互聯(lián)網(wǎng)簡介6.3.1 概述在第六章的開頭我們針對網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展作了簡單介紹?；ヂ?lián)網(wǎng)是一種廣域網(wǎng)。它是目前世界上最大的廣域網(wǎng)。它又是網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)?；ヂ?lián)網(wǎng)發(fā)源于美國的ARPANET ， 采用TCP/IP協(xié)議將各

互聯(lián)網(wǎng)簡介

6.3.1 概述

在第六章的開頭我們針對網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展作了簡單介紹。互聯(lián)網(wǎng)是一種廣域網(wǎng)。它是目前世界上最大的廣域網(wǎng)。它又是網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)。互聯(lián)網(wǎng)發(fā)源于美國的ARPANET ， 采用TCP/IP協(xié)議將各種不同的網(wǎng)絡(luò)連接起來。今天的互聯(lián)網(wǎng)采用TCP/IP協(xié)議將不同國家、地區(qū)、各部門、各機構(gòu)的計算機網(wǎng)絡(luò)連接起來。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，美國政府將互連網(wǎng)交由商業(yè)公司管理，并成立了互聯(lián)網(wǎng)管理委員會IAB （Internet Architecture Board ），作為互聯(lián)網(wǎng)的最高管理機構(gòu)?；ヂ?lián)網(wǎng)采用層次化的管理方式，管理委員會下屬的技術(shù)管理部門為互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信息中心Inter NIC （Network Information Center ），Inter NIC 負責IP 地址和頂級域名的管理工作。各國家或地區(qū)也有自己的NIC （網(wǎng)絡(luò)信息中心）作為網(wǎng)絡(luò)信息中心的下屬機構(gòu)，負責本國家或地區(qū)IP 地址和域名的管理工作。我國的網(wǎng)絡(luò)信息中心是CNNIC ，為亞太地區(qū)網(wǎng)絡(luò)信息中心APNIC 的下屬。而亞太地區(qū)網(wǎng)絡(luò)信息中心APNIC 則為互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信息中心Inter NIC的下屬。 1993年3月, 我們國家最早接入互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)是中國科學院高能物理研究所的網(wǎng)絡(luò)――Global Net 。而我國正式加入互聯(lián)網(wǎng)則是以中國科學院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心網(wǎng)――NCFC （National Computer & network Facility of China ）加入互聯(lián)網(wǎng)為標志。它提供了我們中國自己的域名解析服務(wù)（可以解析中國cn 下的域名），并成立了我們國家自己的網(wǎng)絡(luò)信息中心――CNNIC （China Network Information Center ），負責管理中國域名cn 下的域名注冊和IP 地址的分配。NCFC 網(wǎng)絡(luò)不僅連接北京中關(guān)村地區(qū)的大學和科研科研院所，而且通過中國電信的網(wǎng)絡(luò)，連接到全國各地的科研院所。它是一個面向科技界的網(wǎng)絡(luò)。它提供互聯(lián)網(wǎng)的通用功能。包括電子郵件、遠程登錄、文件傳輸、新聞服務(wù)、信息查詢和WWW 瀏覽等互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

1995年5月，郵電部建立了中國互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)絡(luò)CHINANET ，并與互聯(lián)網(wǎng)連通。同時提供面向全國的互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)。

1995年6月，中國教育科研計算機網(wǎng)絡(luò)CERNET （China Education & Research Computer Net ），開通了與互聯(lián)網(wǎng)的連接。中國教育科研計算機網(wǎng)在北京、上海、廣州、沈陽、西安、武漢和成都的８個城市的大學設(shè)立了十一個地區(qū)網(wǎng)絡(luò)中心。 各地區(qū)的大專院校將自己的校園連入各地區(qū)到網(wǎng)絡(luò)中心，再由中國教育科研計算機網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中心（位于清華大學）連接至互聯(lián)網(wǎng)。

6.3.2 IP 地址與域名

1．IP 地址

互連網(wǎng)所采用的核心協(xié)議是TCP/IP（Transfer Control Protocol / Internet Protocol ）協(xié)議。IP 協(xié)議對應(yīng)OSI/RM７層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。其主要功能是根據(jù)整個網(wǎng)絡(luò)的唯一地址，把數(shù)據(jù)從源主機發(fā)送到目的主機。在IP 協(xié)議中使用的這個地址稱作IP 地址。它是由三十二位二進制數(shù)組成的。為了便于表示，我們把它分為４段，每一段包含一組８位二進制數(shù)。這４組二進制數(shù)，用４組十進制數(shù)表示，中間用小數(shù)點分隔。例如，202.118.176.100，這就是一個互聯(lián)網(wǎng)上主機的IP 地址。

IP 地址分為五類，Ａ類、Ｂ類、Ｃ類、Ｄ類和Ｅ類。其中，Ａ類、Ｂ類和Ｃ類地址都分為兩部分，即網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址。這三類地址分別適于大、中、小型網(wǎng)絡(luò)。如圖6-8所示：

A 類：

B 類：

C 類：

D 類：E 類：

圖6-8 IP 地址格式

如果主機地址部分的二進制為全“0”或全“１”有特殊的含義。如果為全“１”, 表示的是一個廣播地址；如果為全“0”， 表示的是網(wǎng)絡(luò)地址。

Ａ類地址可表示126個不同的網(wǎng)絡(luò)，其中每個網(wǎng)絡(luò)最多可以有2－２個主機。

Ｂ類地址可表示16384個不同的網(wǎng)絡(luò)，其中每個網(wǎng)絡(luò)最多可以有65534個主機。

Ｃ類地址可表示2097152個不同的網(wǎng)絡(luò)，其中每個網(wǎng)絡(luò)最多可以有254個主機。

從IP 地址第一個字段的十進制數(shù)值，我們可以區(qū)分其是屬于哪一類網(wǎng)絡(luò)的。

Ａ類IP 地址：1-126；

Ｂ類IP 地址：128-191；

Ｃ類IP 地址：192-223；

Ｄ類IP 地址：224-239；

Ｅ類IP 地址：240-254；

幾個特殊的IP 地址：

0 . 0 . 0 . 0 ：表示所有的網(wǎng)絡(luò)；

127 . ｘ. ｘ. ｙ ：回饋地址，亦即本機地址，測試用。其中ｘ為 0―255；ｙ為 1―255；習慣上寫為：127.0.0.1;

255.255.255.255: 廣播地址。

2．子網(wǎng)掩碼

如果某一個主機的IP 地址為11.22.33.44，并不一定表示它的網(wǎng)絡(luò)地址就是11.0.0.0。這是因為對于一個大型的網(wǎng)絡(luò)來說, 雖然它具有一個Ａ類IP 地址，但是并不表示它是由單純的一個大網(wǎng)絡(luò)組成，更多的可能是由許多不同的子網(wǎng)組成。這樣，就要有一部分原來用于表示主機地址的二進制位，用來表示本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的子網(wǎng)。對于網(wǎng)絡(luò)中的每個設(shè)備來說，不僅要知道自己的IP 地址，還要知道自己所在的子網(wǎng)地址。這樣，他才能知道與自己通信的某個站點是否與自己在同一個子網(wǎng)內(nèi)。如果不是在同一個子網(wǎng)內(nèi)，發(fā)送給對方的數(shù)據(jù)就要交由路由器轉(zhuǎn)發(fā)。否則，直接發(fā)給對方即可。而要知道自己的網(wǎng)絡(luò)地址，則必須知道自己IP 地址的哪些位是用來表示網(wǎng)絡(luò)地址的。這個信息是由子網(wǎng)掩碼提供的。子網(wǎng)掩碼同樣是由三十二位二進制數(shù)組成的。只不過用來表示網(wǎng)絡(luò)地址的二進制位全為“１”；表示主機地址的二進制位全為“０”。這樣把三十二位的IP 地址與子網(wǎng)掩碼進行邏輯與運算，便可得到子網(wǎng)地址。以上述主機的IP 地址為例，若其子網(wǎng)掩碼為255.255.0.0，則網(wǎng)絡(luò)地址(=子網(wǎng)掩碼＆IP 地址) 為11.22. 0. 0。如圖6-9所示:

子網(wǎng)掩碼: 255.255.0.0 11111111.11111111.00000000.00000000

IP 地址 ： 11.22.33.44 00001011.00010110.00100001.00101100

網(wǎng)絡(luò)地址： 11.22. 0. 0

00001011.00010110.00000000.00000000 24圖6-9 網(wǎng)絡(luò)地址

3. 域名

雖然用４段十進制數(shù)表示互聯(lián)網(wǎng)地址比用二進制數(shù)表示要清楚的多。但是要人們記住互聯(lián)網(wǎng)上眾多服務(wù)器的IP 地址不是一件容易的事。為了解決這個問題，互聯(lián)網(wǎng)采用了層次號的域名來表示一個互聯(lián)網(wǎng)上的主機。比如某一臺主機的域名為：www.hrbeu.edu.cn 。表示的是中國（域名：cn ）、中國教育科研計算機網(wǎng)絡(luò)（域名：edu ）中某高校的校園網(wǎng)（域名：hrbeu ）中的一臺主機（域名：www ）。其中“cn ”（代表中國）為一級域名（或頂級域名），由互聯(lián)網(wǎng)

信息中心負責分配、管理。與其同級的域名還有ca （加拿大）、hk （香港）、tw （臺灣）等。cn 為分配給中國互聯(lián)網(wǎng)使用的域名。中國互聯(lián)網(wǎng)信息中心CNNIC 負責所有.cn 下一級的域名的注冊與管理；edu （二級域名）為中國互聯(lián)網(wǎng)信息中心CNNIC 分配給中國教育科研網(wǎng)的域名，中國教育科研網(wǎng)信息中心負責所有.edu.cn 下一級的域名的注冊與管理；hrbeu （三級域名）為中國教育科研網(wǎng)絡(luò)信息中心分配給中國某高校的校園網(wǎng)的域名，中國某高校的校園網(wǎng)信息中心負責所有. hrbeu.edu.cn下一級的域名的注冊與管理。www （四級域名）為中國某高校的校園網(wǎng)信息中心為其網(wǎng)內(nèi)一臺主機所分配的域名。 每一個在互聯(lián)網(wǎng)上提供服務(wù)的主機都有一個域名。一個域名對應(yīng)一個IP 網(wǎng)地址。這樣層次化的域名機制保障互聯(lián)網(wǎng)上不會出現(xiàn)重復的域名。 當然各級網(wǎng)絡(luò)信息中心應(yīng)當為自己所負責管理的域名提供域名解析服務(wù)。要有一個域名服務(wù)器DNS （Domain Name Server）負責將域名翻譯為IP 地址。這樣用戶對某個域名訪問轉(zhuǎn)化為對某一個IP 地址的訪問請求，從而實現(xiàn)用戶的訪問要求。

由于上述的例子我們看到，域名是分級的。其中一級域名（頂級域名）是有限而且固定的，不可以任意命名，由互聯(lián)網(wǎng)信息中心InterNIC 負責管理分配。一級域名（頂級域名）包各種分類域名和國家地區(qū)域名，它包括如下域名：

com – 商業(yè)機構(gòu)；

edu – 教育機構(gòu)；

gov – 政府機構(gòu)；

int – 國際性組織

mil – 軍事部門；

net – 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)機構(gòu)；

org – 非盈利性組織；

國家和地區(qū)域名 – 如ca 、ca 、hk 等；

6.3.3 TCP／IP 協(xié)議

TCP/IP協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用最廣泛的協(xié)議。我們通常所說的

TCP/IP協(xié)議實際上指的是TCP/IP協(xié)議簇，其核心是TCP 協(xié)議和

IP 協(xié)議，當然還包括其他協(xié)議。

TCP/IP協(xié)議簇與OSI/RM 7層協(xié)議對應(yīng)關(guān)系如圖6-10所示。

TCP/IP分為4層。

1．網(wǎng)絡(luò)訪問層

網(wǎng)絡(luò)訪問層又稱為網(wǎng)絡(luò)接口層。此層是TCP/IP的最低層。

本層對應(yīng)于OSI/RM的最低兩層——數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。

圖 6-10 TCP/IP協(xié)議 TCP/IP與OSI/RM并未對這一層規(guī)定具體的協(xié)議。這一層由各種通信子網(wǎng)實現(xiàn)。

比如X.25、DDN 網(wǎng)等。本層負責傳輸從IP 層接收到的數(shù)據(jù)報并在網(wǎng)上傳送數(shù)據(jù)幀?；蛘邔⒔邮盏降臄?shù)據(jù)幀分離出IP 報文, 轉(zhuǎn)交給其上一層——IP 層。

2．IP 層

這一層是TCP/IP的第二層。本層對應(yīng)于OSI/RM的第三層——網(wǎng)絡(luò)層。本層使用的主要的協(xié)議是IP 協(xié)議，其主要功能是根據(jù)IP 地址，把IP 數(shù)據(jù)報傳送到目標主機。如果目標主機相距較遠，例如跨越很多子網(wǎng)，則IP 數(shù)據(jù)報必須由路由器選擇不同的路徑進行轉(zhuǎn)發(fā)?；ヂ?lián)網(wǎng)上在此層工作的關(guān)鍵設(shè)備是路由器。路由器負責將兩個相同或不同結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)相連接。它根據(jù)IP 數(shù)據(jù)報的目標地址，決定是否將IP 數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)給另外一個網(wǎng)絡(luò)和其他的路由器。主機與路由器之間交換控制信息使用的是ICMP 協(xié)議。它也是工作在IP 層的協(xié)議。在該層工作的另外值得一提的是地址解析協(xié)議ARP( Address Resove Protocol ) 。在互聯(lián)網(wǎng)上使用的是IP 地址, 但在物理傳輸時必須把數(shù)據(jù)傳送給具體的物理設(shè)備。也就是必須知道目標物理地址——MAC 地

址。地址解析協(xié)議是負責將互聯(lián)網(wǎng)地址——IP 地址轉(zhuǎn)換為物理地址——MAC 地址的協(xié)議。

3. TCP層

本層和OSI/RM的傳輸層相對應(yīng)。在本層的主要協(xié)議是傳輸控制協(xié)議TCP( Transfer Control Protocol）。它是面向連接的協(xié)議。也就是傳輸?shù)膬蓚€設(shè)備之間，首先要建立起連接，然后再傳送數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)有丟失，則自動重傳。它為數(shù)據(jù)傳輸提供了較高的可靠性。當發(fā)送TCP 數(shù)據(jù)時，網(wǎng)絡(luò)的變化（如果某條鏈路擁擠導致路由器為不同的報文選擇不同的路徑）會使到達的報文順序混亂，有可能使后發(fā)的報文先到。接收端的TCP 必須按正確的順序排好報文，并交給其上一層——應(yīng)用層。

TCP 每次傳輸數(shù)據(jù)時必須先建立連接。連接的過程需要三次握手才能完成。然后進行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸完畢后拆除連接。而拆除連接也需要三次握手才能完成。 所以，從這里我們可看出TCP 數(shù)據(jù)傳輸效率不高。如果要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較少，而且可靠性又要求不高的話，不宜采用TCP 傳輸。

為了區(qū)分同一系統(tǒng)上不同的通信應(yīng)用程序，傳輸層對不同的應(yīng)用分配了不同的端口號（十六位二進制數(shù)）。比如說，我們常見的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序都有固定的端口號。比如：

文件傳輸FTP ：21；

遠程登錄Telnet ：23；

簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP ：25；

簡單文件傳輸協(xié)議TFTP ：69；

超級文本傳輸協(xié)議HTTP ：80；

郵局協(xié)議POP3：110；

這些端口是屬于“已知端口”（The well known ports ）。其范圍為0～1023。此外，還有“已注冊的端口”（The Registered ports ），范圍為1024～419151；動態(tài)／私有端口（The dynamic and/or private ports），范圍為419152-65535。

用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP （ User Data Protocol ）也是傳輸層協(xié)議。與TCP 協(xié)議不同的是，它是一種無連接的協(xié)議。它發(fā)送數(shù)據(jù)時不必事先建立連接，發(fā)送完畢以后也不考慮對方是否收到。它的傳輸效率比較高，但可靠性沒有保證。其可靠性由網(wǎng)絡(luò)層決定。非常適合簡短報文的傳輸。比如，應(yīng)用層的簡單文件傳輸協(xié)議TFTP （Trivial File Transfer Protocol）、域名服務(wù)DNS （Domain Name Server ）和簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP （Simple Network Management Protocol ）等就使用UDP 協(xié)議。

４．應(yīng)用層

應(yīng)用層與OSI/RM的最高３層相對應(yīng)。TCP/IP協(xié)議在應(yīng)用層采用的協(xié)議因不同的應(yīng)用而不同。比如：

文件傳輸：采用文件傳輸協(xié)議FTP （File Transfer Protocol）；

電子郵件：采用簡單郵件管理協(xié)議SMTP （Simple Mail Transfer Protocol ）和郵局POP3（Post Office Protocol）協(xié)議；

WWW 應(yīng)用：采用超級文本傳輸協(xié)議HTTP （Hyper Text Transfer Protocol）；

遠程登錄： 采用遠程登錄協(xié)議Telnet ；

網(wǎng)絡(luò)管理： 采用簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP ；

總之，應(yīng)用層由各種不同的協(xié)議組成。上面介紹的是常用的一些協(xié)議，對于不同的應(yīng)用，用戶可以根據(jù)需要使用現(xiàn)有的應(yīng)用層協(xié)議或利用TCP 或UDP 編寫自己的協(xié)議或應(yīng)用程序。