电子科学及其技术与导论10

第六章互联网与物联网“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材《电子信息科学与技术导论》第三版

提纲04-5月-2626.3接入Internet6.4移动互联网6.1互联网概述6.5物联网6.2

Internet工作原理6.7互联网+6.6工业互联网6.1

互联网概述04-5月-2631，互联网是什么？2，互联网的兴起

互联网为什么发展迅速？互联网是国家的重要基础设施，是社会运行的神经中躯，是企业数字化生产的工具、社会管理的工具，也是人们的通信工具。互联网为人们提供了友好的人人乐于接受的访问方式，是信息浏览平台、信息交互平台，也是工作平台；不仅向科学家、工程师和计算机专业人员提供信息资源，可进入千家万户，为广大群众服务。互联网促进了智能手机的普及，手机又推动了互联网的发展，促使互联网的业务从数据、到话音、到视频，已成为了名符其实的多媒体网络。1995年10月24日，“联合网络委员会”通过了一项决议，将“互联网”定义为全球性的信息系统：（1）通过全球性的唯一的地址逻辑地链接在一起。这个地址是建立在互联网协议(IP)或今后其他协议基础之上的。（2）可以通过传输控制协议和互联协议(TCP/IP)，或者今后其他接替的协议或与互联协议(IP)兼容的协议来进行通信。（3）可以让公共用户或者私人用户使用高水平的服务。这种服务是建立在上述通信及相关的基础设施之上的。

04-5月-264

互联网是划时代的，它不是为某一种需求设计的，而是一种可以接受任何新的需求的总的基础结构。互联网是一项正在向纵深发展的技术，是人类进入网络文明阶段或信息社会的标志。互联网早已突破了技术的范畴，正在成为人类向信息文明迈进的纽带和载体。互联网是人们生存和发展的基础设施，它直接影响着人们的生活方式。1，互联网是什么？04-5月-2652，互联网的兴起（1）Internet产生与发展

Internet最早来源于60年代美国国防部高级研究计划局的前身ARPA建立的ARPAnet。互联网基础结构发展的三个阶段：第一阶段：从单个网络ARPANET（阿帕网）向互联网发展的过程。第二阶段：建成了三级结构的互联网。它是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。第三阶段：逐渐形成了多层次ISP结构的互联网。

ISP：互联网服务提供者(InternetServiceProvider)

全球互联网用户数从1995年的3500万（占全球人口不到1%）上升到2021年的49亿（占全球人口的63%）。两年来，全球上网人口比疫情出现的2019年（41亿）增长了19.5%，新增加8亿网民（注：数据来自人民网研究院“中国移动互联网络发展报告（2022）”）04-5月-2662，互联网的兴起（续）（2）我国互联网发展

互联网在中国的发展历程可以大略地划分为三个阶段：第一阶段为1986.6－1993.3是研究试验阶段(E-mailOnly)在此期间中国一些科研部门和高等院校开始研究Internet联网技术，并开展了科研课题和科技合作工作。第二阶段为1994.4至1996年，是起步阶段（FullFunctionConnection）第三阶段从1997年至今，是快速增长阶段。截至2021年12月，我国网民规模达10.32亿，互联网普及率达73.0%。2021年，在线医疗、在线办公的用户规模增长明显，较2020年分别增长8308万、1.23亿；网上外卖、网约车的用户规模分别较2020年增长1.25亿、8733万；在线旅行预订、互联网理财、网络直播、网络音乐等应用的用户规模增长率在10%以上（注：数据来自“2022年CNNIC”第49次报告）。

04-5月-2676.2互联网（Internet）工作原理1，互联网的组成2，网络体系结构与协议3，Internet的地址4，Internet网络服务5，网络互连设备6，互联网面临的挑战7，IPv6(1)边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成。用来进行资源共享和通信。(2)核心部分：由网络和路由器组成。为边缘部分提供服务（连通性和交换）。（端系统）互联网1，互联网的组成互联网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成，而主机处在互联网的边缘部分。互联网核心部分中的路由器之间一般都用高速链路相连接，而在网络边缘的主机接入到核心部分则通常以相对较低速率的链路相连接。主机的用途是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息。路由器的用途则是用来转发分组的，即进行分组交换的。

1，互联网的组成（续）04-5月-26102，网络体系结构与协议（1）网络协议（Protocol）

网络通信协议为连接不同操作系统和不同硬件体系结构的互联网络提供通信支持，是一种网络通用语言。正如人们交谈时需要使用相同的语言一样，计算机与计算机之间的通信也需要使用一个共同遵守的规则和约定，称之为网络协议。网络协议是一整套、庞大和复杂的体系，为了方便描述、设计和实现，对协议采用了分层的结构，而相邻层间的界面则称为接口。分层的基本原则是，定义每一层向上一层提供服务，以保证每一层的功能相互独立，但不规定如何完成这些服务，这可为服务方法提供充分的灵活性。常见协议有X.25、TCP/IP、PPP、SLIP、FrameRelay等。04-5月-2611（2）网络的体系结构体系结构:是指计算机网络的分层概念模型、各层协议和层间接口的集合。1978年，国际标准化组织ISO推出基于分层概念的网络协议开发模型，称为开放系统互联参考模型OSI/RM（OpenSystemInterconnection/ReferenceMode）。模型分为七层，如图所示04-5月-2612（3）Internet的协议Internet采用的是TCP/IP协议。TCP/IP不是单一协议，而是一组用于计算机通信的协议族，其中TCP和IP是两个最重要的协议。TCP/IP协议族是唯一的一个异种网通信协议体系，它适用于连接多种机型，既可用于局域网，也可用于广域网，许多厂商的计算机操作系统和网络操作系统产品都采用或支持TCP/IP协议。TCP/IP协议在硬件基础上分为四个层次，自下而上依次是：网络接口层、网际层、传输层和应用层。它与前面讨论的OSI参考模型有着很大的区别，图6-2-2是TCP/IP与OSI的对应关系。应用层应用层DNS、SMTP、FTP、TFTP、TELNET表示层会话层传输层传输层TCP、UDP网络层网际层ICMP、IP、ARP、RARP数据链路层网络接口层Ethernet、TokenRing、ATM、FDDI等物理层OSI模型

TCP/IP

图6-2-2TCP/IP和OSI模型的对比04-5月-26133，Internet的地址

所有连接到因特网上的每一台计算机都必须要有自己的地址。

地址的表示方式有两种：IP地址、域名地址。我们把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。IP地址就是给每个连接在互联网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的32位的标识符。IP地址现在由互联网名字和数字分配机构ICANN(InternetCorporationforAssignedNamesandNumbers)进行分配。（1）分类IP地址将IP地址划分为若干个固定类。每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号host-id，它标志该主机（或路由器）。主机号在它前面的网络号所指明的网络范围内必须是唯一的。由此可见，一个IP地址在整个互联网范围内是唯一的。（1）分类IP地址（续）这种两级的IP地址结构如下：这种两级的IP地址可以记为：IP地址::={<网络号>,<主机号>}::=代表“定义为”32位网络号主机号各类IP地址的网络号字段和主机号字段net-id24位host-id24位net-id16位net-id8位0A类地址host-id16位B类地址C类地址011host-id8位D类地址1

1

1

0多播地址E类地址保留为今后使用1

1

1

101各类IP地址的网络号字段和主机号字段host-id24位net-id8位0A类地址net-id24位host-id8位C类地址011D类地址1

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0多播地址E类地址保留为今后使用1

1

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1net-id16位host-id16位B类地址01A类地址的网络号字段net-id为1字节各类IP地址的网络号字段和主机号字段host-id24位net-id16位net-id8位0A类地址host-id16位B类地址net-id24位C类地址011host-id8位D类地址1

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0多播地址E类地址保留为今后使用1

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101B类地址的网络号字段net-id为2字节各类IP地址的网络号字段和主机号字段net-id24位host-id24位net-id16位net-id8位0A类地址host-id16位B类地址C类地址011host-id8位D类地址1

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0多播地址E类地址保留为今后使用1

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101C类地址的网络号字段net-id为3字节各类IP地址的网络号字段和主机号字段host-id24位net-id8位0A类地址net-id24位C类地址011host-id8位D类地址1

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0多播地址E类地址保留为今后使用1

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1net-id16位host-id16位B类地址01A类地址的主机号字段host-id为3字节各类IP地址的网络号字段和主机号字段host-id24位net-id16位net-id8位0A类地址host-id16位B类地址net-id24位C类地址011host-id8位D类地址1

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0多播地址E类地址保留为今后使用1

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101B类地址的主机号字段host-id为2字节各类IP地址的网络号字段和主机号字段net-id24位host-id24位net-id16位net-id8位0A类地址host-id16位B类地址C类地址011host-id8位D类地址1

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0多播地址E类地址保留为今后使用1

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101C类地址的主机号字段host-id为1字节各类IP地址的网络号字段和主机号字段net-id24位host-id24位net-id16位net-id8位0A类地址host-id16位B类地址C类地址011host-id8位D类地址1

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0多播地址E类地址保留为今后使用1

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101D类地址是多播地址各类IP地址的网络号字段和主机号字段net-id24位host-id24位net-id16位net-id8位0A类地址host-id16位B类地址C类地址011host-id8位D类地址1

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0多播地址E类地址保留为今后使用1

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101E类地址保留为今后使用点分十进制记法10000000000010110000001100011111机器中存放的IP地址是32位二进制代码10000000000010110000001100011111每8位为一组采用点分十进制记法则进一步提高可读性1128

11331将每8位的二进制数转换为十进制数04-5月-26263，Internet的地址（续）表6-2-1分别表示了在A、B、C等各类网络中有效主机IP地址的范围。类型最低地址最高地址保留地址（注）A1．0．0．0126．0．0．010．0．0．0B128．0．0．0191．255．0．0172．16．0．0到172．31．0．0C192．0．1．0223．255．255．0192．168．0．0D224．0．0．0239．255．255．255

E240．0．0．0247．255．255．255

表6-2-1与每类IP地址对应的点分十进制数的范围及对应的保留地址划分子网的IP地址划分子网纯属一个单位内部的事情。单位对外仍然表现为没有划分子网的网络。从主机号借用若干个位作为子网号

subnet-id，而主机号host-id也就相应减少了若干个位。IP地址::={<网络号>,<子网号>,<主机号>}32位本地地址网络号主机号子网号（2）无分类编址CIDR

网络前缀

划分子网在一定程度上缓解了互联网在发展中遇到的困难。然而在

1992

年互联网仍然面临三个必须尽早解决的问题：(a)B类地址在1992年已分配了近一半，眼看就要在1994年3月全部分配完毕！(b)互联网主干网上的路由表中的项目数急剧增长（从几千个增长到几万个）。(c)整个IPv4的地址空间最终将全部耗尽。IP编址问题的演进1987年，RFC1009就指明了在一个划分子网的网络中可同时使用几个不同的子网掩码。使用变长子网掩码VLSM(VariableLengthSubnetMask)可进一步提高IP地址资源的利用率。在VLSM的基础上又进一步研究出无分类编址方法，它的正式名字是无分类域间路由选择CIDR(ClasslessInter-DomainRouting)。CIDR最主要的特点CIDR消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念，因而可以更加有效地分配IPv4的地址空间。CIDR使用各种长度的“网络前缀”(network-prefix)来代替分类地址中的网络号和子网号。IP地址从三级编址（使用子网掩码）又回到了两级编址。无分类的两级编址无分类的两级编址的记法是：CIDR使用“斜线记法”(slashnotation)，它又称为CIDR记法，即在IP地址面加上一个斜线“/”，然后写上网络前缀所占的位数（这个数值对应于三级编址中子网掩码中1的个数）例如：/24IP地址::={<网络前缀>,<主机号>}(4-3)32位网络前缀主机号CIDR地址块CIDR把网络前缀都相同的连续的IP地址组成“CIDR地址块”。/20表示的地址块共有212个地址（因为斜线后面的20是网络前缀的位数，所以这个地址的主机号是12位）。这个地址块的起始地址是。在不需要指出地址块的起始地址时，也可将这样的地址块简称为“/20地址块”。/20地址块的最小地址：/20地址块的最大地址：55全0和全1的主机号地址一般不使用。04-5月-2633（3）地址识别—掩码由于在Internet中每台主机的IP地址包含网络地址和主机地址两部份，为了使计算机能自动地从IP地址中分离出相应的部分，以识别接入网络上的每一台主机，需要专门定义一个网络掩码，也称子网掩码。通过掩码和IP地址进行逻辑运算就可以对IP地址进行分离和识别。A类、B类和C类IP地址的默认子网掩码，如图所示。04-5月-2634（4）特殊IP地址1）回送地址：指前8位为01111111(十进制的127)的IP地址2）子网地址：主机地址全为0的IP地址为子网地址，代表当前所在的子网。3）广播地址：主机地址为全1的IP地址为广播地址，向广播地址发送信息就是向子网中的每个成员发送信息。4）私有IP地址

私有IP就是在本地局域网上的IP，与之对应的是公有IP（在互联网上的IP）。随着私有IP网络的发展，为节省可分配的注册IP地址，有一组IP地址被拿出来专门用于私有IP网络，称为私有IP地址。私有IP地址范围：A:~55即/8B:~55即/12C:~55即/16

这些地址是不会被Internet分配的，它们在Internet上也不会被路由，虽然它们不能直接和Internet网连接，但通过技术手段仍旧可以和Internet通讯（NAT技术）。我们可以根据需要来选择适当的地址类，在内部局域网中将这些地址像公用IP地址一样地使用。04-5月-2635（5）域名地址

在Internet上，为了避免记忆数字表示的一长串IP地址，便引入了域名的概念。域名和IP地址的关系就像是一个人的姓名和他身份证号码之间的关系，显然，记忆一个人的姓名要比身份证号码容易得多。

域名常采用层次化的结构，每一层构成一个子域名，子域名间用圆点分隔。域名由INTERNIC（InternetNetworkInformationCenter）统一管理，该机构所选的最高层域划分如表6-2-2列出了部分顶级域名：域

名含

义COM商业组织EDU教育机构GOV政府机构MIL军队NET主要网络支持中心ORG其它组织机构INT国际组织国家（地区）代码每个国家或地区（按地理划分）表6-2-2最高层Internet域及其含义04-5月-26364，Internet网络服务（1）WWW服务（2）域名系统（3）

电子邮件(E-mail)服务（4）文件传输（FTP）服务04-5月-26375，网络互连设备（1）网络互连的基本概念(a)互连(Interconnection):是指网络在物理上的连接,两个网络之间至少有一条在物理上连接的线路,它为两个网络的数据交换提供了物资基础和可能性,但并不能保证两个网络一定能够进行数据交换,这要取决于两个网络的通信协议是不是相互兼容.(b)互联(internetworking):是指网络在物理和逻辑上,尤其是逻辑上的连接.（2）网络互连的目的网络互连的目的是使一个网络上的用户能访问其他网络上的资源，使不同网络上的用户互相通信和交换信息。这不仅有利于资源共享，也可以从整体上提高网络的可靠性。随着商业需求的推动，特别是Internet的深入人心，网络互连技术成为实现如Internet这样的在规模网络通信和资源共享的关键技术。04-5月-2638（3）网络互连的类型

（a）按网络的拓扑结构分类可以将网络分为：总线型网络、环型网络、星型网络、树型网络、网状型网络和混合型网络。如图6－2－7所示。网形网网孔网星型复合型环型总线型树型

图6-2-7

网络拓扑结构（b）按网络覆盖的地理范围分类按网络覆盖的地理范围的大小，我们可以把计算机网络分为局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）三种类型04-5月-2639（4）网络互连设备网络互连设备的种类繁多，基本的网络设备有：计算机、集线器、交换机、网桥、路由器、网关、网络接口卡（NIC）、无线接入点（WAP）、打印机和调制解调器，图6-2-8是典型的网络互连设备示例。网络接口卡（NIC）、中继器（Repeater）、集线器（Hub）、调制解调器（Modem）、网桥（Bridge）、交换机（Switch）、路由器（Router）、网关（Gateway）。04-5月-2640网络体系结构的挑战网络安全问题6，互联网面临的挑战网络内容监管问题7，IPv6IP是互联网的核心协议。互联网经过几十年的飞速发展，到2011年2月，IPv4的32位地址已经耗尽。ISP已经不能再申请到新的IP地址块了。我国在2014-2015年也逐步停止了向新用户和应用分配IPv4地址。解决IP地址耗尽的根本措施就是采用具有更大地址空间的新版本的IP，即IPv6。（1）IPv6的特点IPv6仍支持无连接的传送。所引进的主要变化如下：更大的地址空间。IPv6将地址从IPv4的32位增大到了128位。扩展的地址层次结构。灵活的首部格式。IPv6定义了许多可选的扩展首部。改进的选项。IPv6允许数据报包含有选项的控制信息，其选项放在有效载荷中。允许协议继续扩充。

支持即插即用（即自动配置）。因此IPv6不需要使用DHCP。支持资源的预分配。IPv6支持实时视像等要求，保证一定的带宽和时延的应用。IPv6首部改为8字节对齐。首部长度必须是8字节的整数倍。原来的IPv4首部是4字节对齐。（2）IPv6的地址IPv6数据报的目的地址可以是以下三种基本类型地址之一：(a)单播

(unicast)：传统的点对点通信。(b)多播

(multicast)：一点对多点的通信。(c)任播

(anycast)：这是IPv6增加的一种类型。任播的目的站是一组计算机，但数据报在交付时只交付其中的一个，通常是距离最近的一个。冒号十六进制记法在IPv6中，每个地址占128位，地址空间大于3.4

1038

。为了使地址再稍简洁些，IPv6使用冒号十六进制记法(colonhexadecimalnotation,简写为colonhex)。每个16位的值用十六进制值表示，各值之间用冒号分隔。例如：

68E6:8C64:FFFF:FFFF:0:1180:960A:FFFF在十六进制记法中，允许把数字前面的0省略。例如把0000中的前三个0省略，写成1个0。零压缩冒号十六进制记法可以允许零压缩

(zerocompression)，即一连串连续的零可以为一对冒号所取代。

FF05:0:0:0:0:0:0:B3

可压缩为：

FF05::B3注意：在任一地址中只能使用一次零压缩。点分十进制记法的后缀冒号十六进制记法可结合使用点分十进制记法的后缀，这种结合在IPv4向IPv6的转换阶段特别有用。例如：0:0:0:0:0:0:

再使用零压缩即可得出：::CIDR的斜线表示法仍然可用。例如：60位的前缀12AB00000000CD3可记为：

12AB:0000:0000:CD30:0000:0000:0000:0000/60或12AB::CD30:0:0:0:0/60（零压缩）或12AB:0:0:CD30::/60

（零压缩）IPv6地址分类地址类型二进制前缀未指明地址00…0（128位），可记为::/128。环回地址00…1（128位），可记为::1/128。多播地址11111111（8位），可记为FF00::/8。本地链路单播地址1111111010（10位）,可记为FE80::/10。全球单播地址（除上述四种外，所有其他的二进制前缀）IPv6地址分类未指明地址这是16字节的全0地址，可缩写为两个冒号“::”。这个地址只能为还没有配置到一个标准的IP地址的主机当作源地址使用。这类地址仅此一个。环回地址即0:0:0:0:0:0:0:1（记为::1）。作用和IPv4的环回地址一样。这类地址也是仅此一个。IPv6地址分类多播地址功能和IPv4的一样。这类地址占IPv6地址总数的1/256。本地链路单播地址

(Link-LocalUnicastAddress)有些单位的网络使用TCP/IP协议，但并没有连接到互联网上。连接在这样的网络上的主机都可以使用这种本地地址进行通信，但不能和互联网上的其他主机通信。这类地址占IPv6地址总数的1/1024。IPv6地址分类全球单播地址IPv6的这一类单播地址是使用得最多的一类。曾提出过多种方案来进一步划分这128位的单播地址。根据2006年发布的草案标准RFC4291的建议，IPv6单播地址的划分方法非常灵活。接口标识符(128–n–m)bit结点地址(128bit)接口标识符(128–n)bit子网前缀(nbit)子网标识符(mbit)全球路由选择前缀(nbit)IPv6单播地址的几种划分方法（3）从IPv4向IPv6过渡（续）向IPv6过渡只能采用逐步演进的办法，同时，还必须使新安装的IPv6系统能够向后兼容：IPv6系统必须能够接收和转发IPv4分组，并且能够为IPv4分组选择路由。三种向IPv6过渡的策略：使用双协议栈使用隧道技术网络地址转换技术双协议栈双协议栈(dualstack)是指在完全过渡到IPv6之前，使一部分主机（或路由器）装有两个协议栈，一个IPv4和一个IPv6。

双协议栈的主机（或路由器）记为IPv6/IPv4，表明它同时具有两种IP地址：一个IPv6地址和一个IPv4地址。双协议栈主机在和IPv6主机通信时是采用IPv6地址，而和IPv4主机通信时就采用IPv4地址。根据DNS返回的地址类型可以确定使用IPv4地址还是IPv6地址。双协议栈双协议栈IPv6/IPv4IPv6IPv6IPv4网络ABCDEF流标号：X源地址：A目的地址：F……

数据部分流标号：无源地址：A目的地址：F……

数据部分双协议栈IPv6/IPv4…IPv6数据报IPv6数据报源地址：A目的地址：F……数据部分源地址：A目的地址：F……数据部分IPv4网络使用双协议栈进行从IPv4到IPv6的过渡IPv4数据报IPv4数据报隧道技术在IPv6数据报要进入IPv4网络时，把IPv6数据报封装成为IPv4数据报，整个的IPv6数据报变成了IPv4数据报的数据部分。当IPv4数据报离开IPv4网络中的隧道时，再把数据部分（即原来的IPv6数据报）交给主机的IPv6协议栈。IPv6IPv6AF…IPv4数据报IPv4数据报源地址：B目的地址：EIPv6数据报双协议栈IPv6/IPv4流标号：X源地址：A目的地址：F……

数据部分IPv6数据报流标号：X源地址：A目的地址：F……

数据部分IPv6数据报源地址：B目的地址：EIPv6数据报隧道技术IPv4网络BCDE双协议栈IPv6/IPv4IPv4网络使用隧道技术进行从IPv4到IPv6的过渡网络地址转换技术04-5月-26

网络地址转换（NetworkAddressTranslator，NAT）技术是将IPv4地址和IPv6地址分别看作内部地址和全局地址，或者相反。例如，内部的IPv4主机要和外部的IPv6主机通信时，在NAT服务器中将IPv4地址（相当于内部地址）变换成IPv6地址（相当于全局地址），服务器维护一个IPv4与IPv6地址的映射表。反之，当内部的IPv6主机和外部的IPv4主机进行通信时，则IPv6主机映射成内部地址，IPv4主机映射成全局地址。NAT技术可以解决IPv4主机和IPv6主机之间的互通问题。04-5月-26576.3接入Internet1，主要接入技术2，网络故障的简单诊断命令04-5月-26581，主要接入技术（1）Internet接入方式电话线拨号ISDNxDSL

HFC光纤宽带无线网络

(2)网络互联设备

网络物理层互联设备数据链路层互联设备网络层互联设备——路由器应用层互联设备——网关

中继器集线器网桥交换机

用户计算机和用户网络接入Internet所采用的技术和接入方式的结构，统称为Internet接入技术。ISP（InternetServiceProvider）可分为两种：IAP（InternetAccessProvider，Internet接入提供商）以接入服务为主和ICP（InternetContentProvider，Internet内容提供商）提供信息服务。用户的计算机通过某种通信线路连接到ISP，借助于与国家骨干网相连的ISP接入Internet。04-5月-26591，主要接入技术（续）表6-3-1

Internet主要接入技术一览表Internet接入技术客户端所需主要设备接入网主要传输媒介传输速率（bps）窄带/宽带有线/无线特点电话拨号接入普通Modem电话线（PSTN）33.6K~56K窄带有线简单，方便，但速度慢，应用单一上网时不能打电话，只能接一个终端可能出现线路繁忙、中途断线等专线接入（DDN、帧中继、数字电路等）不同专线方式设备有所不同电信专用线路依线路而定兼有有线专用线路独享，速度快，稳定可靠但费用相对较高ISDN接入NT1、NT2，ISDN适配器等电话线（ISDN数字线路）128K窄带有线按需拨号，可以边上网边打电话数字信号传输质量好，线路可靠性高可同时使用多个终端，但应用有限ADSL（xDSL）ADSLModemADSL路由器网卡，Hub电话线上行1M下行8M宽带有线安装方便，操作简单，无须拨号利用现有电话线路，上网打电话两不误提供各种宽带服务，费用适中，速度快但受距离影响（3~5km），对线路质量要求高，抵抗天气能力差04-5月-26601，主要接入技术（续）表6-3-1

Internet主要接入技术一览表以太网接入及高速以太网接入以太网接口卡、交换机五类双绞线10M、100M、1000M、1G、10G宽带有线成本适当，速度快，技术成熟结构简单，稳定性高，可扩充性好但不能利用现有电信线路，要重新铺设线缆HFC接入CableModem机顶盒光纤+同轴电缆上行320K~10M下行27M和36M宽带有线利用现有有线电视网速度快，是相对比较经济的方式但信道带宽由整个社区用户共享，用户数增多，带宽就会急剧下降安全上有缺陷，易被窃听适用于用户密集型小区光纤FTTx接入光分配单元ODU交换机，网卡光纤铜线（引入线）10M、100M、1000M、1G宽带有线带宽大，速度快，通信质量高网络可升级性能好，用户接入简单提供双向实时业务的优势明显但投资成本较高，无源光节点损耗大电力线接入电力线宽带有线电力网覆盖面广目前技术尚不成熟，仍处于研发中无线接入卫星通信卫星天线和卫星接收Modem卫星链路依频段、卫星、技术而变兼有无线方便，灵活具有一定程度的终端移动性投资少，建网周期短，提供业务快可以提供多种多媒体宽带服务但占用无线频谱，易受干扰和气候影响传输质量不如光缆等有线方式移动宽带业务接入技术慢慢成熟LMDS基站设备BSE，室外单元、室内单元，无线网卡高频微波上行1.544M下行51.84M~155.52M宽带移动无线接入移动终端无线介质19.2K，144K，384K，2M4G：10-100M5G：1-10G兼有04-5月-2661（1）

IPconfig命令，主要用于查看本机网络配置信息。主要参数：无参数。显示IP地址和子网掩码、默认网关。/a显示所有参数等价/?/all显示所有网络配置情况/renew重新向DHCP服务器申请IP地址/release释放本机IP地址Win98和Winme系统使用“Winipcfg”，它是图形化界面。（2）

Ping命令，主要用于检查两个网络设备之间线路是否畅通以及通信是否稳定，也可以用于自检（依赖目标主机软件环境）。主要参数情况：－t校验与指定计算机的连接，直到用户中断，用于检查通信质量。－a将地址解析为计算机名。其他类似命令：pathping（3）

Nslookup命令：没有参数，主要用于检查域名和IP地址之间的对应关系。格式：nslookup域名（或IP）2，网络故障的简单诊断命令04-5月-26626.4移动互联网2，移动互联网的体系架构3，移动互联网的接入4，移动互联网的业务组成1，移动互联网概述5，移动互联网的发展趋势04-5月-2663移动互联网（MobileInternet简称MI）:是移动通信网和互联网的融合。以宽带IP为技术核心，可以同时提供语音、数据、多媒体等业务的开放式基础电信网络；从终端的定义：是一种通过智能移动终端，采用移动无线通信方式获取业务和服务的新兴业务，包含终端、软件和应用三个层面。终端层包括智能手机、平板电脑、电子书、MID等；1，移动互联网概述移动互联网的特点：（1）高便携性；（2）相对隐私性：互联网下，PC端系统的用户信息是可以被搜集的。而移动通讯用户上网显然是不需要自己设备上的信息给他人知道甚至共享；（3）应用轻便。

移动互联网继承了移动通信随时、随地、随身和互联网分享、开放、互动的优势，将互联网延伸至任何可移动通信终端。04-5月-26642，移动互联网的体系架构移动互联网是由移动终端、接入网络和移动核心网三部分组成，如图所示移动互联网参考模型如图所示，各种应用APP通过开放的应用程序接口API获得用户交互支持或移动中间件支持；互联网协议簇负责网络层到链路层的适配功能；操作系统完成上层协议与下层硬件资源之间的交互；硬件\固件则指组成终端和设备的器件单元。移动核心网Internet无线信号收发PON,OTNPTN,WDM网关、协议转换3G5GWiFiWiMaxLiFi4G04-5月-2665（2）无线城域网(WMAN)是一种新兴的适合于城域接入的技术，以IEEE802.16标准为基础，常被称为WiMAX(全球微波互联接入)网络。（3）无线局域网(WLAN)（4）无线MESH网络(WMN)是一种自组织、自配置的多跳无线网络技术，MESH路由器通过无线方式构成无线骨干网，少数作为网关的MESH路由器以有线方式连接到互联网。（1）移动通信网络，经历了1G、2G、3G、4G时代，正在大力部署5G网络，并在加快研发5G技术的应用。（5）小范围的无线个域网(WPAN)，以IEEE802.15为基础，被称为接入网的“附加一公里”。蓝牙(Bluetooth)是目前最流行的WPAN技术3，移动互联网的接入04-5月-26664，移动互联网的业务组成结合移动通信与互联网功能而进行的有别于固定互联网的业务创新，这是移动互联网业务发展方向，主要业务体系如图所示：04-5月-2667（2）移动终端解决方案多样化（3）网络浏览Web化（1）网络接入技术多元化5，移动互联网的发展趋势（4）基本智能化

（5）移动搜索是主要应用

（6）应用服务取代技术创新成为新的产业特征

04-5月-26686.5物联网2，物联网的起源与发展3，物联网相关概念的界定及比较5，物联网的体系结构1，物联网概述6，

物联网关键技术7，物联网相关产业体系8，物联网技术和标准化现状9，物联网应用实例10，物联网发展面临的挑战4，物联网的组成04-5月-2669物联网就是物物相连的互联网“Internetofthings（IoT）”。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。1，物联网概述（1）物联网的概念物联网的概念接入网条码二维条码RFID射频识别传感器网全球卫星定位接入WiFi，蓝芽及短距离无线接入网物联网互联网国际电信联盟(ITU对物联网做了如下定义：通过二维码识读设备、射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。物联网的概念模型如图所示：物联网应该具备三大特征：全面感知、可靠传送、智能处理。物联网可以分为多种类型，常见分类是：（1）私有物联网、（2）公有物联网（3）社区物联网、（4）混合物联网（5）医学物联网、（6）建筑物联网04-5月-26712，物联网的起源与发展（1）物联网的起源:1991年,美国麻省理工学院（MIT）的KevinAsh-ton教授首次提出物联网的概念。1995年比尔盖茨在《未来之路》一书中也曾提及物联网。1999年美国麻省理工学院建立了“自动识别中心（Auto-ID）”，提出“万物皆可通过网络互联”。2003年美国《技术评论》提出传感网络技术将是未来改变人们生活的十大技术之首。2004年日本总务省（MIC）提出u-Japan计划，2005年11月17日，在突尼斯举行的信息社会世界峰会（WSIS）上，国际电信联盟（ITU）发布《ITU互联网报告2005：物联网》，引用了“物联网”的概念。2006年韩国确立了u-Korea计划，在中国，2009年11月在北京大学举行的第二届中国移动政务研讨会“知识社会与创新2.0”提出移动技术、物联网技术的发展代表着新一代信息技术的形成……（2）物联网发展现状。参与物联网标准制定的国际化组织有ETSITCM2M，ITU-TUSN,，ISO/IECJTC1WG7(WorkingGrouponSensorNetworks)，IETFEPCglobal等，有各种物联网的项目。。。（3）物联网发展趋势。报告《InternetofThingsin2020》预测，未来物联网的发展将经历四个阶段：①2010年之前社会开始接受RFID，②2010~2015年物体互联；③2015~2020年物和物之间交互综合到应用中，④2020年之后物体进入全智能化。04-5月-26723，物联网相关概念的界定及比较（1）物联网与互联网的区别（a）物联网借用互联网传送信息，它不一定是互联网的必然延伸。（b）物联网有明确的应用目的，不同的物联网的传感器、采集的数据、数据接口可以不同；互联网是公网，地址、数据、接口协议必须符合国际规范。（c）互联网与物联网在接入方式上不同。（d）物联网和互联网的业务功能不同。互联网服务于全社会，物联网主要服务于产业、行业的应用目标。04-5月-2673（2）传感网、物联网和泛在网之间的关系表6-5-1传感网、物联网和泛在网相关概念的比较功能分类定义终端基础网络通信对象传感网实现传感器的互联和信息的收集传感器

物与物物联网将各种信息传感设备(如RFID、红外传感器、GPS、激光扫描器等)与互联网结合,实现对所有物品的智能化识别与管理传感器、RFID、二维码、内置移动通信的各种模块一个或多个基础网络物与物、人与物泛在网通过网络的泛在互联,实现物与物、人与物、人与人之间按需的信息获取、传递、储存、认知、分析、使用等服务，强调人机自然交互、异购网络融合和智能应用RFID、二维码、内置移动通信的各种模块、手机、上网卡等所有网络物与物、人与物、人与人4，物联网的组成物联网从其系统组成来看，可以把它分为硬件平台和软件平台两大系统。（1）物联网硬件平台组成物联网是以数据为中心的面向应用的网络，主要完成信息感知、数据处理、数据回传及决策支持等功能，其硬件平台可由传感器网络、核心承载网和信息服务系统等部分组成，物联网硬件平台组成示意图如图6-5-2所示。4，物联网的组成（续）（2）物联网软件平台组成软件平台是物联网的神经系统。物联网软件平台建立在分层的通信协议体系之上，通常包括数据感知系统软件、中间件系统软件、网络操作系统（包括嵌入式系统），以及物联网管理信息系统（ManagementInformationSystem，MIS）等。04-5月-26765，物联网的体系结构物联网的体系结构分为感知层、网络层、应用层三个大层次，如图所示：04-5月-26776，物联网关键技术（1）传感器技术（2）RFID（RadioFrequencyIdentification）标签（3）条形码：是一种信息的图形化表示方法，可以把信息制作成条形码，然后用相应的扫描设备把其中的信息输入到计算机中（4）软件和算法：面向服务的体系架构(Service—orientedArchitecture，SOA)（5）信息和隐私安全技术：安全和隐私技术包括安全体系架构、网络安全技术等。（6）云计算技术：基础架构即服务、平台即服务、软件即服务。（7）无线传输技术：主要无线传输技术的特点如表6-5-2所示：6，物联网关键技术（续）（8）嵌入式系统技术04-5月-26797，物联网相关产业体系物联网相关产业是指实现物联网功能所必需的相关产业集合，从产业结构上主要包括服务业和制造业两大范畴，如图所示：04-5月-26808，物联网技术和标准化现状（1）全球物联网技术和标准化现（a）技术现状。感知技术：以传感器为代表的感知技术是发达国家重点发展的核心技术，RFID技术：目前RFID应用以低频和高频标签技术为主，超高频技术具有可远距离识别和低成本的优势，有望成为未来主流。通信和网络技术：近距离无线通信技术目前面临多种技术并存的现状，其中IEEE802.15.4技术影响较大。广域无线接入以蜂窝移动通信技术为代表，国际上正在开展核心网和无线接入M2M增强技术研究。微机电系统技术：MEMS综合了设计与仿真、材料与加工、封装与装配、测量与测试、集成与系统技术等，处于初期发展阶段。软件和算法：物联网中间件技术方面，国外软件巨擘占据主导地位。SOA已成为软件架构技术主流发展趋势，国际上尚没有统一的概念和实施模式。（b）标准化。国际上针对不同技术领域的标准化工作早已开展。由于物联网的技术体系庞杂，因此物联网的标准化工作分散在不同标准化组织，各有侧重。04-5月-26818，物联网技术和标准化现状（续）（2）我国物联网技术和标准化现状（a）技术现状。我国在传感器、RFID、网络和通信、智能计算、信息处理等领域的技术研究能力不断提升，技术创新能力也取得了一定突破。但是我国在物联网核心技术上与国外发达国家还存在一定的差距，部分技术领域没有掌握核心技术，长期受制于人；大部分技术领域落后于国际先进水平，以跟随为主，处在产业链低端。（b）标准化。我国物联网的标准化工作刚刚起步，标准化体系尚未形成。我国相关研究机构和企业积极参与物联网国际标准化工作，在ISO/IEC、ITU-T、3GPP等标准组织取得了重要地位。我国有多个标准化组织开展物联网标准化工作，我国物联网标准化工作得到了业界的普遍重视。04-5月-26829，物联网应用实例可以说物联网应用已十分普遍，如汽车路桥不停车电子收费系统ETC（ElectronicTollCollection）、智能物流、智能小区和环境监控等都是物联网的应用实例。（1）传感器图6-5-4湿度传感器图6-5-5RFID实物图例04-5月-26839，物联网应用实例（续）（2）物联网实例

畜牧溯源：给放养的牲畜中的每一只羊都贴上一个二维码，这个二维码会一直保持到超市出售的肉品上，消费者可通过手机阅读二维码，知道牲畜的成长历史，确保食品安全。我国已有10亿存栏动物贴上了这种二维码。畜牧溯源的示意图如图所示：

个人保健：人身上可以安装不同的传感器，对人的健康参数进行监控，并且实时传送到相关的医疗保健中心，如果有异常，保健中心通过手机，提醒您去医院检查身体。对人的健康参数进行监控的示意图如图所示：

智慧环境图6-5-8智慧环境系统组成图智慧环境是利用信息技术，构建的一种全面感知生活基磷环境的物联网系统。能实时采集、传输、分析和存储数据，可实现决策智能化，以提升居民生活质量和舒适度为目的。

智慧农业图6-5-9智慧农业系统示意图物联网智慧农业是农业发展与生产的高级阶段，是发展现代信息化高水平农业生产战略性决策。04-5月-26869，物联网应用实例（续）（3）智能家居：智能家居系统是为了让家居生活更加安全、舒适和高效。智能家居不仅具有传统的居住功能，还能提供舒适安全、高效节能、高度人性化的生活空间。智能家居系统的主要功能模块如图所示04-5月-268710，物联网发展面临的挑战技术标准管理平台问题行业管理、政策法规

成本问题

安全性问题04-5月-26886.6工业互联网2，

“工业互联网”的概念3，工业互联网的体系架构4，工业互联网的应用1，发展背景1，发展背景

近年来，新一轮科技革命和产业变革快速发展，互联网由消费领域向生产领域快速延伸，工业经济由数字化向网络化、智能化深度拓展，互联网创新发展与新工业革命形成历史性交汇，催生了工业互联网。互联网正从人与人连接的时代进入到万物互联的时代，不断开创发展新局面。互联网创新发展与新工业革命正处于历史交汇期，互联网从消费领域向生产领域、从虚拟经济向实体经济快速延伸，制造业加速向数字化、网络化、智能化深度拓展，平台化设计、个性化定制、服务化延伸等新业态新模式不断涌现。工业互联网正在成为推动互联网、大数据、人工智能等新一代信息技术和实体经济融合发展的突破口。2，

“工业互联网”的概念工业互联网（IndustrialInternet）是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态，通过对人、机、物、系统等的全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了实现途径，是第四次工业革命的重要基石。与消费互联网相比，工业互联网有着诸多本质不同。一是连接对象不同。消费互联网主要连接人，场景相对简单。工业互联网连接人、机、物