1.6 因特網基礎知識

1.6.1 因特網概述

Internet是人類歷史發展中的一個偉大的里程碑，它是未來信息高速公路的雛形，人類正由此進入一個前所未有的信息化社會。人們用各種名稱來稱呼Internet，如國際因特網絡、因特網、交互網絡、網際網等等，它正在向全世界各大洲延伸和擴散，不斷增添吸收新的網絡成員，已經成為世界上覆蓋面最廣、規模最大、信息資源最豐富的計算機信息網絡。

1．因特網的起源與發展

（1）因特網的起源

從某種意義上，因特網可以說是美蘇冷戰的產物。這樣一個龐大的網絡，它的由來，可以追溯到1962年。當時，美國國防部為了保證美國本土防衛力量和海外防御武裝在受到前蘇聯第一次核打擊以后仍然具有一定的生存和反擊能力，認為有必要設計出一種分散的指揮系統：它由一個個分散的指揮點組成，當部分指揮點被摧毀后，其他點仍能正常工作，并且這些點之間，能夠繞過那些已被摧毀的指揮點而繼續保持聯系。為了對這一構思進行驗證，1969年，美國國防部國防高級研究計劃署（DoD/DARPA）資助建立了一個名為ARPANET（即“阿帕網”）的網絡，這個網絡把位于洛杉磯的加利福尼亞大學、位于圣芭芭拉的加利福尼亞大學、斯坦福大學，以及位于鹽湖城的猶他州州立大學的計算機主機聯接起來，位于各個結點的大型計算機采用分組交換技術，通過專門的通信交換機（IMP）和專門的通信線路相互連接。這個阿帕網就是因特網最早的雛形。

到1972年時，阿帕網上的網點數已經達到40個，這40個網點彼此之間可以發送小文本文件（當時稱這種文件為電子郵件，也就是我們現在的E-mail）和利用文件傳輸協議發送大文本文件，包括數據文件（即現在Internet中的FTP），同時也發現了通過把一臺計算機模擬成另一臺遠程計算機的一個終端而使用遠程計算機上的資源的方法，這種方法被稱為Telnet。由此可看到，E-mail，FTP和Telnet是因特網上較早出現的重要工具，特別是E-mail仍然是目前因特網上最主要的應用。

（2）TCP/IP協議

1972年，全世界計算機業和通信業的專家學者在美國華盛頓舉行了第一屆國際計算機通信會議，就在不同的計算機網絡之間進行通信達成協議，會議決定成立Internet工作組，負責建立一種能保證計算機之間進行通信的標準規范（即“通信協議”）；1973年，美國國防部也開始研究如何實現各種不同網絡之間的互聯問題。

至1974年，IP（Internet協議）和TCP（傳輸控制協議）問世，合稱TCP/IP協議。這兩個協議定義了一種在計算機網絡間傳送報文（文件或命令）的方法。隨后，美國國防部決定向全世界無條件地免費提供TCP/IP，即向全世界公布解決電腦網絡之間通信的核心技術，TCP/IP協議核心技術的公開最終導致了因特網的大發展。

到1980年，世界上既有使用TCP/IP協議的美國軍方的ARPA網，也有很多使用其他通信協議的各種網絡。為了將這些網絡連接起來，美國人溫頓·瑟夫（Vinton Cerf）提出一個想法：在每個網絡內部各自使用自己的通信協議，在和其他網絡通信時使用TCP/IP協議。這個設想最終導致了因特網的誕生，并確立了TCP/IP協議在網絡互聯方面不可動搖的地位。

（3）網絡的“春秋戰國”時代

20世紀70年代末到80年代初，可以說是網絡的春秋戰國時代，各種各樣的網絡應運而生。

80年代初，DARPANet取得了巨大成功，但沒有獲得美國聯邦機構合同的學校仍不能使用。為解決這一問題，美國國家科學基金會（NSF）開始著手建立提供給各大學計算機系使用的計算機科學網（CSNet）。CSNet是在其他基礎網絡之上加統一的協議層，形成邏輯上的網絡，它使用其他網絡提供的通信能力，在用戶觀點下也是一個獨立的網絡。CSNet采用集中控制方式，所有信息交換都經過CSNet-Relay（一臺中繼計算機）進行。

1982年，美國北卡羅萊納州立大學的斯蒂文·貝拉文（Steve Bellovin）創立了著名的集電極通信網絡——網絡新聞組（Usenet），它允許該網絡中任何用戶把信息（消息或文章）發送給網上的其他用戶，大家可以在網絡上就自己所關心的問題和其他人進行討論；1983年在紐約城市大學也出現了一個以討論問題為目的的網絡——BITNet，在這個網絡中，不同的話題被分為不同的組，用戶可以根據自己的需求，通過計算機訂閱，這個網絡后來被稱之為Mailing List（電子郵件群）；1983年，在美國舊金山還誕生了另一個網絡FidoNet（費多網或Fido BBS）即公告牌系統。它的優點在于用戶只要有一部計算機、一個調制解調器和一根電話線就可以互相發送電子郵件并討論問題，這就是后來的Internet BBS。

以上這些網絡都相繼并入因特網而成為它的一個組成部分，因而因特網成為全世界各種網絡的大集合。

2．因特網在中國

因特網在中國的發展可以追溯到1986年。當時，中科院等一些科研單位通過國際長途電話撥號到歐洲一些國家，進行國際聯機數據庫檢索。雖然國際長途電話的費用是極其昂貴的，但是能夠以最快的速度查到所需的資料還是值得的。這可以說是我國使用因特網的開始。

由于核物理研究的需要，中科院高能所（IHEP）與美國斯坦福大學的線性加速器中心一直有著廣泛的合作關系。隨著合作的不斷深入，雙方意識到了加強數據交流的迫切性。在1993年3月，高能所通過衛星通信站租用了一條64 kbps的衛星線路與斯坦福大學聯網。

1994年4月，中科院計算機網絡信息中心通過64 kbps的國際線路連到美國，開通路由器（一種連接到Internet必不可少的網絡設備），我國開始正式接入Internet網。

目前，我國已初步建成國內因特網，其4個主干網絡是中國公用計算機因特網（ChinaNet）、中國教育與科研計算機網（CERNet）、中國科學技術計算機網（CSTNet）、中國金橋因特網（ChinaGBN）。

3．因特網提供的主要服務

因特網是當今世界上最大的信息網絡。是在計算機網絡的基礎上建立和發展起來的，可以說是一個用相同語言傳播信息的全球性計算機網絡。因特網提供如下主要服務。

（1）萬維網（WWW）

萬維網（World Wide Web，WWW）是瑞士日內瓦歐洲粒子實驗室最先開發的一個分布式超媒體信息查詢系統，目前它是因特網上最為先進、交互性能最好、應用最為廣泛的信息檢索工具，萬維網包括各種各樣的信息，如文本、聲音、圖像、視頻等。萬維網采用了“超文本”的技術，使得用戶以通用而簡單的辦法就可獲得因特網上的各種信息。

（2）電子郵件（E-mail）

電子郵件（Electronic mail，E-mail）是因特網上使用最廣泛的一種服務。用戶只要能與因特網連接，具有能收發電子郵件程序及個人的電子郵件地址，就可以與因特網上具有電子郵件地址的所有用戶方便、快捷、經濟地交換電子郵件。電子郵件既可以在兩個用戶間交換，也可以向多個用戶發送同一封郵件，或將收到的郵件轉發給其他用戶。電子郵件中除文本外，還可包含聲音、圖像、應用程序等各類計算機文件。此外，用戶還可以用郵件方式在網上訂閱電子雜志、獲取所需文件、參與有關的公告和討論組等。

（3）文件傳輸協議（FTP）

文件傳輸協議（File Transfer Protocol，簡稱FTP）是因特網上文件傳輸的基礎，通常所說的FTP是基于該協議的一種服務。FTP文本傳輸服務允許因特網上的用戶將一臺計算機上的文件傳輸到另一臺上，幾乎所有類型的文件，包括文本文件、二進制可執行文件、聲音文件、圖像文件、數據壓縮文件等，都可以用FTP傳送。

FTP實際上是一套文件服務軟件，它以文件傳輸為界面，使用簡單的get和put命令就可以進行文件的下載和上傳，如同在因特網上執行文件復制命令一樣。大多數FTP服務器主機都采用UNIX操作系統，但普通用戶通過Windows 98和Windows XP也能方便地使用FTP和UNIX主機進行文件的傳輸。

FTP最大的特點是用戶可以使用因特網上眾多的匿名FTP服務器。所謂匿名服務器，指的是不需要專門的用戶名和口令就可以進入的系統。用戶連接匿名服務器時，都可以用"Anonymous"（匿名）作為用戶名、以自己的電子郵件地址作為口令登錄。登錄成功后，用戶便可從匿名服務器上下載文件。匿名服務器的標準目錄為pub，用戶通?？梢栽L問該目錄下所有子目錄中的文件?？紤]到安全問題，大多數匿名服務器不允許用戶上傳文件。

（4）遠程登錄（Telnet）

Telnet是遠程登錄服務的一個協議，該協議定義了遠程登錄用戶與服務器交互的方式。允許用戶在一臺聯網的計算機登錄到一個遠程分時系統時，然后像使用自己的計算機一樣使用該遠程系統。

要使用遠程登錄服務，必須在本地計算機上啟動一個客戶應用程序，指定遠程計算機的名字，并通過因特網與之建立連接。一旦連接成功，本地計算機就像通常的終端一樣，直接訪問遠程計算機系統的資源。遠程登錄軟件允許用戶直接與遠程計算機交互，通過鍵盤或鼠標操作，客戶應用程序將有關的信息發送給遠程計算機，再由遠程計算機將輸出結果返回給用戶。用戶退出遠程登錄后，用戶的鍵盤、顯示控制權又回到本地計算機。一般用戶可通過Windows XP的Telnet客房程序進行遠程登錄。

（5）專題討論（Usenet）

Usenet是一個由眾多趣味相投的用戶共同組織起來的各種專題討論組的集合。通常也將之稱為全球性的電子公告牌系統（BBS）。Usenet用于發布公告、新聞、評論及各種文章供網上用戶使用和討論。討論內容按不同的專題分類組織，每一類為一個專題組，稱為新聞組，其內部還可以分出更多的子專題。

Usenet的每一個新聞組都由一個區分類型的標記引導，每個新聞組圍繞一個主題，如comp.（計算機方面的內容）、news.（Usenet本身的新聞與消息）、rec.（體育、藝術及娛樂活動）、sci.（科學技術）、soc.（社會問題）、talk.（討論交流）、misc.（其他雜項話題）、biz.（商業方面問題）等。

用戶除了可以選擇參加感興趣的專題小組外，也可以自己開設新的專題組。只要有人參加該專題組就可以一直存在下去；若一段時間無人參加，則這個專題組會被自動刪除。

（6）因特網閑談

因特網閑談就是我們熟悉的IRC，即Internet Relay Chat。如果說電子郵件、網絡新聞是因特網上的存儲轉發的通信業務，即可以使接收者在適當的時候看到的話，那么，IRC就是因特網上的一個實時通信業務，它可以使接收者和發送者都處于聯機狀態，使他們直接在因特網上進行交談?？梢岳眠@種方式召開網上會議，使網絡上的相關用戶可以直接實時地就某些問題進行討論，并提出解決方案。目前國內較著名的中文聊天軟件有騰訊公司的OICQ等。

1.6.2 因特網的通信協議

要實現網絡間的正常通信就必需選擇合適的通信協議，否則輕則就會造成網絡的接入速度太慢，工作不穩定，重則根本無法接通。

目前因特網常見的通信協議主要有：NetBEUI、IPX/SPX、NWLink、TCP/IP，在這幾種協議中用得最多、最為復雜的當然還是TCP/IP協議，最為簡單的是NetBEUI協議，它簡單得不需要任何設置即可成功配置。

1．NetBEUI協議

NetBEUI協議它的全稱是：NetBIOS Extend User Interface，即用戶擴展接口，它是由IBM于1985年公司開發的，它是一種體積小、效率高、速度快的通信協議，同時它也是微軟最為喜愛的一種協議。它主要適用于早期的微軟操作系統如：DOS、LAN Manager、Windows3.x和Windows for Workgroup，但微軟在當今流行的WIN9X和WINNT中仍把它視為固有默認協議，由此可見它并不是我們所認為是“多余”的，而且在有的操作系統中連網還是必不可少的，如在用WIN9X和WINME組網進入NT網絡時一定不能僅用TCP/IP協議，還必需加上“NetBEUI”協議，否則就無法實現網絡連通。因為它的出現比較早，也就有它的局限性，NetBEUI是專門為幾臺到幾百臺多機所組成的單段網絡而設計的，它不具有跨網段工作的能力，也就是說它不具有“路由”功能，如果您在一服務器或工作站上安裝了多個網卡作網橋時，將不能使用NetBEUI作為通信協議。NetBEUI通信協議的特點就是：①體積小，因原來就要是DOS、LAN Manger等較低版本的操作系統，故它對系統的要求不高，運行后占用系統資源最少；②上面已講過，也恐是因為主要服務的對象較低版本的操作系統，它不具有路由功能，不能實現跨網絡通信；③因為簡單，對系統要求低，也就適合初學組網人員學習使用。

2．IPX/SPX協議

IPX/SPX協議的全稱為：Internetwork Packet Exchange/Sequences Packet Exchange，網際包交換/順序包交換。它是NOVELL公司為了適應網絡的發展而開發的通信協議，它的體積比較大，但它在復雜環境下有很強的適應性，同時它也具有“路由”功能，能實現多網段間的跨段通信。當用戶接入的是NetWare服務器時，IPX/SPX及其兼容協議應是最好的選擇。但如在Windows環境中一般不用它，特別要強調的是在NT網絡和Win9X對等網中無法直接用IPX/SPX進行通信。IPX/SPX的工作方式較簡單，不需要任何配置，它可通過“網絡地址”來識別自己的身份。在整個協議中IPX是NetWare最底層的協議，它只負責數據在網絡中的移動，并不保證數據傳輸是否成功，而SPX在協議中負責對整個傳輸的數據進行無差錯處理。在NT中提供了兩個IPX/SPX的兼容協議：NWLink IPX/SPX兼容協議、NWLink NetBIOS，兩者統稱為NWLink通信協議。它繼承了IPX/SPX協議的優點，更適應了微軟的操作系統和網絡環境，當需要利用Windows系統進入NetWare服務器時，NWLink通信協議是最好的選擇。

3．TCP/IP協議

TCP/IP協議的全稱是：Transmission Control Protocol /Internet Protocol，即傳輸控制協議/網際協議。它是微軟公司為了適應不斷發展的網絡，實現自己主流操作系統與其他系統間不同網絡的互連而收購開發的，它是目前最常用的一種協議（包括INTERNET），也可算是網絡通信協議的一種通信標準協議，同時它也是最復雜、最為龐大的一種協議。TCP/IP協議最早用于UNIX系統中，現在是Internet的基礎協議。TCP/IP通信協議具有很靈活性，支持任意規模的網絡，幾乎可連接所有的服務器和工作站，正因為它的靈活性也帶來了復雜性，它需要針對不同網絡進行不同設置，且每個結點至少需要一個“IP地址”、一個“子網掩碼”、一個“默認網關”和一個“主機名”。但是在局域網中微軟為了簡化TCP/IP協議的設置，在NT中配置了一個動態主機配置協議（DHCP），它為客戶端自動分配一個IP地址，避免了出錯。TCP/IP通信協議當然也有“路由”功能，它的地址是分級的，不同于IPX/SPX協議，這樣系統就很容易找到網上的用戶，IPX/SPX協議用的是一種廣播協議，它經常會出現廣播包堵塞，無法獲得最佳網絡帶寬。但特別要注意的一點就是在用Win9X和WinME組網進入NT網絡時一定不能僅用TCP/IP協議，還必需加上“NetBEUI”協議，否則就無法實現網絡連通。

通過上述不同協議的比較，我們可以很清晰的知道，當今我們使用最多，最普遍的協議就是TCP/IP協議。

在這個全球網絡的海洋中，如何才能準確并快速地找到與之通信的遠程計算機呢？這就是下面要學習的計算機網絡的IP地址和域名問題。

1.6.3 IP地址和域名

IP地址：如“202.101.139.188”的形式。它是為每個連接在Internet上的主機分配的一個在全世界范圍內唯一的32位地址。IP地址通常以圓點（半角句號）分隔的4個十進制數字表示。我們知道，因特網是全世界范圍內的計算機聯為一體而構成的通信網絡的總稱，聯在某個網絡上的兩臺計算機之間在相互通信時，它們所傳送的數據包里都會包含某些附加信息，這些附加信息就是發送數據的計算機的地址和接受數據的計算機地址。為了方便通信，必須給每臺計算機都分配一個IP地址作為網絡標識。

域名：如“http://www.zol.com.cn”的形式。它同IP地址一樣，都是用來表示一個單位、機構或個人在網上的一個確定的名稱或位置。所不同的是，它比IP地址較有親和力，容易被人們記記和樂于使用。由于國際域名資源有限，各個國家，地區在域名最后都加上了國家的標識段，由此形成了各個國家，地區自己的國內域名。國別的最高層域名：.cn-中國；.au-澳大利亞；.jp-日本等。另外，不同的組織、機構，都有不同的域名標識，如：.com-商業公司；.org-組織、協會等；.net-網絡服務；.edu-教育機構；.gov-政府部門；.mil-軍事領域；.arts-藝術機構；.firm-商業公司；.info-提供信息的機構等。

1.6.4 因特網的接入方式

提到接入網，首先要涉及一個帶寬問題，隨著因特網技術的不斷發展和完善，接入網的帶寬被人們分為窄帶和寬帶，業內專家普遍認為寬帶接入是未來的發展方向。

寬帶運營商網絡結構如圖1-7所示。整個城市網絡由核心層、匯聚層、邊緣匯聚層、接入層組成。社區端到末端用戶接入部分就是通常所說的最后一公里，它在整個網絡中所處位置如圖1-7所示。

在接入網中，目前可供選擇的接入方式主要有PSTN、ISDN、DDN、LAN、ADSL、VDSL、Cable-Modem、PON和LMDS9種，它們各有各的優缺點。我們可以根據實際需要來選擇使用。

1．PSTN撥號：使用最廣泛

PSTN（Published Switched Telephone Network，公用電話交換網）技術是利用PSTN通過調制解調器撥號實現用戶接入的方式。這種接入方式是大家非常熟悉的一種接入方式，目前最高的速率為56kbps，已經達到仙農定理確定的信道容量極限，這種速率遠遠不能夠滿足寬帶多媒體信息的傳輸需求；但由于電話網非常普及，用戶終端設備Modem很便宜，在100～500元之間，而且不用申請就可開戶，只要家里有計算機，把電話線接入Modem就可以直接上網。

2．ISDN撥號：通話上網兩不誤

ISDN（Integrated Service Digital Network，綜合業務數字網）接入技術俗稱“一線通”，它采用數字傳輸和數字交換技術，將電話、傳真、數據、圖像等多種業務綜合在一個統一的數字網絡中進行傳輸和處理。用戶利用一條ISDN用戶線路，可以在上網的同時撥打電話、收發傳真，就像兩條電話線一樣。ISDN基本速率接口有兩條64kbps的信息通路和一條16kbps的信令通路，簡稱2B+D，當有電話撥入時，它會自動釋放一個B信道來進行電話接聽。

3．DDN專線：面向集團企業

DDN是英文Digital Data Network的縮寫，這是隨著數據通信業務發展而迅速發展起來的一種新型網絡。DDN的主干網傳輸媒介有光纖、數字微波、衛星信道等，用戶端多使用普通電纜和雙絞線。DDN將數字通信技術、計算機技術、光纖通信技術以及數字交叉連接技術有機地結合在一起，提供了高速度、高質量的通信環境，可以向用戶提供點對點、點對多點透明傳輸的數據專線出租電路，為用戶傳輸數據、圖像、聲音等信息。DDN的通信速率可根據用戶需要在N×64kbps（N=1～32）之間進行選擇，當然速度越快租用費用也越高。

4．ADSL：個人寬帶流行風

ADSL（Asymmetrical Digital Subscriber Line，非對稱數字用戶環路）既是一種能夠通過普通電話線提供寬帶數據業務的技術，也是目前極具發展前景的一種接入技術。ADSL素有“網絡快車”之美譽，因其下行速率高、頻帶寬、性能優、安裝方便、不需交納電話費等特點而深受廣大用戶喜愛，成為繼Modem、ISDN之后的又一種全新的高效接入方式。

ADSL方案的最大特點是不需要改造信號傳輸線路，完全可以利用普通銅質電話線作為傳輸介質，配上專用的Modem即可實現數據高速傳輸。ADSL支持上行速率640kbps～1Mbps，下行速率1Mbps～8Mbps，其有效的傳輸距離在3～5千米范圍以內。在ADSL接入方案中，每個用戶都有單獨的一條線路與ADSL局端相連，它的結構可以看作是星形結構，數據傳輸帶寬是由每一個用戶獨享的。

5．VDSL：更高速的寬帶接入

VDSL比ADSL還要快。使用VDSL，短距離內的最大下傳速率可達55Mbps，上傳速率可達2.3Mbps（將來可達19.2Mbps，甚至更高）。VDSL使用的介質是一對銅線，有效傳輸距離可超過1000米。但VDSL技術仍處于發展初期，長距離應用仍需測試，端點設備的普及也需要時間。

6．Cable-Modem：用于有線網絡

Cable-Modem（線纜調制解調器）是近兩年開始試用的一種超高速Modem，它利用現成的有線電視（CATV）網進行數據傳輸，已是比較成熟的一種技術。隨著有線電視網的發展壯大和人們生活質量的不斷提高，通過Cable Modem利用有線電視網訪問Internet已成為越來越受業界關注的一種高速接入方式。

由于有線電視網采用的是模擬傳輸協議，因此網絡需要用一個Modem來協助完成數字數據的轉化。Cable-Modem與以往的Modem在原理上都是將數據進行調制后在Cable（電纜）的一個頻率范圍內傳輸，接收時進行解調，傳輸機理與普通Modem相同，不同之處在于它是通過有線電視CATV的某個傳輸頻帶進行調制解調的。

7．無源光網絡接入：光纖入戶

PON（無源光網絡）技術是一種點對多點的光纖傳輸和接入技術，下行采用廣播方式，上行采用時分多址方式，可以靈活地組成樹形、星形、總線形等拓撲結構，在光分支點不需要節點設備，只需要安裝一個簡單的光分支器即可，具有節省光纜資源、帶寬資源共享、節省機房投資、設備安全性高、建網速度快、綜合建網成本低等優點。

8．LMDS接入：無線通信

這是目前可用于社區寬帶接入的一種無線接入技術，在該接入方式中，一個基站可以覆蓋直徑20公里的區域，每個基站可以負載2.4萬用戶，每個終端用戶的帶寬可達到25Mbps。但是，它的帶寬總容量為600Mbps，每基站下的用戶共享帶寬，因此一個基站如果負載用戶較多，那么每個用戶所分到帶寬就很小了。故這種技術對于社區用戶的接入是不合適的，但它的用戶端設備可以捆綁在一起，可用于寬帶運營商的城域網互聯。

9．LAN：技術成熟成本低

LAN方式接入是利用以太網技術，采用光纜+雙絞線的方式對社區進行綜合布線。采用LAN方式接入可以充分利用小區局域網的資源優勢，為居民提供10Mbps以上的共享帶寬，這比現在撥號上網速度快180多倍，并可根據用戶的需求升級到100Mbps以上。

以太網技術成熟、成本低、結構簡單、穩定性、可擴充性好；便于網絡升級，同時可實現實時監控、智能化物業管理、小區/大樓/家庭保安、家庭自動化（如遠程遙控家電、可視門鈴等）、遠程抄表等，可提供智能化、信息化的辦公與家居環境，滿足不同層次的人們對信息化的需求。