第二章-因特网的接入与管理课件

第二章 因特网的接入与管理主讲人 梁光航第二章 因特网的接入与管理 因特网是全世界最大的网络，它的用户数以亿计，并且每天都在动态地增长。那么，遍布全世界的因特网用户是如何组织和管理的呢？如何加入因特网，成为网络世界的一员？通过本章的学习，在接入和使用因特网的过程中，我们将了解因特网的服务组织，理解IP地址的格式与分类，知道域名的概念和域名解释的基本过程，知道因特网IP地址和域名的管理方法和重要管理机构。2.1 接入因特网n2.1.1 因特网的接入方式 因特网（Internet）是世界上最大的国际性互联网。只有经过有关管理机构的许可并遵循有关的规定，使用TCP/IP协议通过互连设备便可接入因特网。接入因特网，需要向当地的相关单位提出申请，由这些单位向你提供因特网接入的服务。我们把他们称之为“因特网服务提供商”（Internet Servic Provider，简称ISP），如中国电信、网通、联通等的数据业务部门。ISP的服务主要是指因特网接入服务，即把你的计算机或其他终端设备连入因特网。几大因特网服务供应商网址n中国网通 http:/n中国铁路通信 http:/n中国电信 http:/n长城宽带 http:/n广东视讯宽带网 http:/常见的因特网接入方式 常用的因特网接入方式有：拨号接入、专线接入、无线接入和局域网接入。n1.拨号接入 目前常用的拨号接入方式有：普通MODEM（调制解调器）拨号接入，ISDN接入，ADSL虚拟拨号接入等。（1）普通MODEM拨号接入 我们用普通的电话线和MODEM拨打ISP的接入电话号码，提供正确的用户名和密码信息即可接入因特网。它的优点是不用进行线路的改造。但是，MODEM拨号的不足之处也是非常明显的：一是起传输速率低（56Kbps），这还仅仅是理论上的，而实际的连接速率至多达到4552Kbps，而且上传文件的速率很多情况下只有33.6Kbps。二是MODEM拨号接入对通信线路质量要求很高，任何线路干扰都会使速率马上降到33.6Kbps以下。是无法享受一边上网、一边打电话的乐趣。1.拨号接入 （2）ISDN拨号接入 综合业务数字网（Integrated Subscriber Digital Network，ISDN）能在一根普通电话线上提供语音、数据、图像等综合业务，它提供两部终端（例如一台电话、一台传真机）同时使用。ISDN拨号上网速度较快，它提供两个64Kbps的信道用于通信，用户可同时在一条电话线上打电话和上网，或者以最高达128Kbps的速率上网。（3）ADSL虚拟拨号接入 使用非对称数字用户线路（Asymmetric Digital Subscriber Loop，ADSL）是用户高速上网的一种手段，需要在普通电话线上家话音分离器和ADSL MODEM。ADSL上网除了拥有可同时上网和打电话的优点外，其上网速度比普通上网方式快50100倍左右，ADSL上行（从用户到网络）为低速传输，速率达64Kbps，下行（从网络到用户）为高速传输，速率最高达8Mbps。ADSL在同一电话线上分别传送数据和语音信号，数据信号并不通过电话交换机设备，这以为着使用ADSL上网并不需要缴付另外的电话费，上网与打电话同时进行，互不影响。所谓虚拟拨号是指用ADSL接入因特网时同样需要输入用户名与密码（与MODEM和ISDN拨号接入过程相似）。2.专线接入n（1）Cable MODEM接入。目前，国内部分城市的有线电视运营商可以提供这种全新、高速的宽带网络接入方式。用户通过高速电缆调制解调器（Cable MODEM，CM）和有线电视电缆接入因特网。Cable MODEM接入方式有着突出的优点：通过有线电视同轴电缆（天线）接入因特网，带宽高，不影响收看有线电视节目，不占用电话线，无需交纳电话费；不限时间上网，可按流量或包月计费；接入速度可以高达210Mbps；可以实现影音点播、实时证券交易、互动游戏、查阅信息，使网络更贴近生活。（2）DDN专线接入 数字数据网络（Digital Data Network，DDN）为用户提供2M以下各种速率的全数字、高质量的数据专线通道，可提供点对点专线、广播多点专用电路、上限多点专用电路。DDN广泛应用于银行、证券、气象等领域，也可以作为因特网专线接入技术。（3）光纤接入 光纤接入能够提供1001000Mbps宽带接入，具有通信容量大、损耗低、不受电磁干扰等优点，能够确保通信畅通无阻。2.专线接入3.无线接入 （1）GPRS接入技术 通用分组无线业务（General Packet Radio Service，GPRS）。是一中新的分组数据承载业务。使用GPRS功能的移动电话接入因特网，下载资料和通话是可以同时进行的。目前的GPRS功能达到了115Kbps，是常用56Kbps MODEM理想速率的两倍。GPRS具有实时在线、按量计费、快捷登陆、高速传输、自如切换等优点，是移动电话接入因特网的接入技术之一。（2）蓝牙技术 蓝牙技术是由中国移动通信公司与移动计算公司联合起来开发的传输范围约为10米左右的短距离无线通信标准，用来设计在便携式计算机、移动电话以及其他的移动设备之间建立起一种小型、经济、短距离的无线连接。蓝牙技术应用于手机与计算机的连接，可节省手机费用，实现数据共享、因特网接入、无线免提、同步资料和影像传递等。（3）无线局域网技术 1999年8月，自美国电气和电子工程师学会（IEEE）发布了IEEE802.11b和IEEE802.11a无线互连协议以来，无线局域网（Wireless LAN，WLAN）产品和业务获得蓬勃发展。无线局域网是计算机与无线通信技术相结合的产物。用户在接入网络的计算机中安装无线网卡，通过接入访问点（Access Point，AP）连接网络，实现数据共享、因特网接入。4.局域网接入 局域网通过路由器或MODEM接入因特网，设置好代理服务器后可以满足局域网中每个用户接入因特网的需求。用户只要简单地在浏览器中设置一个代理服务器参数，就可以访问因特网。目前，不少智能化的住宅小区，宾馆酒店都采用这种方式为住户提供因特网接入服务。代理服务器，英文名叫Proxy Server。它是介于客户机和服务器之间的一台服务器。代理服务器的主要功能包括：（1）加快网络的访问速度。通常代理服务器都是配置比较高的机器，使用代理缓存，在一定的情况下可以加快网络的访问速度。（2）可以管理用户对外部服务器的访问。通过对代理服务器的设置，封锁了与目标服务器的连接，阻断了用户对外部服务器的访问，过滤一些不良网站。目前，局域网中常用的代理服务器软件有Wingae、WinRoute、Microsoft ISA2000等，它不仅可以支持常见的代理服务，如HTTP、FTP、SMTP、TELNET，还可以提供如SOCKS的代理服务。2.1.3 因特网上的服务组织n 因特网上只是一些松散连接在一起并使用同一类协议的计算机，因此没有传统意义上的“拥有者”n 人们在使用因特网的过程中可能会与多种因特网服务商或服务组织联系。这些组织中有部分是义务团体，有部分是有偿服务的运营公司。n 因特网的成功是因遵守相同规则的整个因特网社区制定了一系列的协议而取得的。这些协议的制定者包括：国家科学资金会（NSF）、因特网协会（ISOC）、因特网体系结构委员会（IAB）、因特网工程任务组（IETF）和因特网工程指导组（IESG）。n 电信部门中负责数据业务的部门作为接入服务的供应商（ISP）就是因特网上众多服务组织之一。ICP是Internet Content Provider的缩写，意为“因特网内容供应商”，即提供因特网信息搜索、整理加工等服务，如新浪、搜狐等网站。ASP是Appilication Serviece Provider的缩写，意为“网络应用服务商”，主要为企业、事业单位进行信息化建设，开展电子商务，提供各种基于因特网的应用服务，如主机租用、托管、应用系统（邮件，电子商务平台）服务。2.1.3 因特网上的服务组织 中国互联网信息中心（China Internet Network Information Center,简称CINIC）是于1997年6月三日组建的非盈利性的管理和服务机构，行使国家互联网络信息中心的职责。CINIC承担的主要职责：（1）互联网地址资源注册管理。（2）互联网调查与相关信息服务。（3）目录数据库服务。（4）互联网寻址技术开发。2.1.3 因特网上的服务组织2.2 IP地址及起管理2.2.1 因特网的地址 为了使网上的每一台主机都能够和其它计算机通信，需要有一个全球都接受的方法来表识网上的计算机。因特网上的每台主机都分配了一个唯一的地址称为互联网地址（Internet address）或IP地址（IP address）。2.2.2 IP地址的格式与分类1.IP地址的格式 从用户的角度看：IP地址是由四个小数点隔开的十进制整数组成。实际上，一个IP地址是一个32位的二进制数。每8个位可以用一个十进制整数数字来表示，以简化人们的记忆。某学校网络中的一台计算机IP地址为：202.112.81.34则对应的二进制表示11001010.01110000.01010001.001000102.IP地址的分类 因特网IP是一个32位的二进制，IP地址的设计者们把它分成两部分，一部分表示网络号（用于识别主机所在的网络），另一部分表示主机号（用于识别该网络中的主机）。当分配给表示主机号的二进制位越多，则能标识主机数越多，相应地能标识的网络数越少，反之亦然。于是，规模大、主机数量多的网络使用主机号部分越长；规模小、主机数量不多的网络使用主机号部分较短的IP地址。为了给不同规模的网络提供必要灵活性，IP地址的设计者们对IP地址进行了分类。2.2.2 IP地址的格式与分类 IP地址共分为五类，A类、B类、C类、D类和E类，人们常用前三类。A类地址前8位二进制为网络号，其余为主机号，适于大型网络，网络数较少，主机数量较多的情况。B类地址前16位二进制为网络号，后16位为主机号，适于中型网络，网络数目中等，主机数目中等。C类地址前24位二进制为网络号，后8位为主机号，适用于小型网络，网络数目较多，网络中的主机数目较少，如小型企业。D类是组播地址。E类是保留地址，准备留作今后使用。2.2.2 IP地址的格式与分类 子网掩码不能单独存在，它与IP地址一起使用。子网掩码的作用是：将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。通过子网掩码，可表明一台主机所在的网络与其它网络的关系。常用的两种子网掩码，分别是“255.255.255.0”和“255.255.0.0”。（1）子网是“255.255.255.0”的网络：最后面一个数字可以在0255范围内任意变化，实际可用的IP地址是256-2，即254个。因为主机号不能全是0或全是1。（2）子网掩码是“255.255.0.0”的网络：后面两个数字可以在0255范围内任意变化，实际可用的IP数量是256*256-2，即65534个。2.2.2 IP地址的格式与分类2.2.3 IP地址的管理 所有的因特网地址是由一个中央管理机构进行管理的。因特网编号分配管理机构IANA（Internet Assigned Number Authority）对所分配的编号有最终控制权，并制定政策。IP地址分配机构分为三级：IANA，地区级的因特网注册机构（Internet Register，简称IR）本地级的因特网注册机构。IANA是负责对全球因特网上的IP地址进行编号分配的机构。按照地区级IR的需要，IANA将部分地址空间分配给它们。地区级的IR负责该地区的登记注册服务。目前全球共有三个地区级的IR，ARIN，RIPE，APIC。本地级的IR从地区级的IR中获得IP地址空间。本地级的IR一般是以国家为单位设立的，它为本国的ISP和用户向地区级的IR申请IP地址。IP地址具有对网络编号的标识功能，因此如果一台主机从一个网络移到另一个网络时，就要改变它的IP地址。为了解决这个问题，网络专家们发明了动态主机地址分配协议（Dynamic Host Configure Protocol,DHCP），让网络中的一台服务器来负责动态分配地址，用户的计算机只要接入网络，就向该服务器申请IP地址。这样就减少了用户手动配置IP地址烦恼。拨号上网过程大多采用了DHCP机制，用户无需设置IP地址，由DHCP服务器动态分配。2.2.3 IP地址的管理2.2.4 IP协议的发展 IP协议的第四版（IPv4）为整个因特网提供了基本的通信机制，从1970年底被采纳后，几乎保持不变。版本4的长久性说明协议设计是灵活和强有力的。但由于计算机和通信技术的发展，新应用的需要，对网络的服务质量和安全问题提出了更高的要求，因此因特网工程任务组（IETF）致力于开发一个新版IP即被正式分配版本号为6，称为IPv6。IPv6仍保持了IPv4的许多优点，而且IPv6与IPv4相比有如下特点：（1）更大的地址空间。新的更大的地址空间是IPv6最显著的变化，地址位由32位增加到128位。（2）增加的选项。提供了IPv4的所不具备的新选项，可提供新的设施。（3）支持资源分配。IPv6提供一种机制，允许对网络资源预分配，取代IPv4的服务类型说明，支持实时视像等应用。这些应用要求保证一定的带宽和延时。（4）对协议扩展的保障，适应底层网络硬件或新的应用。2004年，我国第一个IPv6主干网CERNET2试验网正式开通并提供服务。2.2.4 IP协议的发展2.3 网络域名及其管理2.3.1域名与域名系统1、域名：当你向Web浏览器输入友好的名称：如,浏览器将自动打开清华大学的Web服务器网页，把信息呈现在你面前。在因特网上，这些具有自然语言特征、方便记忆的文本字符串称为“域名”。相比之下，它比一长串数字表示的IP地址容易记忆。例如：域名为对应的IP地址166.111.4.1002.3.1域名与域名系统2.域名系统当人们使用域名方式访问某台远程主机时，计算机必须首先将域名“翻译”成对应的IP地址然后才能通过IP地址与主机联系。这个“翻译”的过程，称为域名解析；反过来，由IP地址得出域名的过程则称为域名反向解析。为方便对域名的管理，使域名与IP地址之间的解析和反向解析能迅速有效地进行，因特网采用了一种分布式分层机制的域名系统DNS（Domain Name System）3.域名的组成域名系统要求一个完整的域名。一个完整域名由多级域名组成，每级域名之间用“.”分隔。其基本格式是：主机名.机构名.网络名.地区域或行业域名例如：一般所说某台主机的域名，是包括主机名在内的完整域名。2.3.1域名与域名系统4.域名空间众多的域名组成一个巨大的域名空间，按照域名的分层机制，可以把这些空间的结构看作是一棵倒向生长的树。树的每个节点都有一个分级域名，同时也有一个完整域名。完整域名是由沿本节点到根节点所经过的分级域名逐级顺序构成。DNS中什么是域？简单地说，域就是树状域名空间中的一棵子树。域的名字（域名）同该子树的根节点的域名一样。也就是说，域的名字就是该域中最高层节点的域名。2.3.1域名与域名系统2.3.2 域名的管理因特网的域名空间自顶向下，首先被分为若干个顶级域，每个域再被细分为多个子域，每个子域下面还有更详细的划分，直到叶子节点。叶子节点也可以被看作只包括一台主机的域。因特网的域名管理方法是：规定顶级域的划分，顶级域名由Internet网络信息中心负责管理；顶级域以下的划分则由各个域自行管理。因特网的顶级域名分为两大类：（1）以所从事的行业领域作为顶级域名即所谓“行业域”.com商业.gov政府机构 .net网络服务机构.edu教育 .mil军事部门 .org民间团体或组织（2）以国家作为顶级域名即所谓“地区域”.cn中国.jp日本.uk英国.au澳大利亚2.3.3 域名解析1.域名服务器为完成因特网上遍布全球的主机提出的域名解析请求，同时也为了保证域名解析服务的可靠性，在因特网上逐层设置了多台域名服务器，他们互相配合、协调工作，形成DNS域名服务器层次结构，为整个网络的所有主机提供有效的和可靠的DNS服务。2.客户机域名服务的设置上面所设置的DNS服务器还仅仅是解析英文描述的域名。但域名的本土化已经成为不可阻挡的潮流，域名的中文化是互联网在中国进一步发展的迫切需求。国际最大的域名注册机构美国NSI公司和CINIC推出基于.com、.net、.org、.cn的中文（简、繁）域名注册服务。3.域名解析过程域名解析的工作过程分下面几个步骤。第一步：客户机提出域名解析请求，并将该请求发给客户机上指定的域名服务器。第二步：当域名服务器收到请求后，就先查询它自己主机内的告诉缓存或共享数据库，如果有该记录项，则域名服务器就直接把查询结果返回给客户机。第三步：如果本地的缓存中没有该记录，则本地域名服务器就直接把请求发给根域名服务器，然后根域名服务器再返回给本地域名服务器所得到的查询结果，或者是一个所查询到的域（根的一个子域）的主域名服务器的地址。2.3.3 域名解析第四步：如果客户机上所指定的域名服务器得到的是一个子域的域名服务器地址，则向该地址发送请求，接受请求的服务器查询自己的数据库和缓存并发回结果。如果查询失败，则返回相关的下级域名服务器的地址。第五步：重复第四步，直到找到正确的记录。第六步：域名服务器把查询所得的结果保存到自己的高速缓存，以备下一次使用，同时将结果返回给客户机。2.3.3 域名解析2.3.4 申请一个域名在因特网上建立一个Web网站发布信息：你需要一个域名。域名通常都能够从你的ISP那里获得。或者，你可以亲自申请自己的域名。一个容易记忆且具有一定代表意义的网络域名是非常有价值的，因此在申请域名时需要谨慎。网络域名不宜太长。要申请以com或.org等结尾的域名，就必须和域名注册提供商进行联系。例如，InterNIC域名服务组织就是一个域名注册提供商，访问就可以注册你的域名。InterNIC域名服务组织提供一个搜索引擎，可以用它来查询你想使用的域名是否已经被注册了。