Internet 技术与应用江苏大学计算机科学与通信工程学院通信工程系陈祖爵 E-mail: zjchen@ujs TEL: 8797508

Internet技术与应用 江苏大学计算机科学与通信工程学院通信工程系陈祖爵 E-mail: zjchen@ujs.edu.cn TEL: 8797508

Internet 技术与应用 第1章 Internet概述第2章 Internet的接入技术第3章 Internet的重要工具第4章电子邮件系统第5章浏览 WWW 第6章用Windows 2000设计网站第7章网页设计与制作第8章 Internet网上“冲浪” 第9章网络管理第10章网络安全

本课程学习的主要内容 1.Internet技术 2.Internet应用 3.网站建设与网页设计

第1章 Internet概述 本章介绍的主要内容一.网络的发展 5 二.什么是Internet网？ 18 三.Internet在中国的发展及国内骨干网络 25 四.Internet的技术管理机构 31 五.Internet快速发展过程中存在的几个难题 35 六.中国互联网络发展状况统计报告 39 七.TCP/IP协议组及体系结构 46 八.Internet的地址形式 77

一.网络的发展 早期的计算机应用模式——单机 • 大、中、小型机—庞大，昂贵，资源无法共享计算机网络产生始于1950年，发展的动因： • 资源共享的需求（CPU、外设、软件、数据） • 大型项目的合作（进行工程项目协作） • 人与人之间的沟通（电子邮件、WWW）

从体系结构来观察，其发展可分为三个阶段（三代网络）：从体系结构来观察，其发展可分为三个阶段（三代网络）： 1.以主机为中心的联机终端系统 2.以通信子网为中心的主机互连 3.具有层次化体系结构的标准化网络

T T HOST T T TS T T T 1.以主机为中心的联机终端网络系统特征——共享主机软硬件资源 • 单台主机：执行计算和通信任务 • 多台终端：执行用户交互连接方式——本地或远程连接

例子：飞机订票系统 • HOST(航空公司总部) • Terminals(订票点) • 通信线路(电话线路) 缺点 • 主机负荷重——数据处理＋通信 • 线路利用率低 • 集中控制方式，可靠性低改进 • 终端集中器(近/远距) • 前端处理机（Front End Processor, FEP），通信任务分离

T HOST T T 通信线路 T HOST HOST T T T T T T 2.以通信子网为中心的主机互连特征 • 多个终端联机系统的互联,形成了多主机为中心的网络 • 网络结构从“主机－终端” 转变为“主机－主机”

T T HOST CCP CCP CCP HOST HOST T T T T T T 主机－主机网络的演变演变阶段1 • 通信任务从主机中分离，由通信控制处理机（CCP）完成 • CCP：处理主机之间通信任务的专用计算机

两层网络概念的出现 • 由CCP组成的传输网络—通信子网，为主机提供信息传输服务 • 建立在通信子网基础上的主机集合—资源子网，提供计算资源和信息处理 T T HOST T T T T CCP HOST T 通信子网 HOST T CCP CCP T

两层网络的概念结构 在通信子网上可有多个资源子网，共享通信子网的服务 H C H H C C 通信子网 H H 资源子网

T T HOST T 公用数据通信网 T HOST HOST T T T T T T 演变阶段2 • 通信子网规模逐渐扩大 • 私有→社会公用 • 公用数据通信网 • PSTN • X.25 • 优点 • 降低用户系统建设成本 • 提高通信线路利用率 • 兼容性好

例子因特网的前身——ARPANET • 美苏冷战时期由美国军方建立的实验性网络 • 最初4个节点→70年的60多个节点 • 地域跨越美洲、欧洲 • 具有现代网络的许多特征，例如： • 分组交换 • 分层次的网络体系 • 较为完善的通信协议

3.具有层次化体系结构的标准化网络 为什么需要标准化？ • 不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体系结构的标准化的原动力。标准化的时机？ • 各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、理论等方面的研究日趋成熟是其基础

标准化过程的演变 • 厂商标准：IBM-SNA，DEC-DNA • 缺点：适用范围：兼容性？技术垄断：竞争？标准不统一：用户利益？ • 国际标准 • Open System Interconnection/ Recommended Model(开放系统互联参考模型，简称OSI参考模型) • OSI参考模型是一种概念上的网络模型 • 规定了网络体系结构的框架 • 只说明了做什麼（WHAT TO DO）而未规定怎样做（HOW TO DO） • 事实上的标准：TCP/IP(因特网的骨干协议)

4.因特网时代的到来 • 因特网的出现标志着网络时代的到来 • 因特网是全球性的网络 • 丰富的信息和便利的使用是其规模迅速增长的主要驱动力 • 截止到2000年, Internet的规模为 • 网络数105（以数十万计）, 主机数107 （以数千万计）,用户数108 （以数亿计），主干速率为2.5Gbit/s • 美国政府资助的“下一代因特网计划”目标是 • 主干网的速率比现在的因特网高1000倍 • 端到端的速率要达到100Mbit/s-10Gbit/s

二.什么是Internet网 Internet是一个由各种不同类型和规模的独立运行与管理的计算机网络组成的全球范围的计算机网络。组成Internet的计算机网络包括局域网（LAN)、城域网（MAN)以及大规模的广域网（WAN)等。这些网络通过普通电话、高速率专用线路、卫星、微波和光缆等通讯线路把不同国家的大学、公司、科研机构以及军事和政治等组织的网络连接起来。Internet网络互连采用的基本协议是TCP/IP。 Internet是世界上最大的互联网络,但是它本身却不是一种具体的物理网络。而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。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。也称“网络的网络”，是一个规模最大、最热门、也是最开放的网络。

一）从不同的角度理解Internet 1.虚拟网络 —网络的网络，从网络互联的角度。 Internet由成千上万个具有特殊功能的专用计算机（路由器或网关）通过各种通信线路，把分散在各地的网络在物理上连接起来。在广大用户看来，它是一个覆盖全球的单一网络。其实这是一种虚拟图像，实际的内部结构是十分复杂的，但是用户永远也看不见。正如电话用户在通话时，看不见电话交换机的复杂结构一样。

2.TCP/IP连接 —世界语，从网络通信的角度 Internet是一个用TCP/IP协议把各个国家、各个部门、各种机构的内部网络连接起来的超级数据通信网。 3.巨大的信息资源宝库 —不少垃圾，从提供信息资源的角度。 Internet是一个集各个部门、各个领域内各种信息资源为一体的超级资源网。凡是加入Internet的用户，都可以通过各种工具访问所有信息资源，查询各种信息库、数据库，获得自己所需的各种信息资料。

4.无政府 —靠自觉，从网络管理的角度。 Internet是一个不受政府或某个组织管理和控制的、包括成千上万相互协作的组织和网络的集合体。但是，连入Internet的每一个网络成员都自愿地承担对网络的管理和支付费用，友好地与相邻网络协作指导Internet上的数据传输，共享网上资源，并且共同遵守TCP/IP协议的一切规定。

二）Internet的特点 1．TCP/IP协议是Internet的核心。 2．Internet实现了与公用电话交换网的互连。 3．Internet是一个用户自己的网络。

三)信息高速公路与下一代Internet “信息高速公路”是由美国总统克林顿于1994年提出的，目前各国所关注的“信息高速公路”建设主要是指国家信息基础设施（NII）和全球信息基础建设（GII）的规划和实施。它以高速度、大容量和高精度的声音、数据、文字、图形和影像等的交互式多媒体信息服务，来最大幅度和最快速度地改变着我们生活的面貌和方式以及社会的景观和进步。从技术角度来讲，“信息高速公路”实质是一个多媒体信息交互高速通信的广域网，它可以实现诸如实时电视点播（VOD，Video on Demand）等的多媒体通信服务，因此要求传输速率很高。

“信息高速公路”与Internet并不是等同的，二者不应混淆。Internet虽然是一个国际性的广域网，但目前还谈不上“高速”。因此，Internet与“信息高速公路”之间还相差很远，可以说，Internet构成了当今信息时代的基础框架，是通向未来“信息高速公路”的基础和雏型。美国政府在1993年提出国家信息基础设施(NII)之后，1996年10月又提出了下一代Internet (NGI,Next Generation Internet)初期行动计划，表明要进行第二代Internet(Internet 2)的研制。 NGI的主要任务之一是开发、试验先进的组网技术，研究网络的可靠性、多样性、安全性、业务实时能力（如广域分布式计算）、远程操作及远程控制试验设施等问题。研究的重点是网络扩展设计、端到端服务质量（QOS）和安全性三个方面。

三.Internet在中国的发展及国内骨干网络 一）发展阶段中国Internet发展分为两个阶段：第一阶段：87-93年，国内少数一些科研部门通过与Internet联网，与国外的科技团体进行了学术交流和科技合作，主要从事Internet电子邮件的收发业务。第二阶段：94年起，我国实现了与Internet的TCP/IP连接，实现了与Internet的全面开通，获得了Internet的全功能服务。

二）我国Internet骨干网络 1.中国科研网 CSTnet 由中科院主管，1994年开通。由两级网络组成，在北京地区的院所组成核心院所网，其它地区组成外围院所网。共设置27个主节点，分别设在北京及各地的12个分院。该网是国家重点学科发展基础设施建设项目。目前的国际出口带宽为310Mbps。 2.中国教育与科研计算机网 CERnet 由国家计委投资、国家教委主持的国家教育科研网络，1994年启动，1995年完成了首期工程。目的是建设一个全国性的教育科研基地，连接高等院校和中学。建成包括全国主干网、地区网和校园网在内的三个网络层次。通过美国Sprint公司接入国际Internet。

CERnet由清华大学、北京大学等10所高校承担建设，将建成包括全国主干网、地区网和校园网在内的三级网络层次。目前的国际出口带宽为867Mbps。CERnet在扩建全国的光纤高速骨干网，8个大区结点之间带宽将达到622Mbps-1.5Gbps，地区级主干达到155－622Mbps。在此基础上，各大城市校园网之间将以100/l000Mbps连成城域网。大学附近的中小学可通过大学的校园网接入教育网。 3.中国公用计算机互联网Chinanet ChinaNet（即“中国电信）是适应Internet的商业化需要，由中国邮电部于1994年投资建设的中国公用Internet网，目的是为中国用户提供Internet的各种服务。该网于1995年初与Internet连通，同年5月正式对外服务。

ChinaNet经由美国Sprint公司接入国际Internet。 ChinaNet作为连接各大网络（CASnet、CERnet、CGBnet）的骨干网，有一定自愈能力的宽带传送平台。国际出口带宽达到39324Mbps，是现信息产业部下属中国最大规模、实力最强的ISP，占约80%的中国用户。 4.中国金桥信息网CGBNET 又称国家公用经济通信网（或天地一体网），由原电子工业部所属的吉通公司主持建设，是为国家宏观经济调控和决策服务的。1996年9月投入使用。以空中卫星和微波为主要连接手段，并于地面的光纤网联通，形成覆盖全国的公用网。三金工程：金桥—国家公用经济信息通信网。金卡—国家金融自动化支付及电子货币工程。金关—外贸业务处理和进出口报关自动化系统。

5.中国联通公用互联网 UNInet 1999年底开通，成为继Chinanet和CGBNET之后的我国第三家面向公众经营的计算机互联网。 6.中国网通公用互联网 CNCNET 由中国科学院、国家广电总局、铁道部、上海市共同联合，利用广播电视、铁道等部门已经铺设的光缆网络，连接北京、上海、广州、武汉等城市，目标是建设我国先导示范性的宽带IP网络中国高速互联网络骨干网。网通已拆分为“中国网通公用互联网”(网通控股) (CNCNET)和“宽带中国CHINA169网”(网通集团)。 7.中国移动互联网 CMNET 是面向社会党政机关团体、企业集团、各行业单位和各阶层公众的经营性互联网络,主要提供无线上网服务。

8.中国长城网 CGWNET 军队专用网。 9.中国国际经济贸易互联网 CIETNET 是非经营性的、面向全国外贸系统企事业单位的专用互联网络。 10.中国卫星集团互联网CSNET

四.Internet的技术管理机构 Internet是一个以平等、互利、合作、安全为原则的民间团体。为了监督和管理Internet标准的建立、发布和更新。92年1月成立了一个Internet协会（ISOC：Internet Society）。 Internet学会管辖的一个主要部门是Internet体系结构委员会(IAB)，该组织主要负责处理Internet的幕后体系结构问题，例如像Internet技术标准的制定和发布等。IAB下属多个工作组，其中Internet工作任务组(IETF)负责Internet发展过程中的许多技术事务，像负责设计和监督管理TCP／IP协议和全球Internet网等，并提出相应的解决方案，提交给IAB。IETF被分为若干个组/区，每个组都有一位管理者，并向所有有兴趣的个人开放。

目前还有一个经常被提及的组织W3C（World Wide Web）负责为发展迅速的万维网WWW制定相关标准和规范，该组织是一个工业协会，由麻省理工学院的计算机科学实验室负责运作。 Internet域名用来表示一个单位、机构或在Internet上有一个确定的名称或位置。如果用户要注册域名，例如www.ujs.edu.cn，可以到专门的机构去办理。国外通常是一些民营公司负责域名的申请注册，这些机构或公司彼此之间相互合作，同时与国际Inter NIC(Internet 网络信息中心)组织保持联络。Inter NIC是一个权威性的域名申请注册机构，它负责维护全球所有已注册域名的中央数据库信息。InterNIC在全球设有三个分支机构，分别位于北美、欧洲和亚太地区。现在InterNIC也允许一些公司来监督Internet的域名申请注册，这些公司通常被称作Internet注册处（Internet Registrar）

Internet的技术管理机构

在国内域名注册方面有着类似的组织机构，国家二级域名由中国互联网络信息中心（CNNIC）负责。通常，用户可到ChinaNet在各省市的分支机构进行注册，或者由一些专业的公司代理申请，另外，像中科院、清华大学、北京邮电大学等也都设立了专门的域名申请注册机构。在国内域名注册方面有着类似的组织机构，国家二级域名由中国互联网络信息中心（CNNIC）负责。通常，用户可到ChinaNet在各省市的分支机构进行注册，或者由一些专业的公司代理申请，另外，像中科院、清华大学、北京邮电大学等也都设立了专门的域名申请注册机构。上述各类机构是Internet中不可或缺的部分，而构成Internet最重要的就是众多的局域或区域网络，包括公司、企业院校、政府机构以及一些专业的在线服务等。这些网络通过高速传输线路，如光纤、微波、卫星等连接到Internet骨干线路上。个人用户可以通过电话线或各种宽带网连接到这些局域或区域网络上，就可以实现与Intenet的连接，获取访问服务。

五.Internet快速发展过程中存在的几个难题 1.如何提高Internet的吞吐量和可靠性现在的Internet像在道路设施不完善的情况下司机们开车上路一样，塞车越来越严重。随着Internet更加普遍地用于电子商业和娱乐业，其可靠性和响应时间出现了比较大的问题。它的中断影响了许多客户的正常业务，给电子商业服务造成了极坏的影响。为了提高Internet的吞吐量和可靠性，需要积极寻找各种解决问题的途径，包括：增加带宽；改进硬件设备；制定标准；提供担保。根本的解决办法是建造专用的高速数字通信光纤网，但同时耗资大，时间长。如果采用将计算机和已经在家庭中安装的有线电视电缆相连接，实时播放视频和音频就不会再出现延迟问题了，情况会大为可观。

2.如何提高未来网络的传输速度 正当技术专家们抱怨目前的互联网根本不是信息高速公路的时候，普通百姓已经迫不及待地涌入这条“信息小道”上。虽然互联网目前的速度还很慢，但是我们可以从中获取信息。我们关心互联网未来的发展，总是习惯把注意力放在网络的传输速度上。过多的用户将“挤垮”互联网，带宽的问题几乎成了对互联网未来担忧的核心。目前互联网使用的还是开始设计时的文件传输协议和网络间协议(TCP/IP)。下一代TCP/IP协议将对数据区分优先级，声音、图像等需要实时传送的数据将优先传到目的地，而像电子邮件等对时间要求不是很高的数据则可以等网络空闲时再传。这样，就可以大大地加快网络的传输速度，我们很可能不必像今天这样，需要很大的耐心来等待数据的传送，互联网的数据传输速度肯定会迅速提高。并且，这种提高就像我们一两年看到的中央处理器(CPU)令人眼花缭乱的升级换代一样，往往会超出我们的想象力而走在历史的前面。

3.如何提高Internet网络容量 1）当前IP地址系统存在的问题 IP地址1978年确定，称为IPV4. （1）理论上232=43亿个IP地址，但没能充分利用，一个A类IP地址含1600万个，224-2=16777214，一些美国大学分配A类网络。（2）网络的大量增加，路由器储存的信息增加，路由速度变得慢了。 2）下一代IP地址的设想（1）保留32位格式 *将网络的分组形式改变，分成许多网络组。 *动员有些用户放弃网络中尚未使用的IP地址。（2）创建IP协议新版本—IPV6 IP地址将扩展到128位，有3x1038个IP地址，160亿个。

4.网络安全与防病毒问题 网络安全关系国家的主权和安全，关键信息的流失可能造成不可想象的损失。中国的网络建设硬件设备上严重依赖国外，据《中国计算机报》报道，美国出口中国的密匙上为政府留了一个口，供美国政府随时启动，出口中国的计算机系统安全等级也只有C2级，为美国国防部规定的8个安全级别中倒数第三。美国黑客要进入中国的网络简直如履平地。假设有一天发生国家间的对抗，我们的网络很容易被别人搞瘫痪，这并不是耸人听闻。为此，需要政府高度重视网络安全问题，加强关于信息安全、关键技术设备的研究，基础设施建设和政策法律法规的制定，包括：国际出口监控、安全产品认证、病毒检测和防治、网络安全紧急处置等方面的研究。当然，网络没有绝对的安全，只是一种相对的安全。安全系数越高，就需要付出越高的代价。增加网络安全不可避免地要耗费网络资源或者限制资源的使用，这对网络服务的高效、灵活是一种抑制，也加大了应用成本。因此对网络安全的追求必须在网络服务高效灵活和应用成本之间寻求一个最佳平衡点。

六、中国互联网络发展状况统计报告 一）中国互联网络信息中心简介中国互联网络信息中心(China Internet Network Information Center ，简称CNNIC)是成立于1997年6月3日的非营利管理与服务机构，行使国家互联网络信息中心的职责。CNNIC在业务上接受信息产业部领导，在行政上接受中国科学院领导。中国科学院计算机网络信息中心承担CNNIC的运行和管理工作。由国内知名专家、各大互联网络单位代表组成的CNNIC工作委员会，对CNNIC的建设、运行和管理进行监督和评定。

CNNIC承担的主要职责：1．域名注册管理 负责运行和管理国家顶级域名CN和中文域名系统。2．IP地址、AS号分配与管理负责为我国的网络服务商（ISP）和网络用户提供IP地址和AS号码的申请服务。3．目录数据库服务提供对联网用户、网络地址、域名、自治系统号等方面信息的查询服务。4．互联网寻址技术研发承担相关研发工作和国家有关科研项目。5．互联网调查与相关信息服务CNNIC的统计调查，其权威性和客观性已被国内外广泛认可，部分指标已经纳入国家信息化指标体系。此外CNNIC还向社会提供互联网络技术咨询、认证培训、网站流量认证等服务。6．国际交流与政策调研CNNIC与相关国际组织、国家信息中心进行业务协调与合作。7. 承担中国互联网协会政策与资源工作委员会秘书处的工作

二）中国互联网络发展状况统计报告 我国互联网络上网计算机数、用户人数、用户分布、信息流量分布、域名注册等方面情况的统计信息，对国家和企业动态掌握互联网络在我国的发展情况，提供决策依据有着十分重要的意义。1997年，经国家主管部门研究，决定由中国互联网络信息中心（CNNIC）联合互联网络单位来实施这项统计工作。为了使这项工作制度化、正规化，从1998年起CNNIC决定于每年1月和7月发布“中国互联网络发展状况统计报告”。统计报告发表后，受到各个方面的重视，被国内外用户广泛引用。本次为CNNIC第十三次调查。 CNNIC的WWW站点：www.cnnic.net.cn 2003年第4季度带宽FLASH图网址： www.cnnic.net.cn/images/2004/flash/2003Q4.swf

调查内容 第十三次中国互联网络发展状况统计调查的主要内容为：（一）中国互联网络发展的宏观概况包括：我国上网计算机数我国上网用户人数 CN下注册的域名数及其地域分布情况 WWW站点数及其域名、地域分布我国国际出口带宽总量我国IP地址总量（二）中国互联网络用户的相关情况包括：用户基本特征（如性别、年龄、婚姻状况、文化程度、收入状况等）用户对互联网的使用情况及满意度用户对互联网热点问题的回答

相关说明 1.网民（互联网用户）：CNNIC对网民的定义为：平均每周使用互联网至少1小时的中国公民。 2.网站：指有独立域名的web站点，其中包括CN和通用顶级域名下的web站点。此处的独立域名指的是每个域名最多只对应一个网站“WWW.+域名”。如：对域名cnnic.net.cn来说，它只有一个网站www. cnnic.net.cn，并非它有whois.cnnic.net.cn、dns2.cnnic.net.cn……等多个网站，它们只被视为网站www.cnnic.net.cn的不同频道。 3.上网计算机：指至少有一人通过该台计算机连入互联网络。 4.除非明确指出，本报告中的数据均不包括香港、澳门、台湾地区在内。

调查结果 中国互联网络发展状况统计报告（2004/1）中国互联网络信息中心统计报告详细内容参考cnnic网站，网址如下：http://www.cnnic.cn/develst/2004-1/

七.TCP/IP协议组及体系结构 一)TCP/IP协议组 • 1979年，正式推出TCP/IP体系结构和协议规范。 • 200多计算机厂家的产品支持TCP/IP协议。 • 三个局域网操作系统（netware、Microsoft、UNIX）将TCP/IP协议纳入自己的体系结构。 • TCP/IP是由上百种不同协议组成的协议集。 “TCP/IP协议组”除了代表TCP和IP这两个通信协议外，还包括了与TCP/IP相关的上百种通信协议, 例如:HTTP、FTP SMTP、ARP、RARP、UDP、DNS、ICMP等。虽然TCP/IP不是OSI的标准, 但是TCP/IP已被公认为当前的工业标准。

二)TCP/IP的体系结构 1.TCP/IP的体系概述 TCP/IP的核心思想是把千差万别的下两层(网络层和数据链路层)协议的物理网络, 在传输层和网络层建立一个统一的虚拟的“逻辑网络”, 屏蔽或隔离所有物理网络的硬件差异。由于因特网最初起源于军事用途, 因此这个模型便以美国国防部(DoD，Department of Defense Model)来命名, 称为DoD模型，但很多教材直接称TCP/IP模型, 我们这里也使用TCP/IP模型来描述。虽然TCP/IP模型与OSI模型各有自己的结构, 但是在大体上两者仍能相互对照.如图1.1所示:

图 1.1 OSI与TCP/IP体系结构的比较

SMTP TELNET FTP HTTP DNS 应用层 TCP UDP 传输层 IP ICMP 网间网层（互连层） ARP RARP 以太网 FDDI X.25 ATM 网络接口层 TCP/IP协议集及内部依赖关系 2.TCP/IP协议的分层模式及组成 TCP/IP的目的在于解决异种计算机网络的通信问题。TCP/IP模型由网络接口层、网间网层、传输层和应用层四个层次组成。

(1)网络接口层 是TCP/IP与各种物理网络的接口，为数据报的传送和校验提供了可能，包括各种逻辑链路控制和介质访问协议。接口层负责接收IP数据报并通过网络发送出去，或者从网络接收物理帧,抽出IP数据报,交给IP层。在TCP/IP参考模型中并没有详细定义这一层的功能，只是指出通信主机必须采用某种协议连接到网络上，并且能够传输网络数据分组。具体使用那种协议，在本层里并没有规定。实际上根据主机与网络拓扑结构的不同，局域网基本上采用了802系列的协议，如802.3以太网协议、802.5令牌环网协议；广域网较常采用的协议有X.25、帧中继、ATM等。

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