《Internet技术与应用》第一章 Internet基础

在OSI参考模型标准的制定过程中，采用的方法是分层体系结构方 法，其分层的原则有：
根据不同层次的抽象分层； 每层应当实现一个定义明确的功能； 每层功能的选择应该有助于制定网络协议的国际标准； 各层边界的选择应尽量减少跨过接口的通信量； 层数应足够多，以避免不同的功能混杂在同一层中，但也不能太多， 否则体系结构会过于庞大。
随着TCP/IP协议的标准化，ARPAnet的规模不断扩大。不仅在美国国 内，世界上的很多其它国家也将本地的计算机和网络接入ARPAnet，并 采用相同的TCP/IP协议。
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1.2.4 Internet在中国的发展
Internet在我国的发展经历了两个阶段：
第一阶段是1987年～1994年，这一阶段实际上只是国内少数高等院 校、研究机构与国外大学和科研机构合作，通过X.25线路实现和 Internet电子邮件系统的互联，还谈不上真正的Internet。
为Internet的一份子。
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1.5 Internet 的协议结构
1.5.1 ISO/OSI参考模型
1984年，国际标准化组织（ISO）发表了著名的ISO/IEC 7498标 准，定义了网络互连的7层框架，这就是开放系统互连参考模型， 即ISO/OSI RM，如图1-2所示。
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（1）网络接口层（Host to Network Layer）
事实上，TCP/IP参考模型并没有真正定义这一部分，只是指出在 这一层上必须具有物理层和数据链路层的功能。
包含了多种网络层协议，如以太网协议（Ethernet）、令牌环网协 议（Token Ring）、分组交换网协议（X.25）等。
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电子邮件服务E-mail 远程登录服务Telnet 文件传输服务FTP WWW服务
网络新闻服务 文件检索服务Archie Gopher分类目录查询服务 WAIS广域信息查询服务 电子商务EC/EB
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1.4 Internet 的物理结构
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1.3 Internet的主要功能与服务
1.3.1 Internet的主要功能
Internet的主要功能可以归为以下三类：
资源共享 信息交流 信息的获取与发布
1.3.2 Internet的主要服务
Internet在拥有丰富资源的同时，也提供了各种各样的服务方式， 总的来说，主要有以下一些：
1.1 Internet基本概念
1.1.1 Internet的定义
Internet是由成千上万个不同类型、不同规模的计算机网络互连在 一起所组成的覆盖世界范围的、开放的全球性网络。它拥有数千万台 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。
Internet的物理结构，实际上就是指连入Internet的网络之间的物理 连接方式。典型结构如图1-1所示：
图1-1 Internet 物理结构示意图
各用户并不是将自己的计算机直接连接到Internet上的，而是连
接到其中的某个网络上（如校园网、企业网等），该网络再通过
使用路由器等网络设备，并租用数据通信专线与广域网相连，成
Telnet（远程终端访问协议）
该协议允许本地主机作为仿真终端登录到远程的另一台主机上， 把用户请求传送给远程主机，同时也能将远程主机的输出结果通过 TCP连接返回到用户屏幕。
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HTTP（超文本传输协议） 主要用于Internet中的客户机与WWW服务器之间的数据传输.
DNS（域名系统协议） 主要用于实现域名与IP地址之间的转换。
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（3）应用层协议
FTP（文件传输协议）
FTP允许用户可以在本地机上以文件操作的方式（文件的增、删、 改、查、传送等）与远程机之间进行相互通信。
SMTP（简单邮件传输协议）
为了在任何时候访问Internet上的主机，并使用户通过SLIP/PPP连 接来接收电子邮件，通常在邮件主机上同时运行SMTP和POP的程序。 SMTP负责邮件的发送和在邮件主机上的分拣和存储，而POP负责将 邮件通过SLIP/PPP连接传送到用户的主机上。
1.1.2 Internet的特点
Internet是由全世界众多的网络互连组成的国际互连网
Internet是世界范围的信息和服务资源宝库 组成Internet的众多网络共同遵守TCP/IPInternet 的起源、产生和发展
1.2.1 ARPAnet的诞生
（2）网络层（Internet Layer）
网络层是整个TCP/IP参考模型的关键部分，它提供的是无连接的 服务，主要负责将源主机的数据分组（Packet）发送到目的主机。
网络层的主要功能包括：处理来自传输层的分组发送请求 、处理 接收到的数据报、进行流量控制与拥塞控制 等。
网络层上定义的主要协议包括：网际协议（IP）、Internet控制报 文协议（ICMP）、地址解析协议（ARP）、反向地址解析协议 （RARP）等。
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1.6 Internet的地址结构
1.6.1 什么是IP地址
Internet上的不同主机之间要进行通信，除使用TCP/IP外，每台主 机都必须有一个不与其它主机重复的地址，这个地址就是Internet地 址，它相当于每台主机的名字。Internet地址包括IP地址和域名地址 两种不同的表示方式。
第一章 Internet基础知识
本章学习要点： ➢ Internet 基本概念 ➢ Internet 的起源、产生和发展 ➢ Internet 的主要功能与服务 ➢ Internet 的物理结构 ➢ Internet 的协议结构 ➢ Internet 的地址结构 ➢ IPv4的应用及其局限性
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2. IP地址的表示方法
IP地址以32个二进制数字形式表示，不适合阅读和记忆。为了便于 用户阅读和理解IP地址，Internet管理委员会采用了一种“点分十进 制” 表示方法表示IP地址。
IP地址是指给Internet上的主机分配的一个在全世界范围内唯一的 32位二进制比特串，它通常采用更直观的、以圆点“．”分隔的4个 十进制数字表示，如“192.168.10.58”。
1.6.2 IP地址的组成与分类
1. IP地址的组成
每个IP地址由网络号和主机号两部分组成，如图1-4所示：
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2. IP（网际协议）
IP的主要任务是对数据包进行寻址和路由选择，并从一个网络转发 到另一个网络。IP在每个发送的数据包前都加入了一个控制信息，其 中包含了源主机IP地址和目的主机IP地址等信息。
IP是一个面向无连接的协议，即主机之间事先不需建立用于可靠通信 的端到端连接，源主机只是简单地将IP数据包发送出去。这样数据包在 传输途中可能会丢失、重复、或者次序发生混乱。因此，还必须要依 靠高层的协议（如TCP）或应用程序实现数据包的可靠传输。
ICMP（互联网控制报文协议）
ICMP的主要作用是为IP提供差错报告。由于IP是面向无连接的， 且不进行差错检验，因而当网络上发生错误时它不能检测错误。向发 送IP数据包的主机汇报错误就是ICMP的责任。
（2）传输层协议
UDP（用户数据报协议）
UDP是对IP的扩充，它增加了一种机制，发送方主机可以使用这种 机制来区分一台计算机上的多个接收者。UDP提供的是一种无连接服 务，因而它的服务同样是不可靠的。这种服务不用确认、不对报文排 序、也不进行流量控制。
第二阶段从1994年开始，我国通过TCP/IP连接Internet，实现了 Internet的全功能服务，并设立了中国最高域名( CN )服务器。这时， 我国才算是真正加入了国际Internet行列之中。
目前国内主要的骨干广域网：
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中国教育科研网（CERNET） 中国公用计算机互联网（CHINANET） 中国金桥信息网（CHINAGBN） 中国科技网（CSTNET） 中国联通互联网（UNINET） 中国网通互联网（CNCNET） 中国移动互联网（CMNET） 中国卫星集团网（CSNET） 中国长城互联网（CGNET) 中国国际经贸互联网（CIETNET）
（4）应用层（Application Layer）
应用层负责向用户提供一组常用的应用程序，包含了所有TCP/IP 协议簇中的高层协议，如FTP、SMTP、HTTP、SNMP、DNS等。
应用层协议一般可以分为3类：一类是依赖于面向连接的TCP；一类 是依赖于无连接的UDP；还有一类则既依赖于TCP又依赖于UDP。
3. TCP/IP协议簇中的其它协议
（1）网络层协议
ARP（地址解析协议）
ARP主要负责将主机的逻辑地址（IP地址）转换为相应的物理地址 （MAC地址）。这样用户只需给出目的主机的IP地址，就可以找出 同一物理网络中任意一台主机的物理地址了。
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RARP（反向地址解析协议）
RARP的功能是将主机的物理地址转换为IP地址，它广泛用于获取 无盘工作站的IP地址。
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（3）传输层（Transport Layer）
与OSI参考模型的传输层类似，TCP/IP参考模型的传输层的主要功 能是：使发送方主机和接收方主机上的对等实体可以进行会话。 在传输层上定义了以下两个端到端的协议：传输控制协议（TCP） 和用户数据报协议（UDP）。
TCP是一个面向连接的可靠传输协议，而UDP是一个面向无连接 的不可靠传输协议。