1.2　Internet概述

Internet并不是單個網絡，而是大量不同網絡的集合。它是利用通信設備和線路將全世界不同地理位置的功能相對獨立的數以千萬計的計算機系統互連起來，通過功能完善的網絡軟件（網絡通信協議、網絡操作系統等）實現網絡資源共享和信息交換的計算機網絡。

1.2.1　Internet的網絡架構

隨著網絡規模的爆炸性增長，Internet的網絡架構也發生了很大變化。電信公司、有線電視公司和服務提供商往往很難分辨誰正在做哪些業務。在“三網融合”下，一個公司可以在相同的網絡連接上提供電話業務、有線電視和Internet服務。因此，與現實情況相比，這里給出的描述在一定程度上做了必要的簡化。

Internet的網絡架構如圖1-5所示。

為了加入Internet，計算機必須連到Internet服務提供商（ISP）的網絡，這樣計算機才可以和Internet上的其他主機交換數據包。圖1-5顯示了4種連接ISP的流行方式（詳細介紹見第11章）：

（1）使用家里的電話線。在這種情況下，電話公司就是你的ISP。數字用戶線（Digital Subscriber Line，DSL）使用連到各家的電話線中沒有使用的信道進行數字數據的傳輸。計算機與一個稱為DSL調制解調器的設備連接。該設備將數字數據包轉換成可以通過電話線傳遞的模擬信號。在另一端，一臺稱為數字用戶線接入復用器（Digital Subscriber Line Access Multiplexer，DSLAM）的設備負責進行模擬信號和數字數據包之間的轉換。

（2）使用家里的有線電視線，通過有線電視系統發送信號。這種連接利用有線電視線路沒有使用的信道發送信號。家中計算機與一個線纜調制解調器連接，而在有線電視公司端有一個線纜調制解調器終端系統（Cable Modem Termination System，CMTS）。

（3）通過鋪設到住宅的光纖，可提供傳輸速率在10～100Mbit/s甚至更高的Internet接入。這種設計稱為光纖到戶（Fiber to the Home，FTTH）。

（4）無線也可用于Internet接入。例如，將在第9章討論的3G移動電話網絡。它們可以為覆蓋范圍內的移動電話提供1Mbit/s或更高速率的數據傳輸服務。

通常把客戶數據包進入ISP網絡使用其服務的位置稱為ISP存點（Point of Presence，POP）。從這個位置開始，系統就是完全數字化的，而且采用的是數據包交換技術。

ISP將它們的網絡連接到Internet交換點（Internet eXchange Point ，IXP）以便交換流量，相互連接的ISP被認為彼此對等（peer）。我們可以把一個IXP看作一間放滿了路由器的房間，每個ISP至少有一臺路由器在這個房間里，房間里的局域網連接了所有的路由器，因此數據包可以從一個ISP骨干網轉發到另一個ISP骨干網。

在Internet網絡架構最頂端的是極少數大公司，如中國電信、中國網通、美國AT&T。它們一般負責國家級網絡之間的互聯，通常稱為1級（tier1）ISP，正是它們形成了Internet的骨干網。所有其他ISP都必須與它們連接才能到達整個Internet。

提供大量內容的公司（例如谷歌、新浪）都把它們的計算機放在數據中心，那里與Internet的其余部分有很好的連接。代管（Colo cation）或托管（Hosting）數據中心讓客戶把服務器之類的設備放在ISP的POP中，以便在服務器與ISP骨干之間形成快速連接。

1.2.2　Internet的發展歷程

Internet最早起源于美國國防部高級研究計劃署（Advanced Research Projects Agency，ARPA）研發的、于1969年建成并投入使用的ARPANET。

最初，ARPANET主要用于軍事研究目的，它的設計基于這樣的指導思想：網絡必須經受得住故障的考驗，一旦發生戰爭，當網絡的某一部分因遭受攻擊而失去工作能力時，網絡的其余部分應能維持正常的通信工作。ARPANET通過采用存儲-轉發技術的數據包交換網絡來實現這一目標。ARPANET在技術上的另一個重大貢獻是TCP/IP參考模型和協議的發明（將在第3章介紹）。TCP/IP專門設計用來處理互聯網絡的通信。作為Internet的早期骨干網，ARPANET的試驗奠定了Internet存在和發展的基礎，較好地解決了異種網絡互聯的一系列理論和技術問題。

在20世紀80年代，局域網和廣域網的產生和蓬勃發展對Internet的進一步發展起了重要的作用。其中，最引人注目的是美國國家科學基金會（U.S.National Science Foundation，NSF）建立的NSF NET。NSF在全美建立了按地區劃分的計算機廣域網，并將這些地區網絡和骨干網絡中的超級計算機中心互聯起來。NSF NET于1990年6月徹底取代了ARPANET而成為Internet的主干網。

1990年9月，由MERIT、MCI和IBM公司聯合組成了一個非營利的公司——高級網絡與服務公司（Advanced Networks and Services Inc.，ANS），它接管了NSF NET，并將NSF NET骨干網的鏈路升級到45M bit/s，構成了ANS NET。該網絡運行5年后，被出售給了美國在線（America On line）。此時，已有許多公司都在提供商業性的IP服務，美國政府逐漸退出了網絡服務的商業圈。

從20世紀90年代開始，許多其他國家和區域也紛紛建起了國家性的研究網絡，并逐漸將它們交給工業界來運行。從此以后，Internet發生了巨大的改變。它的規模隨著20世紀90年代初萬維網的出現而呈現了爆炸式的增長。

人們使用Internet的方式也發生了根本變化。起初，學術界用的電子郵件、新聞組、遠程登錄和文件傳輸等應用占據主導地位。后來逐步發展到普通人開始使用電子郵件，然后是網站和對等內容分發（P2P）的出現等，如百度網站、Bit Torrent。現在實時媒體分發、社會網絡（例如人人網）、微博（例如新浪微博）和微信已騰空而起。這些使用方式的變化給Internet帶來了更豐富的媒體種類。

1.2.3　Internet在中國的發展歷程

Internet在中國的發展歷程可以大略地劃分為3個階段：

1.研究試驗階段（1986.6—1993.3）

在此期間，中國的一些科研部門和高等院校開始研究Internet聯網技術，并開展了科研課題和科研合作工作。這個階段的網絡應用僅限于小范圍內（少數高等院校、研究機構）的電子郵件服務。發展經歷具體如下：

（1）1986年，北京市計算機應用技術研究所實施的國際聯網項目——中國學術網（Chinese Academic Network，CANET）啟動，其合作伙伴是德國卡爾斯魯厄大學。

（2）1987年9月，CAN ET在北京計算機應用技術研究所內正式建成中國第一個國際互聯網電子郵件結點，并于9月14日發出了中國第一封電子郵件：“Across the Great Wall we can reach every corner in the world.（越過長城，走向世界）”，揭開了中國人使用互聯網的序幕。這封電子郵件是通過意大利公用分組網ITAPAC設在北京的PAD機，經由意大利ITAPAC和德國DA TEX-P分組網，實現了和德國卡爾斯魯厄大學的連接，通信速率最初為300bit/s。

（3）1990年11月28日，錢天白教授代表中國正式在SRI-NIC（Stanford Research Institute’s Network Information Center）注冊登記了中國的頂級域名CN，并且開通了使用中國頂級域名CN的國際電子郵件服務，從此中國的網絡有了自己的身份標識。

（4）1992年12月底，清華大學校園網TUN ET建成并投入使用，它是中國第一個采用TCP/IP體系結構的校園網，主干網首次成功采用FD DI技術，在網絡規模、技術水平以及網絡應用等方面處于國內領先水平。

（5）1993年3月2日，中國科學院高能物理研究所租用AT&T公司的國際衛星信道接入美國斯坦福線性加速器中心SLAC的64k bit/s專線正式開通。這條專線是中國連入Internet的第一根專線。

2.起步階段（1994.4—1996）

1994年4月，中關村地區教育與科研示范網絡工程進入互聯網絡，實現和Internet的TCP/IP連接，從而開通了Internet全功能服務。從此中國被國際上正式承認為有互聯網絡的國家。之后，ChinaNET、CER NET、CSTNET、CHINAGBNET等多個互聯網絡項目在全國范圍相繼啟動，互聯網絡開始進入公眾生活，并在中國得到了迅速的發展。1996年底，中國互聯網用戶數已達20萬，利用互聯網開展的業務與應用逐步增多。具體發展經歷如下：

（1）1994年4月20日，中關村地區教育與科研示范網絡工程（National Computing and Networking Facility of China，NCFC）通過美國Sprint 公司連入Internet的64kbit/s國際專線開通，實現了與Internet的全功能連接。從此，中國被國際上正式承認為真正擁有全功能Internet的國家。

（2）1994年5月15日，中國科學院高能物理研究所設立了國內第一個Web服務器，建立了中國第一個網站。

（3）1994年8月，由中國國家計委投資，中國國家教委主持的中國教育和科研計算機網（CERNET）正式立項，并于1995年12月建設完成。

（4）1996年4月9日，郵電部發布《中國公用計算機互聯網國際聯網管理辦法》，并自發布之日起實施。

（5）1996年9月22日，中國第一個城域網——上海熱線正式開通試運行。

3.快速增長階段（1997至今）

國內互聯網用戶數自1997年以后基本保持每半年翻一番的增長速度。據中國互聯網絡信息中心（CNNIC）公布的統計報告顯示，截至2014年6月底，中國網民數量達到6.32億，其中手機網民數為5.27億。IPv4地址數3.3億，CN下注冊的域名數1065萬，WWW站點273萬，國際出口帶寬3776909Mbit/s。