计算机网络基础（第2版）Ch11z

第11章

Internet与应用本章主要内容Internet的概念、管理，IP地址的构成及分类、特殊IP地址、子网及子网掩码、域名系统，Internet的连接方法，Internet提供的主要服务，我国Internet的发展及应用，Intranet的概念、组成和应用，下一代Internet简介。本章要求了解Internet的概念及管理了解Intranet的概念、组成和应用掌握Internet的基本知识和Internet的连接方法掌握IP地址的意义、组成与分类了解子网及子网掩码的概念及应用了解我国Internet的发展及应用了解域名系统结构及应用熟练使用Internet提供的各项服务本章分为七小节：11.1Internet概述11.2IP地址和域名11.3Internet接入技术11.4Internet服务11.5我国Internet的发展及应用11.6Intranet网络11.7下一代Internet1.关于InternetInternet是采用了TCP/IP通信协议、由世界上许许多多不同类型和规模的主机和网络组成的一个当今规模最大、最具影响力的特大型国际性网络，是成千上万信息资源的总汇，这些资源分布在世界各地的数千万台计算机上。11.1Internet概述美国联邦网络理事会定义Internet为：一个全球性的信息系统；它是基于Internet协议（IP）及其补充部分的全球的一个由地址空间逻辑连接而成的信息系统；它通过使用TCP／IP协议组及其补充部分或其他IP兼容协议支持通信；它公开或非公开地提供使用或访问存放于通信和相关基础结构的高级别服务。简言之，Internet是指主要通过TCP／IP协议将世界各地的网络连接起来实现资源共享、提供各种应用服务的全球性计算机网络，我们一般称之为因特网或互联网。今天Internet的发展已远远超过了作为一个网络的含义，它是一个信息社会的缩影。综上所述，Internet应包括三方面内容：(1)基于TCP/IP协议集的国际性互联网络；(2)网络用户的集合。用户使用其资源，同时也为其发展壮大贡献力量；(3)所有可被访问和利用的信息资源的集合。2.Internet的发展Internet起源于ARPANET，中间经过了NSF(美国国家科学基金会)网络的发展及TCP/IP协议的成熟。最后形成了公共互联网Internet。自20世纪90年代初Internet进入中国，随着PC价格的下降、网络接入设备的增多、基础设施的加强等都大大推动了Internet在中国的应用和发展，到2003年年底，中国的Internet用户已经达到了6,950万。据估计，到2005年底，中国网民的数量将达到1亿。除了ChinaNet、CerNet等InternetISP之外，各城市和地区还有很多家InternetISP。11.2IP地址和域名1.IP地址(1)IP地址的功能IP地址是入网主机/网络的唯一标识，它可用来确定节点在网络中的位置。IP地址是唯一的Internet上的通信地址，是全球认可的通信地址格式，是运行TCP/IP协议的唯一标识符。(2)IP地址的组成、分类和表示目前使用的IPv4版本的IP地址是由32位二进制位(4个字节)组成，分别表示主机所在的网络地址和本机在该网络中的地址标识(网络号和主机号)。32位码的IP地址用“点分十进制法”表示，体现给用户。如上海交大校园网的某主机地址是：

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上海交大饮水思源BBS的IP地址是：

14IP地址分为五类：A、B、C、D和E类A类IP地址：左边第一个字节表示网络号，其第1位为“0”，另7位是网络标识，后三字节24位是主机标识。A类IP地址的第一个十进制数字范围是：0--127B类IP地址：两个高字节表示网络号，其第1、2位为“10”，另14位是网络标识，后两字节的16位是主机标识。B类IP地址的第一个十进制数字范围是：128--191C类IP地址：左3个字节表示网络号，第1个字节的左3位为“110”，另21位是网络标识，后1字节的8位是主机标识。C类IP地址的第一个十进制数字的范围是：192—223D类、E类地址类推，D类地址是广播地址，E类地址是保留地址。0网络标识(7位)主机标识（24位）10网络标识（14位）主机标识（16位）110网络标识（21位）主机标识（8位）1110组播地址（28位）11110保留（27位）IP地址的分类A类地址B类地址C类地址D类地址E类地址(3)特殊的IP地址IP地址全为“0”时，代表本网络本主机；网络号全为“0”表示本网络，不同的主机号表示本网络上的不同主机；主机号全为“0”，表示一个网络本身；IP地址全为“1”的IP地址为有限广播地址，有网络号而主机号全为“1”的IP地址为直接（特定）广播地址；第127号IP地址是保留地址(回送地址)，仅用于测试而不用于网络数据传输。2.子网及子网掩码为了①提高IP地址的利用率和②便于网络维护和多网之间的路由管理，采用子网寻址技术。即将主机表示位的一部分做为本网的子网，增加了网络数，并利用子网掩码来表示网络的具体划分。把一个网络划分为多个子网，要求每个子网使用不同的网络标识IP。通过向主机位借位的方式进行子网划分，使得由原来的网络位和主机位两部分组成的IP地址，变为由“网络位+子网位+主机位”三部分组成。可利用“子网掩码”来表示子网的具体划分。子网掩码是一个与IP地址对应的32位二进制数，它用于屏蔽IP地址的一部分，区别IP地址中哪些位表示网络位/子网位，哪些位表示主机位，并可说明IP地址是在本地网上还是在远程网上。

将IP地址中的网络位和子网位都用“1”表示，主机位都用“0”表示，即可得到其子网掩码。如A、B和C类地址所对应的缺省子网掩码分别为：

如果一个IP网络中设有子网，则子网位就借用主机位的前几位来表示，借用的位数越多，所表示的子网的数量也越多。如借用1位主机位作子网位，就可表示2个子网，借用2位主机位作子网位，即可表示4个子网，借用3位主机位作子网位，即可表示8个子网，……。

例如：对于B类网络，若借用主机位的3位作子网位，可有8个子网地址，每个子网还有13位作主机位，最多有8,192（213）个主机地址。该子网掩码为，其子网及IP地址的分配如下：

掩码的子网IP地址分配如下：

号子网的IP~55

号子网的IP~55

号子网的IP~55

号子网的IP~55

号子网的IP~55

号子网的IP~55

号子网的IP~55

号子网的IP~55可用子网掩码来判断任意两个IP地址是否属于同一子网。判断时将两个IP地址分别与子网掩码以二进制方式进行逻辑“与”运算，两个运算结构如果一致，则表示这两个IP地址属于同一个子网，否则，不属于同一个子网。如判断5和6两个IP地址是否在一个子网中。101101100111101101110000001001006地址11111111111111111110000000000000子网掩码10110110011110110110000000000000“与”运算结果182123960两IP地址是否属于同一子网的判断101101100111101101100010000110015地址11111111111111111110000000000000子网掩码10110110011110110110000000000000“与”运算结果182123960例1：判断5和6两个IP地址是否在一个子网中。先分别将两个IP分别与子网掩码相“与”。经“与”运算可知，两个IP地址是属于同一子网，第号。前者是该子网的第537（二进制为1000011001）号主机，后者是该子网的第4,132（二进制为1000000100100）号主机。例2：5和6两个IP地址就不属于同一子网，因为两IP地址分别与子网掩码相“与”的两个结果不同，它们分别属于和两个子网（具体计算可由读者自己进行）。如这样，两个属于不同子网的IP地址的主机，必须通过路由器来交换信息。连接若干网络的路由器，在各个网络上都对应有一个IP地址，即同一设备连接多个网络时，各网络都要为该设备分配一个该网络的IP地址。下图就是一个路由器连接两个子网，则该路由器就有两个IP地址：和.。。。。。。。。。。。。5454128号子网96号子网路由器连接的一个B类网络的两个子网在有子网的IP网络中，如两个主机属于同一个子网，则它们之间可直接进行信息交换，而无需经过路由器；如两个主机属于不同的子网，则它们之间就要通过路由器进行信息的交换。总之，子网掩码的作用就是屏蔽掉IP地址中的主机号，而保留其网络号和子网号，以便于路由器寻址。另外需要说明的是，同一个子网中两个主机的子网掩码相同，但有相同子网掩码的两个主机不一定在一个子网上。

3.域名系统(1)DNS概念：域名系统DNS：将域名翻译为IP地址的软件系统。域名服务器DNS：专门进行域名服务的服务系统。(2)域及域名结构：Internet中域采用层次化、分布式和面向C/S模式的管理机制。域名结构为层次结构(树型)：主机名.单位名.类型名.最高域名。域名服务系统为树型结构…………Internet域名服务器根域名服务器net域名服务器服务器263.net服务器edu域名服务器mil域名服务器com域名服务器服务器服务器(3)域名解析：域名解析就是将域名(主机名)转换为IP地址的过程。常用的域名解析方法有递归解析和反复解析两种。域名解析将用户指定的域名映射到负责该域名管理的服务器的IP地址，从而可以和该域名服务器进行通信，获得域内主机的信息。域名解析是由一系列域名服务器来完成的。这些域名服务器是运行在指定主机上的软件，能够完成从域名到IP地址的映射。例：

IP地址解析过程：①本地DNS服务器发送“解析”请求，如本地DNS服务器知道对应的IP地址，则直接返回IP地址，否则：②向根域名服务器查询的地址，根名字服务器返回cn名字服务器的IP地址；③本地DNS再向cn的名字服务器查询同样的问题，返回名字服务器的IP地址；④本地DNS从的名字服务器处获得名字服务器的IP地址；⑤本地DNS系统从的名字服务器获得的IP地址。11.3Internet的接入从用户数量看，Internet接入一般分为单机接入和网络接入两种方式。单机接入一般比较直观，只需按某种方法将计算机接入Internet即可；而网络接入比较复杂，它一般是团体用户在拥有内部网的情况下实现与Internet的连接，从而实现各种各样的网络服务。常用的具体的接入Internet的方式主要有：通过LAN接入、通过Modem--电话线接入、通过仿真终端方式接入、通过专线ISDN接入通过DDN接入、通过ADSL接入和通过无线方式接入等。1.通过LAN接入：用户连接在某LAN上，该LAN的服务器是Internet上的主机，用户通过LAN服务器接入Internet。该类接入时用户必备的条件：网卡、ODI/NDIS驱动程序和TCP/IP协议。采用这种方法，可以实现最快、最完整的连接。这种接入方法的主要缺点是成本高，成本包括专用线的费用、本地站硬件的费用和网络互连设备（如路由器）的费用。这种方法通常不适合于单个用户，但较适合团体用户，如网吧、小型校园网等。2.通过Modem--电话线接入

这种方法要求用户通过一个Modem连接电话线，再连到一个Internet服务提供商ISP的主机系统或LAN访问服务器上，该主机再用有线方式连入Internet。Modem是一个数字信号和模拟信号之间的转换设备。通过Modem--电话线连接Internet的方式要求用户系统要运行某种串行通信协议SLIP或PPP。该类接入时用户必备的条件：电话线、MODEM、TCP/IP协议和SLIP/PPP软件、用户帐户。3.通过ISDN接入：ISDN提供了基本速率144kbps接口，该接口又叫2B+D接口，即它是由两个B信道和一个D信道组成，因此该接口速率是144Kbps。目前通过ISDN入网的用户数据速率可达128kbps（两个B信道容量）。ISDN可实现用户端的数字信号进网，可用同一个网络承载各种话音或非话音业务。基本速率主要用于家庭或小企业用户接入ISDN网络。我国在20世纪90年代初建成了第一个ISDN模型网，并于1996年正式向用户提供ISDN业务，俗称“一线通”。4.通过DDN接入：DDN作为一个专用网，用户通过Modem接入DDN；通过DDN的数据终端设备接入DDN；通过用户集中器接入DDN；通过模拟电路接入DDN和通过E1数字电路接入DDN。5.通过ADSL接入：ADSL是非对称数字用户线路，它以电话线为传输介质，可在一对铜线上支持上行速率640Kbps~1Mbps、下行速率1Mbps~8Mbps的非对称传输。有效传输距离在3~5km范围以内。使用该方式接入Internet时，用户除需PC机、网卡和电话线外，还需要准备的硬件设备有ADSLModem和分离器；软件有：Windows95/98/XP等操作系统和TCP/IP协议，并对IP地址、DNS和网关参数等进行设置，完成软件的安装。11.4Internet服务Internet为用户共享信息资源和相互通信提供了一系列的网络服务。其中Internet提供的主要服务有电子邮件(E-Mail)服务、远程登录(Telnet)服务、文件传输(FTP)服务、WWW服务、电子公告板(BBS)服务。1.远程登录服务远程登录服务可使用户很方便地通过Internet使用远程主机上的各种资源。利用远程登录协议Telnet可将用户计算机变为某一远程主机的仿真终端，通过该主机接入Internet。用户可使用自己在远程登录服务器上的帐户进行登录，也可使用远程服务器提供的公开帐户进行登录。一旦登录成功，用户就象远程主机的本地终端一样使用主机的各种资源。远程登录服务的工作过程也符合C/S模式。远程登录协议Telnet是TCP/IP的应用层协议。Telnet服务过程有：用户从本地机进行远程登录，建立连接；用户通过本地机将指令传输给远程主机；远程主机接受并执行用户命令，结果显示给本地机。2.电子邮件服务电子邮件E-mail是一种通过计算机网络与其他用户进行联系的快速、简便、高效和廉价的现代化通信手段。是Internet中应用最广泛的服务之一。使用E-mail必须首先拥有一个电子邮箱，它是由E-mail服务提供者为其用户建立在E-mail服务器磁盘上专用于电子邮件的存储区，并由E-mail服务器进行管理。用户使用E-mail客户软件在自己的电子邮箱里收发电子邮件。

电子邮件系统的工作过程采用C／S模式，发送方为客户方，接收方为服务器方。发送方把一封电子邮件发送给收件人，接收方的邮件服务器接收到邮件后，先将其保存在收件人的电子信箱中。当收件人的计算机连接到服务器上后，就会看到服务器有新邮件到来的通知，此时用户就可查收邮件了。

SMTP：TCP/IP协议集的应用层协议。通过建立客户机与远程主机上SMTP服务器之间端到端连接，实现不同计算机之间的邮件传输。POP协议：用户从邮件服务器接收邮件时使用的协议。POP3SMTPSMTP收信者发信者邮件服务器邮件服务器电子邮件系统工作过程及相应协议3.文件传输服务：文件传输是用户从Internet获取丰富信息资源的重要方法。该服务是由TCP/IP应用层协议FTP支持，FTP可将文件从一台机上可靠地传输到另一台机上。下载上传Internet客户机FTP服务器文件传输工作过程FTP是一种基于客户／服务器模式的服务系统。FTP客户程序必须与远程的FTP服务器建立连接并登录后，才可进行文件传输。FTP服务器可向用户提供非匿名服务和匿名服务。通常一个用户需在FTP服务器上进行注册，即建立帐号并拥有合法的用户名(非匿名)和密码，才可进行有效的FTP连接和登录。用户在访问FTP服务器前要先登录，登录时要求用户给出其在FTP服务器上的合法帐号和密码。只有登录成功的用户才可访问该FTP服务器，并对授权的文件进行查阅和传输。

但这种非匿名方式限制了Internet上资源的应用。为此，Internet上多数FTP服务器都提供了一种匿名FTP服务。匿名FTP服务是提供服务的机构在FTP服务器上建立一个公开帐户，一般名为Anonymous。任何用户都可使用该用户名与提供这种匿名FTP服务的主机建立连接，并共享这个主机对公众开放的资源。

4.WWW服务：WWW是一种交互式图形用户界面的Internet服务，具有强大的信息功能，也是发展最快、最受用户欢迎的服务。WWW服务上涉及超文本、超媒体等重要概念。超文本：传统文本的信息组织具有顺序性；计算机信息系统用户界面是菜单形式；而超文本是将菜单信息模式集成于文本信息中，是集成化的菜单系统。在超文本中，文本和文本层叠链接，循环链接，其最大特点是无序性。超媒体：多媒体信息是指文本信息和语音、图像、视频等多种信息形式。在多媒体信息浏览中引入超文本概念，就构成了超媒体。即在看文本信息时，又可以听音乐、看动画。WWW：环球信息网、Web网，是以超文本标记语言HTML与超文本传输协议HTTP为基础，提供Internet服务的信息浏览系统。WWW同样采用C/S工作模式。HTTP：Internet上传输超文本或超媒体信息的协议，也是TCP/IP应用层协议之一。该协议也采用C/S工作模式。服务器可以是一个或多个，可以是WWW服务器，也可以是其他类型服务器。HTTP的工作过程包括：建立连接、发出请求、服务器响应、关闭连接。WWW不仅支持基于HTTP协议的服务，也支持FTP、Telnet、Gopher、WAIS等Internet服务。URL：统一资源定位器，URL可标明Internet上信息资源的位置。URL由三部分组成：协议类型://主机名/路径及文件名。如：http:///xxx.html主页：一种特殊的Web页，个人或机构的基本页面，通常是第一页，它是网站的入口点，包含文字、表格、图像、动画和视频等信息，该页包括很多链接。5.电子公告牌(BBS)服务BBS是Internet上一种休闲性信息服务系统。Internet的BBS对Internet用户扮演着与日常生活中的普通公告牌一样的角色，它允许每个人发表（张贴）自己的见解供他人阅读。Internet提供对上万个电子公告牌的访问，每个公告牌包含一个特定的话题和正在进行的讨论。BBS的主要功能有信息公布、分类讨论、收发电子邮件、在线聊天、在线游戏和个人资料箱等。BBS论坛为广大网友提供了自由发表言论和互相交流的场所，已经成为Internet吸引新用户的主要热点之一。BBS服务也采用客户机/服务器模式。登录BBS的方法有两种：Telnet或WWW。WWW方式较简单，只需在地址栏中输入BBS站点的IP地址即可。例如“饮水思源”BBS服务站点的地址是。在WWW方式下，BBS操作简单，界面清晰。1.我国Internet的发展我国第一次与国外通过计算机和网络进行通信是在1983年中国高能物理研究所与欧洲CERN直接建立了通信连接，实现了两个节点间的电子邮件传输。此后我国就加快了国家信息基础设施的建设。11.5我国Internet应用在1992年后的3-5年时间内，我国先后建立了中国科学技术网CASNET、中国教育与科研网CERNET、中国公用计算机互联网CHINANET、国家公用经济信息通信网GBNET(也称金桥网)等著名的计算机网络，它们并作为我国的ISP与Internet想连。除以上网络外，我国还建立的中国数字数据网ChinaDDN、中国公用帧中继网ChinaFRN等网络。2.我国Internet的发现状国内已建立的互联网络（ISP），分别由信息产业部、教育部和中国科学院管理。因此，这些网络在中国的Internet中分别扮演不同领域的主要角色，为我国的经济、文化、教育和科学的发展起着决定性的作用，同时代表中国，通过Internet上的信息服务向全世界展示中国的进步。(1)CHINANET

中国公用计算机互联网CHINANET是1995年投资建设的国家级网络，于1996年6月在全国正式开通。CHINANET已在全国所有省会城市及230多个城市建立骨干网、接入网。

CHINANET是面向社会公众的、服务于社会公众的大规模的网络基础设施和信息资源的集合，主要提供商业服务，随着国内各行各业的各种信息资源开始在Internet上提供服务，CHINANET的前景非常广阔。

CHINANET的一个基本目标是使更多的用户通过本地电话和短距离的专线方便地接入CHINANET。(2)中国科学技术计算机网CSTNETCSTNET是覆盖全国范围的大型计算机网络，它网向国内外用户提供各种科技信息服务，主要服务包括网络通信服务、信息资源服务、超级计算服务，还承担国家域名服务的功能。(3)中国教育和科研计算机网络CERNETCERNET是由教育部主持，清华大学等十所高校承担建设，整个网络分主干网、地区网和校园网三个层次。网管中心设在清华大学，负责主干网的管理和运行，地区网络中心分别设在北京、上海、南京、西安、广州、武汉、成都、沈阳等八个城市，负责为该地区各高校校园网提供接入服务。目前CERNET已连接了450多所高校、中学和科研单位入网，用户超过50万，国际线路总容量已达到117Mbps，1999年3月开通了北京到上海、南京、西安、广州、武汉、成都和沈阳的卫星信道，为促进信息交流与共享起到了推动作用。(4)国家公用经济信息通信网GBNETGBNET1996年投入运行，以光纤、卫星、微波、无线移动通信等多种传播形式，形成覆盖全国的公用网。CHINANET和GBNET是商业网络，可以从事商业活动；CSTNET和CERNET是教育科研网络，主要为教育和科研服务，不进行赢利性服务。1.Intranet的概念和组成Intranet是利用Internet技术、采用TCP/IP协议，利用WWW作为标准平台，采取了安全保护措施，为企业内部服务，具有连接Internet的功能的企业内部网上。11.6Intranet网络Intranet技术主要由一系列的组件和技术构成，Intranet主要包括网络协议、服务和服务器和客户软件。TCP/IP是Intranet的技术基础，网络协议以TCP／IP为核心。软件结构由浏览器、中间件和数据库层组成。网络浏览器是用户使用的界面；中间件为企业级的信息服务产品，它集成了电子邮件、群件系统、Web等；数据库层是大量数据的存储中心，用于完成复杂计算。通常，Intranet的构成包括服务器、客户机、企业内部物理网和防火墙。服务器路由器Web服务器千兆网交换机网管工作站其它网络InternetPSTNIntranet的基本组成数据库服务器邮件服务器集线器访问服务器防火墙2.Intranet的形成、发展和特征Intranet的形成与发展一方面是由于全球经济的发展、全球市场的激烈竞争、企业为了生存和发展的需要，另一方面是由于Internet技术尤其是WWW技术的发展以及企业网络技术的发展为Intranet的形成奠定了技术基础。

最早在企业中建立Intranet的是美国的Lockheed公司、Hughes公司和SAS研究所。他们将Internet的技术和工具引入企业网，这是一种新的尝试，将这些用于学术环境的网络工具和技术运用于商业环境。当他们取得成功经验后，就有越来越多的企业也纷纷建立Intranet。Intranet具有以下特征：采用TCP/IP协议和技术利用WWW平台设有安全保护措施提供Internet服务进行企业内部资源管理3.Intranet的建立和应用Intranet的建立包括以下几个方面:①确定网络结构和规模，建立物理网络。②选择软件平台。③建立域名服务器。DNS处理域名服务④建立WWW服务器。⑤建立邮件服务器。⑥选择Internet的接入方式。⑦建立代理服务器。⑧建立拨号访问功能。⑨完善安全措施。⑩开发基于Intranet的网络应用程序。如今Intranet在企业中有着很广泛的应用。除WWW提供E-mail、FTP、Gopher、Chat外，还可以实现：

①企业内部的通信。

②销售服务。③报刊杂志发行④雇员信息共享。⑤数据库联接。⑥全球金融贸易。⑦支持现场咨询。