第 8 章 Internet 基础与应用

第8章 Internet基础与应用 • Internet的基本概念 • Internet的通信协议 • Internet服务功能 • Internet接入方式 • Intranet技术 • 电子商务技术

本章学习要求： • 掌握：Internet的基本概念 • 了解：Internet的通信协议 • 掌握：Internet的服务功能 • 了解：Internet的接入方式 • 掌握：Intranet的基本概念 • 了解：电子商务的基本概念

8.1 Internet的基本概念 8.1.1 Internet的组成结构 • Internet是全球最大的、开放的、基于TCP/IP协议的、由众多网络互联而成的计算机网络 • Internet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TCP/IP协议的计算机都可加入Internet，实现信息共享和相互通信。 • 从Internet的结构角度，它是一个使用路由器将分布在世界各地的、数以千万计的规模不一的计算机网络互联起来的大型网际网; • 从Internet使用者角度，Internet是由大量计算机连接在一个巨大的通信系统平台上，而形成的一个全球范围的信息资源网。

1、Internet的基本结构 • 美国建立了4个网络接入点NAP（network Access Point) • NAP是最高级Internet接入点，用来交换不同网络的流量。 • 只负责连接那些第二级的ISP（一般是国家工区域级的ISP） • 第二级ISP负责连接第三级的ISP（地区或本地的ISP） • Internet形成了由ISP构成的多级层次结构。 • Internet是由第一级与第二级的ISP，及非常多的低层次ISP网络组成。

2、Internet的组成部分 （1）通信线路：是Internet的基础设施，它将Internet中的路由器与主机连接起来 ; • 有线通信、无线通信两类 • 恒量通信线路的指标：数据传输率与带宽，传输率与带宽成正比关系。（2）路由器：是Internet中最重要的互连设备之一，它将Internet中的各个局域网或广域网连接起来;

2、Internet的组成部分 （3）主机：是Internet中不可缺少的成员，它是信息资源与服务的载体；有两类 • 服务器：是信息资源和各种服务的提供者。使用性能较高、存储容量大的计算机 • 客户机：资源和服务的使用者。可使用普通微机或便携机（4）信息资源：是用户最关心的问题，它影响到Internet受欢迎的程度。 • Internet从系统功能的角度看由通信子网和资源子网组成

通信子网由通信硬件(通信设备和通信线路等)和通信软件组成通信子网由通信硬件(通信设备和通信线路等)和通信软件组成 • 通信子网的功能是为网中用户共享各种网络资源提供必要的通信手段和通信服务。主要体现在数据信息通过通信子网从源网络到达目的网络。

资源子网(用户子网)由各计算机系统、终端控制器和终端设备、软件和可供共享的数据库等组成资源子网(用户子网)由各计算机系统、终端控制器和终端设备、软件和可供共享的数据库等组成 • 资源子网的功能是负责全网面向应用的数据处理工作，向用户提供数据处理能力、数据存储能力、数据管理能力和数据输入/输出能力及其他数据资源。

8.1.2 Internet的发展状况 • Internet的发展大致经历了如下四个阶段 • ARPAnet的诞生 • TCP/IP协议的产生 • NSFnet的出现 • 万维网技术的出现

8.1.2 Internet的发展状况 • 从1997年开始至今，Internet进入非常惊人的持续增长阶段。 • 2013年1月，CNNIC发布第31次《中国互联网络发展状况统计报告》。报告显示：到2012年12月30日为止 • 我国的上网用户人数约为5.13亿； • 我国IPv4地址数量为3.30亿 ,基本维持不变；IPv6地址数量为12535块/32，较去年同期大幅增长33.4%，位列世界第三位。 • 域名总数为1341万个，其中“.CN”域名总数为751万，占比为56.0%；“.中国”域名总数为28万； • 中国网站数量为268万，全年增长38万个，增长率为16.8%； • 中国国际出口带宽为1,899,792Mbps，年增长率为36.7 %。

8.1.3 Internet的管理组织 • Internet的主要管理机构 • Internet协会(Internet Society,ISOC） • 是最权威的Internet全球协调与使用的国际化组织，由Internet专业人员和专家组成，其任务是与其他组织合作，共同完成Internet标准与协议的制定 • Internet体系结构委员会IAB • 管理各种已分配的Internet地址号码，有两个下属机构 • Internet工程任务组和Internet工程指导委员会 • Internet研究部IRTF • Internet网络信息中心 • 负责Internet域名注册和域名数据库的管理 • Internet赋号管理局 • 是按照IP协议，组织监督IP地址的分配 • WWW联盟 • 国家科学基金会（NSF）

8.1.3 Internet的管理组织 1、国际管理者 • Internet中最权威的管理机构是Internet协会，它是一个完全由志愿者组成的组织，目的是推动Internet技术发展与促进信息交流； • Internet协会设有一个专门负责协调Internet的技术管理与技术发展的分委员会，即Internet体系结构委员会（IAB）； • IAB设有两个部门：Internet工程任务组（IETF）与Internet研究任务组（IRTF）。

2、我国Internet的管理者 • 1997年6月3日，中国互联网信息中心（CNNIC）在北京成立，并开始管理我国的Internet主干网； • CNNIC的主要职责是： • 为我国的互联网用户提供域名注册、IP地址分配等注册服务； • 提供网络技术资料、政策与法规、入网方法、用户培训资料等信息服务； • 提供网络通信目录、主页目录，以及各种信息库等目录服务。

3、我国主干网发展状况 • 中国科技网CSTNET • 中国公用计算机互联网CHINANET • 中国教育和科研网CERNET • 中国联通互联网UNINET • 中国国际经济贸易互联网CIETNET • 中国移动互联网CMNET • 中国卫星集团互联网CSNET

8.2 Internet的通信协议

8.2.1 TCP/IP协议 • TCP/IP协议是Internet中的计算机之间通信必须共同遵循的一种通信规定； • TCP/IP协议的主要特点： • 提供重传确认与流量控制机制； • 提供端到端连接的控制功能； • 适用于不同类型的计算机与网络之间的互联。 • TCP/IP参考模型四个层次 • 主机-网络层:负责通过网络发送与接收数据包 • 互连层：负责处理来自传输层的分组发送、流量控制与网络拥塞问题 • 传输层：负责在源主机与目的主机间建立端到端连接，包括面向连接TCP协议和无连接的UDP协议 • 应用层：包括所有的高层协议（如HTTP、FTP与Telnet）

8.2.2 IP地址 • 在Internet上的主机都有3种地址：应用层的地址叫域名；网络层的地址叫IP地址；数据链路层的地址叫物理地址。 • 物理地址与IP地址 • 每个主机都有一个可识别的地址，这个地址叫物理地址。物理地址不包含位置信息。 • 物理地址固化在网卡上，是网卡制造商在制造网卡时写进去的，一旦写入就不能更改 • 在局域网以及小规模的网络互连情况下，使用物理地址寻址 • 在大规模的网络互连中，用物理地址寻址效率太低，所以引入IP地址

8.2.2 IP地址 • IP地址是Internet地址的一种表示形式； • IP地址是唯一的 32 位的标识符，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）。 • 网络号标识一个逻辑网络 • 主机号标识网络中一台主机； • 每台Internet主机至少有一个全网唯一的IP地址。 • IP地址寻址时先寻网络号，到达目的网络后再寻主机号，寻址效率高

2、IP地址的分类 • IP地址长度为32位，通常采用x.x.x.x格式表示，根据不同的范围不同，IP地址分为五类： • IP地址的最左五位二进制用于标识IP地址的类别： • A类，最高位为0 • B类，最左两位为10 • C类，最左三位为110 • D类，最左四位为1110 • E类，最左五位为11110

IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0 网络号主机号 A 类地址 0-127 8 位 24 位 1 0 网络号主机号 B 类地址 128-191 16 位 16 位网络号主机号 C 类地址 1 1 0 191-223 24 位 8 位 1110 D 类地址多播地址 224-239 1111 E 类地址保留为今后使用 240-

IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0 网络号主机号 A 类地址 0-127 8 位 24 位 1 0 网络号主机号 B 类地址 128-191 16 位 16 位网络号主机号 C 类地址 1 1 0 191-223 24 位 8 位 A 类地址的网络号字段为 1 字节 1110 D 类地址多播地址 224-239 1111 E 类地址保留为今后使用 240-

IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0 网络号主机号 A 类地址 0-127 8 位 24 位 1 0 网络号主机号 B 类地址 128-191 16 位 16 位网络号主机号 C 类地址 1 1 0 191-223 24 位 8 位 B 类地址的网络号字段为 2 字节 1110 D 类地址多播地址 224-239 1111 E 类地址保留为今后使用 240-

IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0 网络号主机号 A 类地址 0-127 8 位 24 位 1 0 网络号主机号 B 类地址 128-191 16 位 16 位网络号主机号 C 类地址 1 1 0 191-223 24 位 8 位 C 类地址的网络号字段为 3 字节 1110 D 类地址多播地址 224-239 1111 E 类地址保留为今后使用 240-

IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0 网络号主机号 A 类地址 0-127 8 位 24 位 1 0 网络号主机号 B 类地址 128-191 16 位 16 位网络号主机号 C 类地址 1 1 0 191-223 24 位 8 位 A 类地址的主机号字段为 3 字节 1110 D 类地址多播地址 224-239 1111 E 类地址保留为今后使用 240-

IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0 网络号主机号 A 类地址 0-127 8 位 24 位 1 0 网络号主机号 B 类地址 128-191 16 位 16 位网络号主机号 C 类地址 1 1 0 191-223 24 位 8 位 B 类地址的主机号字段为 2 字节 1110 D 类地址多播地址 224-239 1111 E 类地址保留为今后使用 240-

IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0 网络号主机号 A 类地址 0-127 8 位 24 位 1 0 网络号主机号 B 类地址 128-191 16 位 16 位网络号主机号 C 类地址 1 1 0 191-223 24 位 8 位 C 类地址的主机号字段为 1 字节 1110 D 类地址多播地址 224-239 1111 E 类地址保留为今后使用 240-

IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0 网络号主机号 A 类地址 0-127 8 位 24 位 1 0 网络号主机号 B 类地址 128-191 16 位 16 位 D 类地址是多播地址网络号主机号 C 类地址 1 1 0 191-223 24 位 8 位 1110 D 类地址多播地址不标识网络用于其他特殊用途 224-239 1111 E 类地址保留为今后使用 240-

IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0 网络号主机号 A 类地址 0-127 8 位 24 位 1 0 网络号主机号 B 类地址 128-191 16 位 16 位 E 类地址保留为今后使用网络号主机号 C 类地址 1 1 0 191-223 24 位 8 位多播地址不标识网络用于其他特殊用途 1110 D 类地址 224-239 1111 E 类地址保留为今后使用 240-

机器中存放的 IP 地址 是 32 位二进制代码 10000000000010110000001100011111 每隔 8 位插入一个空格能够提高可读性 10000000 00001011 00000011 00011111 点分十进制记法将每 8 位的二进制数转换为十进制数 128 11 3 31 采用点分十进制记法则进一步提高可读性 128.11.3.31

2. 常用的三种类别的 IP 地址 IP 地址的使用范围网络最大第一个最后一个每个网络类别网络数可用的可用的中最大的网络号网络号主机数 A 126 (27 – 2) 1 126 16,777,214 B 16,383(214 1) 128.1 191.255 65,534 C 2,097,151 (221  1) 192.0.1 223.255.255 254

特殊的IP地址 • 全0的网络号码，这表示“本网络”或“我不知道号码的这个网络”。 • 全0的主机号码，这表示该IP地址就是网络的地址。 • 全1的主机号码，表示广播地址，即对该网络上的所有主机进行广播。 • 全0的IP地址，即0.0.0.0，表本网络上的本主机。 • 网络号码为127.X.X.X.，这里X为0到255之间的整数。这样的网络号码用于本地软件进行回送测试(Loopback Test)。 • 全1地址255.255.255.255，这表示“向我的网络上的所有主机广播”。

IP 地址的一些重要特点 (1) IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是： • 第一，IP地址管理机构在分配IP地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了IP地址的管理。 • 第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。

IP 地址的一些重要特点 (2) 实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。 • 当一个主机同时连接到两个网络上，就必须同时具有两个不同的 IP 地址（网络号必须不同）。这种主机称为多归属主机(multihomed host)。 • 由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络），因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。

IP 地址的一些重要特点 (3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号。 (4) 所有分配到网络号的网络（范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网），都是平等的。

在同一个局域网上的主机（或路由器） 的 IP 地址中的网络号必须是一样的。互联网中的 IP 地址 222.1.1.3 222.1.1.1 222.1.1.2 LAN1 222.1.1. 222.1.1.4 R1 LAN3 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.3.3 222.1.3. 222.1.2.1 N3 LAN2 222.1.6. 222.1.2. N2 222.1.5. 222.1.5.2 222.1.6.2 R2 R3 222.1.3.1 222.1.2.5 N1 222.1.4. 222.1.2.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.2 B 222.1.2.4 222.1.2.3 互联网

在同一个局域网上的主机（或路由器） 的 IP 地址中的网络号必须是一样的。互联网中的 IP 地址 222.1.1.3 222.1.1.1 222.1.1.2 LAN1 222.1.1. 222.1.1.4 R1 LAN3 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.3.3 222.1.3. 222.1.2.1 N3 LAN2 222.1.6. 222.1.2. N2 222.1.5. 222.1.5.2 222.1.6.2 R2 R3 222.1.3.1 N1 222.1.4. 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.2 B 222.1.2.4 222.1.2.3 互联网

互联网中的 IP 地址 222.1.1.3 222.1.1.1 222.1.1.2 LAN1 222.1.1. 222.1.1.4 R1 LAN3 222.1.5.1 222.1.6.1 在同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址中的网络号必须是一样的。图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id 222.1.3.3 222.1.3. 222.1.2.1 N3 LAN2 222.1.6. 222.1.2. N2 222.1.5. 222.1.5.2 222.1.6.2 R2 R3 222.1.3.1 N1 222.1.4. 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.2 B 222.1.2.4 222.1.2.3 互联网

在同一个局域网上的主机（或路由器） 的 IP 地址中的网络号必须是一样的。互联网中的 IP 地址 222.1.1.3 222.1.1.1 222.1.1.2 LAN1 222.1.1. 222.1.1.4 R1 LAN3 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.3.3 222.1.3. 222.1.2.1 N3 LAN2 222.1.6. 222.1.2. N2 222.1.5. 222.1.5.2 222.1.6.2 R2 R3 222.1.3.1 N1 222.1.4. 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.2 B 222.1.2.4 222.1.2.3 互联网

路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。 路由器的每一个接口都有一个不同网络号的 IP 地址。互联网中的 IP 地址 222.1.1.3 222.1.1.1 222.1.1.2 LAN1 222.1.1. 222.1.1.4 R1 LAN3 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.3.3 222.1.3. 222.1.2.1 N3 LAN2 222.1.6. 222.1.2. N2 222.1.5. 222.1.5.2 222.1.6.2 R2 R3 222.1.3.1 N1 222.1.4. 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.2 B 222.1.2.4 222.1.2.3 互联网

两个路由器直接相连的接口处，可指明也可不指明 IP 地址。如指明 IP 地址，则这一段连线就构成了一种只包含一段线路的特殊“网络” 。现在常不指明 IP 地址。互联网中的 IP 地址 222.1.1.3 222.1.1.1 222.1.1.2 LAN1 222.1.1. 222.1.1.4 R1 LAN3 222.1.5.1 222.1.6.1 222.1.3.3 222.1.3. 222.1.2.1 N3 LAN2 222.1.6. 222.1.2. N2 222.1.5. 222.1.5.2 222.1.6.2 R2 R3 222.1.3.1 N1 222.1.4. 222.1.2.5 222.1.2.2 222.1.4.2 222.1.4.1 222.1.3.2 B 222.1.2.4 222.1.2.3 互联网

IP地址的管理与分配 • IP地址的管理机构 • 为了使Internet上的每一个主机都得到一个唯一的IP地址，IP地址由统一的机构来规划，分级管理。目前IP地址的管理机构分三个层次。 • 第一层次是因特网名字与号码指派公司ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers) • 第二层次是地区NIC，由三大区域性IP地址分配机构组成。（1）ARIN。负责北美、南美、加勒比以及非洲撒哈拉部分的IP地址分配。（2）RIPE。负责欧洲、中东、北非、西亚部分地区。（3）APNIC。负责亚洲、太平洋地区。 • 第三层次是国内NIC，如中国的CNNIC，负责为我国的网络服务商（ISP）和网络用户提供IP地址和AS（自治系统）号码的分配管理服务 • Internet最高维护机构是网络信息中心，负责分配最高级IP地址。授权给下一级的申请成为Internet的网络管理中心，每个网点组成一个自治系统

3、IP分组传输 • 当一个主机试图与另一个主机通信时，IP首先决定目的主机是一个本地网还是一个远程网。 • 如果目的主机是远程网，IP将查询路由表来为远程主机或远程网选择一个路由。路由器对各分组单独进行转发。 • 若未找到明确的路由，IP用默认的网关地址将一个数据传送给另一个路由器。发现一条路由后，数据包就被转送至下一级路由器，称为一次“跳步”，并最终发送至目的主机。若未发现任何一个路由，则向源主机发送一个ICMP错误信息。 • Internet的数据传输单位是IP分组，包含IP地址与数据部分 • IP源地址、目的地址被封闭在IP分组中 • 当IP分组在Interent 中传输时，途径的路由器将检查各分组中的地址信息，并以有效的路径将分组发送到离最终目的地最近的下一个路由器，分组在经过一系列的路由器后最终到达目的主机。 • 由于各分组不一定按序到达，终端还须对分组重组

IPv6简介（补充内容） • IPV6产生背景 • IPv4技术下网络地址资源有限： • 从理论上讲，IPv4编址1600万个网络、40亿台主机（232）。但采用A、B、C三类编址方式后，可用的网络地址和主机地址的数目大打折扣，以至目前的IP地址近乎枯竭 • 世界各个地区网络地址资源不均衡： • 全球IP地址，北美占有3/4，约30亿个，而亚洲只有不到4亿个。 • 中国拥有的IP地址不能满足需求 • IETF在1992年6月就提出要IPng，现正式称为IPv6。

IPv6特点 （1）更大的地址空间。地址长度为128比特，和IPv4相比地址空间增大了296倍；（2）简化了头部格式。字段只有7个，加快报文转发，提高了吞吐量；（3）灵活的IP报文头部格式。使用一系列固定格式的扩展头部取代了IPV4中可变长度的选项字段；（4）允许对网络资源的预分陪（5）允许协议增加新的功能，使之适应未来技术的发展。（6）提高安全性。身份认证和隐私权是IPV6的关键特性

IPv6地址格式 • IPv6地址书写形式 • IPv6地址为128位长，通常写作8组，每组为4个十六进制数的形式，并且字段与字段之间用“：”隔开 ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff:ffff 例如： 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7344 • 字段中前面为零的数值可以省略， • 如果整个字段为零，可以被省略此字段。例如： 2001:0db8:85a3:0000:1319:8a2e:0370:7344等价于 2001:db8:85a3::1319:8a2e:370:7344

8.2.3 域名机制 1、域名的概念 • 在Internet上用IP地址来要标识一个主机，因此要访问一个主机必须记住该主机的IP地址 • 如果网络地址用点分十进制表示，用户很难记忆。如果网络地址用字符表示（www.nankai.edu.cn），每个字符都有一定意义，并且书写有规律，用户容易记忆，因此提出域名的概念； • 为了方便用户的使用和记忆而引入的字符形式的IP地址称为域名

2. 域名系统 • Internet域名结构由域名系统（DNS）定义。 • 域名系统是一种基于标识符号的名字管理机制，它允许用字符甚至汉字来命名一个主机。 • 因特网域名系统DNS的构成 • 因特网上的域名由域名系统DNS统一管理，DNS是一个分布式数据库系统，由域名空间、域名服务器和地址转换程序三部分组成。 • 与IP地址一样，有层次结构，由网络信息中心NIC将顶级域名授予指定的管理机构，各管理机构再为它管理的域分配二级域名，并将二级域名的管理权授予下属的管理机构，如此层层细分形成Internet层次状的域名结构。 • DNS的功能：DNS负责IP地址与域名之间的有效转换

第 8 章 Internet 基础与应用