1.6 因特网基础知识

1.6.1 因特网概述

Internet是人类历史发展中的一个伟大的里程碑，它是未来信息高速公路的雏形，人类正由此进入一个前所未有的信息化社会。人们用各种名称来称呼Internet，如国际因特网络、因特网、交互网络、网际网等等，它正在向全世界各大洲延伸和扩散，不断增添吸收新的网络成员，已经成为世界上覆盖面最广、规模最大、信息资源最丰富的计算机信息网络。

1．因特网的起源与发展

（1）因特网的起源

从某种意义上，因特网可以说是美苏冷战的产物。这样一个庞大的网络，它的由来，可以追溯到1962年。当时，美国国防部为了保证美国本土防卫力量和海外防御武装在受到前苏联第一次核打击以后仍然具有一定的生存和反击能力，认为有必要设计出一种分散的指挥系统：它由一个个分散的指挥点组成，当部分指挥点被摧毁后，其他点仍能正常工作，并且这些点之间，能够绕过那些已被摧毁的指挥点而继续保持联系。为了对这一构思进行验证，1969年，美国国防部国防高级研究计划署（DoD/DARPA）资助建立了一个名为ARPANET（即“阿帕网”）的网络，这个网络把位于洛杉矶的加利福尼亚大学、位于圣芭芭拉的加利福尼亚大学、斯坦福大学，以及位于盐湖城的犹他州州立大学的计算机主机联接起来，位于各个结点的大型计算机采用分组交换技术，通过专门的通信交换机（IMP）和专门的通信线路相互连接。这个阿帕网就是因特网最早的雏形。

到1972年时，阿帕网上的网点数已经达到40个，这40个网点彼此之间可以发送小文本文件（当时称这种文件为电子邮件，也就是我们现在的E-mail）和利用文件传输协议发送大文本文件，包括数据文件（即现在Internet中的FTP），同时也发现了通过把一台计算机模拟成另一台远程计算机的一个终端而使用远程计算机上的资源的方法，这种方法被称为Telnet。由此可看到，E-mail，FTP和Telnet是因特网上较早出现的重要工具，特别是E-mail仍然是目前因特网上最主要的应用。

（2）TCP/IP协议

1972年，全世界计算机业和通信业的专家学者在美国华盛顿举行了第一届国际计算机通信会议，就在不同的计算机网络之间进行通信达成协议，会议决定成立Internet工作组，负责建立一种能保证计算机之间进行通信的标准规范（即“通信协议”）；1973年，美国国防部也开始研究如何实现各种不同网络之间的互联问题。

至1974年，IP（Internet协议）和TCP（传输控制协议）问世，合称TCP/IP协议。这两个协议定义了一种在计算机网络间传送报文（文件或命令）的方法。随后，美国国防部决定向全世界无条件地免费提供TCP/IP，即向全世界公布解决电脑网络之间通信的核心技术，TCP/IP协议核心技术的公开最终导致了因特网的大发展。

到1980年，世界上既有使用TCP/IP协议的美国军方的ARPA网，也有很多使用其他通信协议的各种网络。为了将这些网络连接起来，美国人温顿·瑟夫（Vinton Cerf）提出一个想法：在每个网络内部各自使用自己的通信协议，在和其他网络通信时使用TCP/IP协议。这个设想最终导致了因特网的诞生，并确立了TCP/IP协议在网络互联方面不可动摇的地位。

（3）网络的“春秋战国”时代

20世纪70年代末到80年代初，可以说是网络的春秋战国时代，各种各样的网络应运而生。

80年代初，DARPANet取得了巨大成功，但没有获得美国联邦机构合同的学校仍不能使用。为解决这一问题，美国国家科学基金会（NSF）开始着手建立提供给各大学计算机系使用的计算机科学网（CSNet）。CSNet是在其他基础网络之上加统一的协议层，形成逻辑上的网络，它使用其他网络提供的通信能力，在用户观点下也是一个独立的网络。CSNet采用集中控制方式，所有信息交换都经过CSNet-Relay（一台中继计算机）进行。

1982年，美国北卡罗莱纳州立大学的斯蒂文·贝拉文（Steve Bellovin）创立了著名的集电极通信网络——网络新闻组（Usenet），它允许该网络中任何用户把信息（消息或文章）发送给网上的其他用户，大家可以在网络上就自己所关心的问题和其他人进行讨论；1983年在纽约城市大学也出现了一个以讨论问题为目的的网络——BITNet，在这个网络中，不同的话题被分为不同的组，用户可以根据自己的需求，通过计算机订阅，这个网络后来被称之为Mailing List（电子邮件群）；1983年，在美国旧金山还诞生了另一个网络FidoNet（费多网或Fido BBS）即公告牌系统。它的优点在于用户只要有一部计算机、一个调制解调器和一根电话线就可以互相发送电子邮件并讨论问题，这就是后来的Internet BBS。

以上这些网络都相继并入因特网而成为它的一个组成部分，因而因特网成为全世界各种网络的大集合。

2．因特网在中国

因特网在中国的发展可以追溯到1986年。当时，中科院等一些科研单位通过国际长途电话拨号到欧洲一些国家，进行国际联机数据库检索。虽然国际长途电话的费用是极其昂贵的，但是能够以最快的速度查到所需的资料还是值得的。这可以说是我国使用因特网的开始。

由于核物理研究的需要，中科院高能所（IHEP）与美国斯坦福大学的线性加速器中心一直有着广泛的合作关系。随着合作的不断深入，双方意识到了加强数据交流的迫切性。在1993年3月，高能所通过卫星通信站租用了一条64 kbps的卫星线路与斯坦福大学联网。

1994年4月，中科院计算机网络信息中心通过64 kbps的国际线路连到美国，开通路由器（一种连接到Internet必不可少的网络设备），我国开始正式接入Internet网。

目前，我国已初步建成国内因特网，其4个主干网络是中国公用计算机因特网（ChinaNet）、中国教育与科研计算机网（CERNet）、中国科学技术计算机网（CSTNet）、中国金桥因特网（ChinaGBN）。

3．因特网提供的主要服务

因特网是当今世界上最大的信息网络。是在计算机网络的基础上建立和发展起来的，可以说是一个用相同语言传播信息的全球性计算机网络。因特网提供如下主要服务。

（1）万维网（WWW）

万维网（World Wide Web，WWW）是瑞士日内瓦欧洲粒子实验室最先开发的一个分布式超媒体信息查询系统，目前它是因特网上最为先进、交互性能最好、应用最为广泛的信息检索工具，万维网包括各种各样的信息，如文本、声音、图像、视频等。万维网采用了“超文本”的技术，使得用户以通用而简单的办法就可获得因特网上的各种信息。

（2）电子邮件（E-mail）

电子邮件（Electronic mail，E-mail）是因特网上使用最广泛的一种服务。用户只要能与因特网连接，具有能收发电子邮件程序及个人的电子邮件地址，就可以与因特网上具有电子邮件地址的所有用户方便、快捷、经济地交换电子邮件。电子邮件既可以在两个用户间交换，也可以向多个用户发送同一封邮件，或将收到的邮件转发给其他用户。电子邮件中除文本外，还可包含声音、图像、应用程序等各类计算机文件。此外，用户还可以用邮件方式在网上订阅电子杂志、获取所需文件、参与有关的公告和讨论组等。

（3）文件传输协议（FTP）

文件传输协议（File Transfer Protocol，简称FTP）是因特网上文件传输的基础，通常所说的FTP是基于该协议的一种服务。FTP文本传输服务允许因特网上的用户将一台计算机上的文件传输到另一台上，几乎所有类型的文件，包括文本文件、二进制可执行文件、声音文件、图像文件、数据压缩文件等，都可以用FTP传送。

FTP实际上是一套文件服务软件，它以文件传输为界面，使用简单的get和put命令就可以进行文件的下载和上传，如同在因特网上执行文件复制命令一样。大多数FTP服务器主机都采用UNIX操作系统，但普通用户通过Windows 98和Windows XP也能方便地使用FTP和UNIX主机进行文件的传输。

FTP最大的特点是用户可以使用因特网上众多的匿名FTP服务器。所谓匿名服务器，指的是不需要专门的用户名和口令就可以进入的系统。用户连接匿名服务器时，都可以用"Anonymous"（匿名）作为用户名、以自己的电子邮件地址作为口令登录。登录成功后，用户便可从匿名服务器上下载文件。匿名服务器的标准目录为pub，用户通常可以访问该目录下所有子目录中的文件。考虑到安全问题，大多数匿名服务器不允许用户上传文件。

（4）远程登录（Telnet）

Telnet是远程登录服务的一个协议，该协议定义了远程登录用户与服务器交互的方式。允许用户在一台联网的计算机登录到一个远程分时系统时，然后像使用自己的计算机一样使用该远程系统。

要使用远程登录服务，必须在本地计算机上启动一个客户应用程序，指定远程计算机的名字，并通过因特网与之建立连接。一旦连接成功，本地计算机就像通常的终端一样，直接访问远程计算机系统的资源。远程登录软件允许用户直接与远程计算机交互，通过键盘或鼠标操作，客户应用程序将有关的信息发送给远程计算机，再由远程计算机将输出结果返回给用户。用户退出远程登录后，用户的键盘、显示控制权又回到本地计算机。一般用户可通过Windows XP的Telnet客房程序进行远程登录。

（5）专题讨论（Usenet）

Usenet是一个由众多趣味相投的用户共同组织起来的各种专题讨论组的集合。通常也将之称为全球性的电子公告牌系统（BBS）。Usenet用于发布公告、新闻、评论及各种文章供网上用户使用和讨论。讨论内容按不同的专题分类组织，每一类为一个专题组，称为新闻组，其内部还可以分出更多的子专题。

Usenet的每一个新闻组都由一个区分类型的标记引导，每个新闻组围绕一个主题，如comp.（计算机方面的内容）、news.（Usenet本身的新闻与消息）、rec.（体育、艺术及娱乐活动）、sci.（科学技术）、soc.（社会问题）、talk.（讨论交流）、misc.（其他杂项话题）、biz.（商业方面问题）等。

用户除了可以选择参加感兴趣的专题小组外，也可以自己开设新的专题组。只要有人参加该专题组就可以一直存在下去；若一段时间无人参加，则这个专题组会被自动删除。

（6）因特网闲谈

因特网闲谈就是我们熟悉的IRC，即Internet Relay Chat。如果说电子邮件、网络新闻是因特网上的存储转发的通信业务，即可以使接收者在适当的时候看到的话，那么，IRC就是因特网上的一个实时通信业务，它可以使接收者和发送者都处于联机状态，使他们直接在因特网上进行交谈。可以利用这种方式召开网上会议，使网络上的相关用户可以直接实时地就某些问题进行讨论，并提出解决方案。目前国内较著名的中文聊天软件有腾讯公司的OICQ等。

1.6.2 因特网的通信协议

要实现网络间的正常通信就必需选择合适的通信协议，否则轻则就会造成网络的接入速度太慢，工作不稳定，重则根本无法接通。

目前因特网常见的通信协议主要有：NetBEUI、IPX/SPX、NWLink、TCP/IP，在这几种协议中用得最多、最为复杂的当然还是TCP/IP协议，最为简单的是NetBEUI协议，它简单得不需要任何设置即可成功配置。

1．NetBEUI协议

NetBEUI协议它的全称是：NetBIOS Extend User Interface，即用户扩展接口，它是由IBM于1985年公司开发的，它是一种体积小、效率高、速度快的通信协议，同时它也是微软最为喜爱的一种协议。它主要适用于早期的微软操作系统如：DOS、LAN Manager、Windows3.x和Windows for Workgroup，但微软在当今流行的WIN9X和WINNT中仍把它视为固有默认协议，由此可见它并不是我们所认为是“多余”的，而且在有的操作系统中连网还是必不可少的，如在用WIN9X和WINME组网进入NT网络时一定不能仅用TCP/IP协议，还必需加上“NetBEUI”协议，否则就无法实现网络连通。因为它的出现比较早，也就有它的局限性，NetBEUI是专门为几台到几百台多机所组成的单段网络而设计的，它不具有跨网段工作的能力，也就是说它不具有“路由”功能，如果您在一服务器或工作站上安装了多个网卡作网桥时，将不能使用NetBEUI作为通信协议。NetBEUI通信协议的特点就是：①体积小，因原来就要是DOS、LAN Manger等较低版本的操作系统，故它对系统的要求不高，运行后占用系统资源最少；②上面已讲过，也恐是因为主要服务的对象较低版本的操作系统，它不具有路由功能，不能实现跨网络通信；③因为简单，对系统要求低，也就适合初学组网人员学习使用。

2．IPX/SPX协议

IPX/SPX协议的全称为：Internetwork Packet Exchange/Sequences Packet Exchange，网际包交换/顺序包交换。它是NOVELL公司为了适应网络的发展而开发的通信协议，它的体积比较大，但它在复杂环境下有很强的适应性，同时它也具有“路由”功能，能实现多网段间的跨段通信。当用户接入的是NetWare服务器时，IPX/SPX及其兼容协议应是最好的选择。但如在Windows环境中一般不用它，特别要强调的是在NT网络和Win9X对等网中无法直接用IPX/SPX进行通信。IPX/SPX的工作方式较简单，不需要任何配置，它可通过“网络地址”来识别自己的身份。在整个协议中IPX是NetWare最底层的协议，它只负责数据在网络中的移动，并不保证数据传输是否成功，而SPX在协议中负责对整个传输的数据进行无差错处理。在NT中提供了两个IPX/SPX的兼容协议：NWLink IPX/SPX兼容协议、NWLink NetBIOS，两者统称为NWLink通信协议。它继承了IPX/SPX协议的优点，更适应了微软的操作系统和网络环境，当需要利用Windows系统进入NetWare服务器时，NWLink通信协议是最好的选择。

3．TCP/IP协议

TCP/IP协议的全称是：Transmission Control Protocol /Internet Protocol，即传输控制协议/网际协议。它是微软公司为了适应不断发展的网络，实现自己主流操作系统与其他系统间不同网络的互连而收购开发的，它是目前最常用的一种协议（包括INTERNET），也可算是网络通信协议的一种通信标准协议，同时它也是最复杂、最为庞大的一种协议。TCP/IP协议最早用于UNIX系统中，现在是Internet的基础协议。TCP/IP通信协议具有很灵活性，支持任意规模的网络，几乎可连接所有的服务器和工作站，正因为它的灵活性也带来了复杂性，它需要针对不同网络进行不同设置，且每个结点至少需要一个“IP地址”、一个“子网掩码”、一个“默认网关”和一个“主机名”。但是在局域网中微软为了简化TCP/IP协议的设置，在NT中配置了一个动态主机配置协议（DHCP），它为客户端自动分配一个IP地址，避免了出错。TCP/IP通信协议当然也有“路由”功能，它的地址是分级的，不同于IPX/SPX协议，这样系统就很容易找到网上的用户，IPX/SPX协议用的是一种广播协议，它经常会出现广播包堵塞，无法获得最佳网络带宽。但特别要注意的一点就是在用Win9X和WinME组网进入NT网络时一定不能仅用TCP/IP协议，还必需加上“NetBEUI”协议，否则就无法实现网络连通。

通过上述不同协议的比较，我们可以很清晰的知道，当今我们使用最多，最普遍的协议就是TCP/IP协议。

在这个全球网络的海洋中，如何才能准确并快速地找到与之通信的远程计算机呢？这就是下面要学习的计算机网络的IP地址和域名问题。

1.6.3 IP地址和域名

IP地址：如“202.101.139.188”的形式。它是为每个连接在Internet上的主机分配的一个在全世界范围内唯一的32位地址。IP地址通常以圆点（半角句号）分隔的4个十进制数字表示。我们知道，因特网是全世界范围内的计算机联为一体而构成的通信网络的总称，联在某个网络上的两台计算机之间在相互通信时，它们所传送的数据包里都会包含某些附加信息，这些附加信息就是发送数据的计算机的地址和接受数据的计算机地址。为了方便通信，必须给每台计算机都分配一个IP地址作为网络标识。

域名：如“http://www.zol.com.cn”的形式。它同IP地址一样，都是用来表示一个单位、机构或个人在网上的一个确定的名称或位置。所不同的是，它比IP地址较有亲和力，容易被人们记记和乐于使用。由于国际域名资源有限，各个国家，地区在域名最后都加上了国家的标识段，由此形成了各个国家，地区自己的国内域名。国别的最高层域名：.cn-中国；.au-澳大利亚；.jp-日本等。另外，不同的组织、机构，都有不同的域名标识，如：.com-商业公司；.org-组织、协会等；.net-网络服务；.edu-教育机构；.gov-政府部门；.mil-军事领域；.arts-艺术机构；.firm-商业公司；.info-提供信息的机构等。

1.6.4 因特网的接入方式

提到接入网，首先要涉及一个带宽问题，随着因特网技术的不断发展和完善，接入网的带宽被人们分为窄带和宽带，业内专家普遍认为宽带接入是未来的发展方向。

宽带运营商网络结构如图1-7所示。整个城市网络由核心层、汇聚层、边缘汇聚层、接入层组成。社区端到末端用户接入部分就是通常所说的最后一公里，它在整个网络中所处位置如图1-7所示。

在接入网中，目前可供选择的接入方式主要有PSTN、ISDN、DDN、LAN、ADSL、VDSL、Cable-Modem、PON和LMDS9种，它们各有各的优缺点。我们可以根据实际需要来选择使用。

1．PSTN拨号：使用最广泛

PSTN（Published Switched Telephone Network，公用电话交换网）技术是利用PSTN通过调制解调器拨号实现用户接入的方式。这种接入方式是大家非常熟悉的一种接入方式，目前最高的速率为56kbps，已经达到仙农定理确定的信道容量极限，这种速率远远不能够满足宽带多媒体信息的传输需求；但由于电话网非常普及，用户终端设备Modem很便宜，在100～500元之间，而且不用申请就可开户，只要家里有计算机，把电话线接入Modem就可以直接上网。

2．ISDN拨号：通话上网两不误

ISDN（Integrated Service Digital Network，综合业务数字网）接入技术俗称“一线通”，它采用数字传输和数字交换技术，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。用户利用一条ISDN用户线路，可以在上网的同时拨打电话、收发传真，就像两条电话线一样。ISDN基本速率接口有两条64kbps的信息通路和一条16kbps的信令通路，简称2B+D，当有电话拨入时，它会自动释放一个B信道来进行电话接听。

3．DDN专线：面向集团企业

DDN是英文Digital Data Network的缩写，这是随着数据通信业务发展而迅速发展起来的一种新型网络。DDN的主干网传输媒介有光纤、数字微波、卫星信道等，用户端多使用普通电缆和双绞线。DDN将数字通信技术、计算机技术、光纤通信技术以及数字交叉连接技术有机地结合在一起，提供了高速度、高质量的通信环境，可以向用户提供点对点、点对多点透明传输的数据专线出租电路，为用户传输数据、图像、声音等信息。DDN的通信速率可根据用户需要在N×64kbps（N=1～32）之间进行选择，当然速度越快租用费用也越高。

4．ADSL：个人宽带流行风

ADSL（Asymmetrical Digital Subscriber Line，非对称数字用户环路）既是一种能够通过普通电话线提供宽带数据业务的技术，也是目前极具发展前景的一种接入技术。ADSL素有“网络快车”之美誉，因其下行速率高、频带宽、性能优、安装方便、不需交纳电话费等特点而深受广大用户喜爱，成为继Modem、ISDN之后的又一种全新的高效接入方式。

ADSL方案的最大特点是不需要改造信号传输线路，完全可以利用普通铜质电话线作为传输介质，配上专用的Modem即可实现数据高速传输。ADSL支持上行速率640kbps～1Mbps，下行速率1Mbps～8Mbps，其有效的传输距离在3～5千米范围以内。在ADSL接入方案中，每个用户都有单独的一条线路与ADSL局端相连，它的结构可以看作是星形结构，数据传输带宽是由每一个用户独享的。

5．VDSL：更高速的宽带接入

VDSL比ADSL还要快。使用VDSL，短距离内的最大下传速率可达55Mbps，上传速率可达2.3Mbps（将来可达19.2Mbps，甚至更高）。VDSL使用的介质是一对铜线，有效传输距离可超过1000米。但VDSL技术仍处于发展初期，长距离应用仍需测试，端点设备的普及也需要时间。

6．Cable-Modem：用于有线网络

Cable-Modem（线缆调制解调器）是近两年开始试用的一种超高速Modem，它利用现成的有线电视（CATV）网进行数据传输，已是比较成熟的一种技术。随着有线电视网的发展壮大和人们生活质量的不断提高，通过Cable Modem利用有线电视网访问Internet已成为越来越受业界关注的一种高速接入方式。

由于有线电视网采用的是模拟传输协议，因此网络需要用一个Modem来协助完成数字数据的转化。Cable-Modem与以往的Modem在原理上都是将数据进行调制后在Cable（电缆）的一个频率范围内传输，接收时进行解调，传输机理与普通Modem相同，不同之处在于它是通过有线电视CATV的某个传输频带进行调制解调的。

7．无源光网络接入：光纤入户

PON（无源光网络）技术是一种点对多点的光纤传输和接入技术，下行采用广播方式，上行采用时分多址方式，可以灵活地组成树形、星形、总线形等拓扑结构，在光分支点不需要节点设备，只需要安装一个简单的光分支器即可，具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。

8．LMDS接入：无线通信

这是目前可用于社区宽带接入的一种无线接入技术，在该接入方式中，一个基站可以覆盖直径20公里的区域，每个基站可以负载2.4万用户，每个终端用户的带宽可达到25Mbps。但是，它的带宽总容量为600Mbps，每基站下的用户共享带宽，因此一个基站如果负载用户较多，那么每个用户所分到带宽就很小了。故这种技术对于社区用户的接入是不合适的，但它的用户端设备可以捆绑在一起，可用于宽带运营商的城域网互联。

9．LAN：技术成熟成本低

LAN方式接入是利用以太网技术，采用光缆+双绞线的方式对社区进行综合布线。采用LAN方式接入可以充分利用小区局域网的资源优势，为居民提供10Mbps以上的共享带宽，这比现在拨号上网速度快180多倍，并可根据用户的需求升级到100Mbps以上。

以太网技术成熟、成本低、结构简单、稳定性、可扩充性好；便于网络升级，同时可实现实时监控、智能化物业管理、小区/大楼/家庭保安、家庭自动化（如远程遥控家电、可视门铃等）、远程抄表等，可提供智能化、信息化的办公与家居环境，满足不同层次的人们对信息化的需求。