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文档简介
1、第 七 讲,Internet技术基础,一、Internet概述,1.Internet的起源与发展 (1)概念:Internet是一个把分布于世界各地不同结构的计算机网络用各种传输介质互相连接起来的网络。 (2)起源:20世纪60年代末在美国的ARPANET网络。,(3)发展: Internet的第一次快速发展出现在80年代中期美国国家科学基金利用ARPANET发展出来的叫做TCP/IP的通信协议,建立名为NSFNET的广域网。 Internet历史上的第二次飞跃是1991年底商业机构踏入Internet,Internet商业化。到1994年底Internet成为世界最大的计算机网络。,(4)I
2、nternet在我国的发展: 第一阶段为19871993年 1987年9月20日北京计算机应用技术研究所向世界发出了我国的第一封电子邮件; 1990年4月教育和科研示范网(NCFC)工程启动。 1993年3月,中国科学院高能物理研究所与美国斯坦福大学联网。,第二个阶段,从1994年至今,实现了与Internet的TCP/IP的连接,逐步开通了Internet的全功能服务。 1994年4月,NCFC实现了与互联网的直接连接,我国真正进入了互联网。 同年5月顶级域名(CN)服务器在中国科学院计算机网络中心设置。,到目前为止,我国已有九个大的通信网络公司提供网络服务:中国科技网(CSTNET)(是我
3、国最高互联网络管理机构“中国互联网络信息中心(CNNIC)”的管理者)、中国公用计算机互联网(CHINANET)(我国第一个商业化的计算机互联网)、中国教育和科研计算机网(CERNET)、中国联通互联网(UNINET)、中国国际经济贸易互联网(CIETNET,中国经贸网的简称)、中国移动互联网(CMNET)、中国长城网(CGWNET)、中国“金桥”网(CHINAGBN)、中国网通(CNC)。,2.Internet的特点,(1)信息传播范围广; (2)信息容量大; (3)检索使用方便; (4)入网方式灵活多样。,二、Internet的组成与工作原理,1.Internet的组成 (1)通信线路:分
4、为两大类:有线线路(光缆、铜缆等),无线线路(卫星、微波等)。 (2)路由器 (3)服务器与客户机 服务器是Internet网中服务与信息资源的提供者,客户机是Internet网中服务与信息资源的使用者。,(4)Internet管理 网络技术标准的制定及网络规划由Internet协会负责,具体的日常维护则由各地的网络信息中心(CNNIC)负责。,2.Internet的工作原理,Internet最大的功能就是实现资源共享,而计算机之间的通信是实现资源共享的基础,为实现数据通信,相互通信的计算机必须遵守一定的协议,而这些协议依赖于网络体系结构,由硬件和软件协同实现。,(1)网络体系结构 计算机网络
5、的体系结构模型就是计算机网络及其组成部分功能的精确定义。计算机网络采用结构化分层设计方法建立,所谓结构化的分层设计是指将一个复杂的系统问题划分为几个层次,将复杂的问题转换成一系列功能分明、易于操作和相对独立的子问题。,(2)网络协议 通信过程中信息的内容、格式、顺序等按一套规则、标准和约定进行,我们把这些规则、标准和约定称为网络通信协议。 网络协议包含三个要素:语法、语义和同步。语法是指数据和控制信息的结构或格式;语义是指需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种应答;同步是指实现信息传递顺序的详细说明。计算机网络的体系结构也可以说成是计算机网络的各层及其协议的集合。,Internet协议
6、组最重要的协议是TCP/IP协议,它包括了传输控制协议(Transmission Control Protocol)和互联网协议(Internet Protocol)两个部分,这个协议是互联网的先驱文森特.瑟夫和罗伯特.卡恩开发的。,3.开放系统互连OSI模型,为了使不同结构的计算机和不同网络之间进行通信,1978年由国际标准化组织(ISO)为网络通信定义了一个参考模型,称为开放系统互联参考模型(OSI/RM)。 ISO/OSI参考模型只是一个逻辑结构,任何两个遵守参考模型和有关标准的系统都可以互联,这样的系统称为开放系统。ISO/OSI将网络通信功能分为7个层次,从低层到高依次为:物理层、数
7、据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。,(1)其划分原则为: 网络中任何节点都划分为相同的7层结构,每个相同的层次都有相同的功能; 同一节点相邻层次之间通过接口实现通信; 各层使用下层提供的服务,向上层提供服务; 不同节点的同层之间按照同层协议实现同层通信。,在OSI模型中,下4层主要提供通信传输功能,上3层提供用户与应用程序之间的处理功能。 在局域网中,下3层的功能在网卡中实现,上4层由网络操作系统来控制。,4.TCP/IP模型,(1)TCP/IP参考模型是将多个网络进行无缝连接的体系结构。与其他网络协议一样,TCP/IP协议也采用分层体系结构。TCP/IP协议结构大致可分为四层
8、,即应用层、传输层、网络层和网络接口层(物理层)。其模型如下图2所示,图中加入了与OSI模型的对照。,(2)TCP/IP协议数据传输过程: TCP/IP协议所采用的通信方式是分组交换方式。所谓分组交换,简单说就是数据在传输时分成若干段,每个数据段称为一个数据包,TCP/IP协议的基本传输单位是数据包,TCP/IP协议在数据传输过程中主要的功能如下:,首先由TCP协议把数据分成若干数据包,给每个数据包写上序号,以便接收端把数据还原成原来的格式。 IP协议给每个数据包写上发送主机和接收主机的地址,一旦写上源地址和目的地址,数据包就可以在物理网上传送数据了,IP协议还具有利用路由算法进行路由选择的功
9、能。,这些数据包还可以通过不同的传输途径(路由)进行传输,由于路径不同,加上其他的原因,可能出现顺序颠倒、数据丢失、数据失真甚至重复现象。这些问题都由TCP协议来处理,它具有检查和处理错误的功能,必要时还可以请求发送端重发。简言之,IP协议负责数据的传输,而TCP协议负责数据的可靠传输。,5.局域网参考模型(IEEE802局域网考模型),近十几年来局域网成为计算机网络的主流,为了促进局域网产品的标准化,美国电气与电子工程师协会IEEE于1980年2月成立了IEEE802委员会,专门研究制定了一系列局域网协议标准,并且得到了国际标准化组织(ISO)的认可,这些被称为IEEE802局域网协议标准(
10、简称IEEE802标准)包括从IEEE802.1到IEEE802.12标准,已成为了计算机局域网的标准。,IEEE802标准使得无论什么类型和拓扑结构的局域网,都是由通信传输介质、网络适配器(网卡)、网络主干通信设备、网络服务器、联网计算机、网络操作系统组成。,三、Internet的IP地址与域名,1.IP地址 正如日常生活中的门牌号码不会重复一样,在互联网上每台主机都有惟一的IP地址,IP地址可以标识出互联网上的每一台主机,并完成网上彼此间的通信联络。,(1)IP地址的格式 一个IP地址由32位(4个字节)的二进制组成,由于二进制地址不方便记忆,一般由4组介于0255的十时制数表示,中间用圆
11、点隔开,如8。一个IP地址可以分为两个部分:一部分表示主机所属的网络,即网络标识号,另一部分代表主机本身,即主机标识号如下图所示: 网络标识号 主机标识号,IP地址分配的原则是,同一网络内的所有主机具有相同的网络标识符号,但每台主机的标识号必须彼此不同,以便能区分出不同的主机;不同网络内主机的网络标识号必须不同,但可以具有相同的主机标识。 互联网上的IP地址必须惟一,全球IP地址由ICANN互联网域名与地址管理机构(The Internet Corporation For Assigned Names and Numbers)负责统一分配和管理。,(2)IP地址的分类
12、IP地址可分为A类、B类、C类、D类和E类等五类地址,其中A、B、C三类地址是供互联网用户使用的地址,由ICCANN在全球范围内统一分配,D类地址是组播地址,主要是留给互联网体系结构委员会IAB(Internet Architecture Board)使用,E类为保留给以后使用的地址。,IP地址分类和应用,(3)特殊的IP地址 网络标识号127:用于进行循环测试,用于网络软件测试以及本地机进程间通信。如发送信息给,实际上就是将此消息传给自己。 广播地址:IP地址的主机标识部分出现255时表示为广播。如发送信息给55,表示将信息送到网络标识号为210.72.
13、1的每一台主机里。,私有地址:由于IP地址数量有限,所以IP地址的设计者预留了几段地址,这些地址不会在互联网上出现,只供人们在各自的局域网范围内通信使用,不同的局域网内可根据需要自行随意选用这些地址,这些地址称为私有地址,包括: 54(A类地址) 54(B类地址) 54(C类地址),(4)IPV6协议 现有的互联网是在IPv4协议的基础上运行。IPv6是下一版本的互联网协议,它的提出最初是因为随着互联网的迅速发展,IPv4定义的有限地址空间将被耗尽,地址空间的不足
14、必将影响互联网的进一步发展。为了扩大地址空间,拟通过IPv6重新定义地址空间。IPv4采用32位地址长度,只有大约43亿个地址,估计在20052010年间将被分配完毕,而IPv6采用128位地址长度,几乎可以不受限制地提供地址。IPv6的主要优势体现在以下几方面:扩大地址空间、提高网络的整体吞吐量、改善服务质量(QoS)、安全性有更好的保证、支持即插即用和移动性、更好实现多播功能。,2.子网及子网掩码,(1)子网 子网是指一个IP地址上生成的逻辑网络。 随着互联网的迅猛发展,联网数量与日俱增,由于这些网络接入互联网必须有惟一的网络标识号,使网络标识号的需求大增,导致了网络标识号的资源的日益枯竭
15、。另一方面,A类或B类IP地址的每个网络所能容纳的主机数量巨大,远远超过了实际需求,由此造成了IP地址资源浪费。,为了充分利用IP地址空间,IP子网技术应运而生,它将一个IP网络划分成若干个规模较小的网络,达到有效增加网络标识号,充分利用IP地址资源的目的以增加网络标识数量,例如对于两上B类地址0和5,由于它们的网络标识号均为129.1,所以属于同一个网络,如果使用子网技术,将地址的第三段也作为网络标识,则两个地址的网络标识号分别分129.1.1和129.1.2,因而就能被分配到不同的网络上。,(2)子网掩码 子网技术的核心是子网掩码,它是一个32位地址,用
16、于屏蔽IP地址的一部分,以区别网络ID和主机ID;子网掩码用来将网络分割为多个子网,判断目的主机的IP地址在本局域网还是在远程网。在TCP/IP网络上的每一个主机都要求有子网掩码。这样当TCP/IP网络上的主机相互通信时,就可用子网掩码来判断这些主机是否在相同的网络段内。,下表中为各类IP地址所默认的子网掩码,其中值为1的位用来定出网络的ID号,值为0的位用来定出主机ID。注意:默认子网掩码用于不分子网的TCP/IP网络。,3域名,由于数字形式的IP地址难以记忆,于是人们便使用文字形式来代替IP地址,这就是域名地址。在Internet中引了域名服务器系统DNS将域名地址解析为IP地址。 (1)
17、域名组成:域名采用分级结构,由用“.”分割的多个字符组成,高级域在右边,最右边为一级域名。比如说中的com为一级域名。,(2)域名格式:主机名,单位名(三级域名),行业性质代码(二级域名),顶级域名。 (3)域名的确定:域名中的“单位名”一般由该单位自行选择,并在网中注册,其他部分则由网络管理部门确定的。顶级域名可采用组织模式和地理模式下定义的。地理模式按国家划分,组织模式按下表规定的缩写表示。,四、Internet的接入方法,为其企业提供互联网接入服务的企业叫IAP或ISP。,1.拨号上网,拨号上网是通过普通电话线,使用调制解调器(Modem)拨号上网的方式。 优点:配置、开通简单方便,价格
18、低廉; 缺点:带宽窄,最高为56kbps,而且打电话和上网不能同时进行。,2.ISDN(Integrated Services Network),ISDN是综合业务数字网的简称,也称“一线通”,它采用数字传输和数据交换技术将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理。 优点:数据传输数字化、质量高,可以在一条电话线上同时上网和打电话; 缺点:速度提高不大,一般为64128kbps。,3.DDN(Digital Data Network),DDN是采用数字传输信道传输数据信号的通信网,其主干网传输媒介有光纤、数字微波。卫星信道等,到用户端多使用普通电缆和双绞线。 特
19、点:是透明传输网;传输速率高(64kbps2048kbps),网络时延小;DDN可提供灵活的连接方式;灵活的网络管理系统;保密性高。,4.ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Loop),ADSL是非对称数字用户专线的简称,所谓非对称是指上行和下行使用不同的速率,一般上行(对外传输)数据速率为640kbps1Mbps,而下行(接收数据)速率可达10Mbps。ADSL也是利用普通电话线(不影响打电话)作为传输介质,只要配上专用的Modem即可实现数据高速传输。 优点:具有很高的传输速率;上网打电话互不干扰;信息传递快速可靠安全;费用低廉;安装快捷方便。,5.Cab
20、le Modem,Cable Modem是利用有线电视网(CATV)上网的方式,与电话线无关。 优点:速度快、不计时、不占电话线、无需电话费、不影响看电视、一线多用。Cable Modem的下行速率高达34Mbps,上行速率10Mbps。,五、Intranet与Extranet,1.从客户/服务器(C/S)到浏览器/服务器(B/S)变迁 基于网络的计算机应用从软件技术平台和数据库技术的角度看,大致经历了三个阶段:主机体系结构到客户/服务器(C/S)体系结构,再到浏览器/服务器(B/S)体系结构。,(1)主机体系结构 建立在主机体系结构上的系统是专用的,业务以批处理的方式提交主机,计算结果显示在
21、终端上,由于受主机系统的限制,用户很难直接向数据库提出查询请求,并从中分析数据。,(2)客户/服务器(C/S)体系结构 20世纪80年代兴起的C/S体系结构,应用程序把数据从封闭的主机系统中解脱出来,它是一种将事务处理分开进行的网络系统,服务器通常采用高性能的计算机和运行大型数据库系统。客户端采用PC机,安装专用的客户端软件。在C/S模式下,通常将数据库的增、删、改、查及计算等处理放在服务器上时行,而将数据的显示和部分本地化处理放在客户端。,其好处是减轻了主机系统的压力,充分利用客户机PC机的处理能力,加强应用程序的功能。但由于C/S模式将应用处理留在客户端,使得在处理复杂应用时客户端应用程序
22、仍显肥胖。,(3)浏览器/服务器(B/S)体系结构 随着Internet/Intranet/Extranet技术的不断发展,尤其是基于Web(HTTP、HTML)的信息发布和检索技术、Java跨网络操作系统计算机技术以及CORBA网络分布式对象技术三者的有机结合,导致了浏览器/服务器(B/S)体系结构的产生。,浏览器/服务器(B/S)体系结构的构成: 浏览器:完成用户接口功能,当客户端向URL指定的Web服务器提出服务请求,Web服务器由HTTP协议把客户端需要的资料传给用户,客户端接受并显示在浏览器上。 Web服务器:完成客户的应用功能,即Web服务器接受客户请求,以CGI或ASP与数据库连
23、接,进行申请处理,而后数据库将结果返回Web服务器,再传至客户端。,2.企业内部网Intranet,(1)概念 Intranet是指采用Internet技术建立的企业内部网,它是应用于企业内部的,基于WWW,使用互联网应用软件的B/S结构的专用网络。,(2)典型Intranet系统的组成 WWW浏览器:Navigator、Internet Explorer等。 WEB服务器:包括WWW服务器、Mail服务器以及具有数据库连接功能的群件。 防火墙:包括防止来自企业外部的非法访问的防火墙和企业内部各部门间简易防火墙。 数据库及其服务器:用于最终的基础数据的存储和组织并为应用系统提供服务。,(3)优点 实现高效、节约的内部交流:内部网能够改善两种类型的企业沟通:一对多的应用;多对多的应用。 成本低:内部网的基础设施包括一个TCP/IP网络、WWW制作软件、WWW服务器和软件、WWW客户机和一台防火墙服务器。 加了应用软件的分布和升级:把软件的升级和更新内容放入内部网,雇员登录工作站时,脚本自动更新工作站。,(4)企业和政府部门使用Intranet能实现的功能 对内可提供一个信息交流、信息共享和企业管
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