。l 域名服务器是一个基于客户机域名服务器是一个基于客户机/服务器的数据库，在这个数据库中，服务器的数据库，在这个数据库中，

31、每个主机的域名和每个主机的域名和IP地址是一一对应的。地址是一一对应的。 l 域名服务器域名服务器的主要功能是：回答有关域名、地址、域名到地址或地的主要功能是：回答有关域名、地址、域名到地址或地址到域名的映射的询问以及维护关于询问类型、分类或域名的所有资址到域名的映射的询问以及维护关于询问类型、分类或域名的所有资源记录的列表。源记录的列表。（2）域名的解析过程）域名的解析过程 l 将主机域名映射为将主机域名映射为IP地址的过程叫做地址的过程叫做域名解析域名解析。域名解析包括正向解。域名解析包括正向解析（从域名到析（从域名到IP地址）以及反向解析（从地址）以及反向解析（从IP地址到域名）。地址到

32、域名）。Internet的的域名系统域名系统DNS能够透明地完成此项工作。能够透明地完成此项工作。l 域名到域名到IP地址之间的转换具体可分为两种情况：一种是目标主机（要地址之间的转换具体可分为两种情况：一种是目标主机（要访问的主机）在本地网络，另一种当目标主机不在本地网络。访问的主机）在本地网络，另一种当目标主机不在本地网络。l 对于第一种情况，解析过程比较简单：对于第一种情况，解析过程比较简单： 首先，客户机向本地域名服务器发出域名解析的请求；首先，客户机向本地域名服务器发出域名解析的请求； 然后，本地域名服务器检查其管理范围内主机的域名，查出目标然后，本地域名服务器检查其管理范围内主机的