第六章Internet基础要点

第六章 Internet 基础一、教学目标：1. 了解 Internet 的发展历史2. 掌握 Internet 的基本功能3. 掌握 Internet 的组成4. 掌握 Internet 的地址和域名服务5了解 Internet 的接入方式二、教学重点、难点Internet 的地址和域名服务三、技能培训重点、难点配置In ternet的域名服务器，认识In ternet的接入方式四、教学方法 教师讲解、演示，学生思考、记忆；教师提问五、教具使用计算机一台、多媒体幻灯片演示六、教学内容与过程导入：提问学生家中有无计算机、计算机以怎样的方式接入Internet。引导学生思考、回答并相互补充。教师总结归纳In ternet的组成，域名及接入方式。讲授新课：（多媒体幻灯片演示或板书）第六章 Internet 基础6 1 Internet 概述In ternet的全称是 In terNetwork，中文称为国际互联网。In ternet是集现代计算机技术、通讯技术于一体的全球性计算机互联网，它是 由世界范围内各种大大小小的计算机网络相互连接而成的全球性计算 机网络。611Internet 的产生In ternet是由美国的军事网络 ARPANET发展而来的。612 Internet 的发展1991 年，时任美国国会参议员的戈尔率先提出建立 “信息高速 公路”的设想。从1994年开始，In ternet开始由以科研教育服务为 主向商业性计算机网络转变。 1994 年 11 月，美国网景公司推出了 其划时代的产品In ternet浏览器Netscape Navigator 1.0这又一次极大方便了人们在网上的搜索和浏览， 因而激起了一次用户上网 的高潮。1995年美国国家科学基金会宣布，不再向In ternet提供资 金，In ternet从此完全走上了商业化的道路。1996和1997年，由于 各国对网络基础设施建设投入的加大， Internet 在全球的拓展更加 迅猛。经过30年的发展，In ternet已经成为连通世界上几乎所有国 家、数千万台主机和数亿用户的网际网。613Internet 的特点（1）In ternet是开放的（2）In ternet对用户是透明的（3）In ternet是一种自律的、自我管理和自我发展的网络（4）In ternet的服务方式是采用客户机/服务器的工作模式（5）In ternet是一种交互式的信息传播媒体614Internet 在中国的发展早在1986年，中国的有关学术部门就开始努力将 In ternet引入 中国， 1994年5月19日，中国科学院高能物理所成为第一个正式接 入 Internet 的中国大陆机构。 此后中国教育和科研计算机网 （CERNET）、中国科技网（CSTNet）、中国公用计算机互联网 （CHINANET ）、中国金桥信息网 （CHINAGBN ）相继连入 Internet， 并于 1997年，实现了这四个互联网络的互连互通。615信息高速公路信息高速公路是指数字化大容量光纤通信网络或无线通信、卫 星通信网络与各种局域网络组成的高速信息传输通道。它由高速信息传输通道(如光缆、无线通信网、卫星通信网、电缆通信网) 、网 络通信协议、通信设备、多媒体软件等几部分组成。6 2 Internet 的功能Internet 的主要功能有：电子邮件服务、文件传输、远程登录、万 维网服务等。621电子邮件服务电子邮件简称 E-mail(Electronic Mail )，它利用计算机的存 储、转发原理，克服时间、地理上的差距，通过计算机终端和通 信网路进行文字、声音、图像等信息的传递。是 Internet 为用户 提供的最基本的服务，也是 Internet 上最广泛的应用之一。电子邮件系统采用了简单邮件传输协议SMTP(Simple MailTransfer Protocol),它可以保证不同类型的计算机之间电子邮件 的传送。622文件传输服务( FTP )文件传输服务器允许In ternet上的用户将一台计算机上的文 件传送至另一台计算机上。它是广大用户获得丰富的In ternet资源的重要方法之一。人们常见的 Microsoft In ternet Explore浏览 器就可以实现文件传输功能。In ternet上这一功能的实现是由TCP/IP协议簇中的文件传输协议FTP( File Transfer ProtocoI)支持的。6 23远程登录在In ternet中，用户可以通过远程登录使自己成为远程计算 机的终端，然后在它上面运行程序， 或使用它的软件和硬件资源。 这是In ternet上用途非常广泛的一项基本服务。为了达到这个目的，人们开发了远程终端协议，即Telnet协议。Telnet协议是TC/IP协议的一部分，它精确地定义了远程登录客 户机与远程登录服务器之间的交互过程。624万维网服务万维网 WWW(World Wide Web)是一种交互式图形接口的In ternet服务，简称 Web或3W, WWW采用的是客户机/服务器 的工作模式，具有强大的信息连接功能，目前是In ternet上增长最快的网络信息服务，也是In ternet上最方便和最受用户欢迎的 信息服务类型。有这样几个基本概念：（1）超文本与超媒体（2）超文本标注语言 HTML 与超文本传输协议 HTTP（3）URL 与信息定位 625即时通讯即时通讯就是近年来增长较快的In ternet应用之一。即时通讯（Instant Messenge，简称IM），是指能够即时发 送和接收互联网消息等的业务。自 1998 年面世以来，特别是近 几年的迅速发展， 即时通讯的功能日益丰富， 逐渐集成了电子邮 件、博客、音乐、电视、游戏和搜索等多种功能。即时通讯不再 是一个单纯的聊天工具，它已经发展成集交流、资讯、娱乐、搜 索、电子商务、办公协作和企业客户服务等为一体的综合化信息 平台。它是一种使人们能在网上识别在线用户并与他们实时交换 消息的技术，被很多人称为电子邮件发明以来最好的在线通讯方 式。即时通讯和电子邮件的最大区别在于在于即时通讯无需等 待，即它的交流是即时的。 即时通讯服务借助于即时通讯软件提 供了状态信息的特性 一 示联络人名单，联络人是否在在线与 能否与联络人交谈。按应用领域，即时通讯可分为个人即时通讯（如 QQ、雅虎 通、网易POPO新浪UC、百度HI等）、商务即时通讯（如淘 宝网的阿里旺旺）、企业即时通讯等。626云计算所谓云计算（Cloud Computing），是一种基于互联网的、通过 虚拟化方式共享资源的计算模式， 存储和计算资源可以按需动态 部署、动态优化、动态收回。在远程的数据中心里，成千上万台 电脑和服务器连接成一片电脑云。 因此，云计算甚至可以让你体 验每秒 10 万亿次的运算能力 ,用户通过个人终端（电脑、手机等） 接入数据中心， 仅负责数据输入和读取， 而将庞杂的处理工作交 给“云”来处理。云计算是分布式处理 （Distributed Computing） 、并行处理 （Parallel Computing）和网格计算（Grid Computing）的发展，或者说 是这些计算机科学概念的商业实现。它在本质上是一种更加灵 活、高效、低成本、节能的信息运作的全新方式，是自互联网革 命以来 IT 产业最深刻的变革，也是信息技术长期发展和积累的 结果。借助基于互联网的一系列创新技术，存储、计算、软件、 管理、网络、信息等各类资源以服务的形式实现虚拟化、 即时定 制、面向应用、灵活的相互组合， 直接满足用户的各种现实需求。云计算公认最大的挑战之一是安全与隐私问题。 云计算是继 PC、互联网之后信息技术发展的最新趋势。目前云计算产业总 体仍处于起步阶段， 技术标准、商业模式等都还有待进一步探索。63 Internet 的组成 631Internet 的基本结构 互联网的结构是多层网络群体结构，一般是由三层网络构成的：（1）主干网：主干网是In ternet的最高层，它是In ternet的基础 和支柱网层。（2）中间层网：中间层网是由地区网络和商业用网络构成的。（ 3）底层网：底层网处于 Internet 的最下层，主要是由各科研院 所、大学及企业的网络构成。632Internet 的结构特点 （ 1 ）对用户隐藏网间连接的低层节点；（2）不指定网络互连的拓扑结构；（3）能通过中间网络收发数据；（ 4）用户接口独立于网络，即建立通信和传达数据的一系列操作与低层网络技术和信宿机无关，只与高层协议有关。6. 3. 3. Internet服务商提供的服务类型(1) In ternet接入服务(2) In ternet系统集成服务(3) 从事数据库及各种类型的信息方面的服务6. 3. 4. Internet服务商的主要技术应用(1) .各种In ternet接入技术(2) .设备保障(3) .计费系统(4) .技术支持和咨询体系6. 4 Internet地址和域名服务In ternet上的计算设备或主机通过具有唯一性的网络地址来标 识自己，In ternet上的网络地址有两种表示形式：IP地址和域名。6. 4. 1. IP地址的地址管理1. IP地址的含义所谓IP地址就是IP协议为标识主机所使用的地址，它 是32位的无符号二进制数，分为4个字节，以X. X . X . X 表示，每个X为8位，对应的十进制取值为0255。IP地址 又分为网络地址和主机地址两部分，其中，网络地址用来标 识一个物理网络，主机地址用来标识这个网络中的一台主 机。2. IP地址的分类IP地址分成为五类，即A类到E类，如图6-1所示。0100 1 2 381624318#c 类 10#D类11 10多目地址E类11 11 0留待后用图6-1五类IP地址常用的A类、B类和C类地址都由两个字段组成，即：（1）网络地址字段 net-idA类、B类和C类地址的网络地址字段分别为1、2和3 个字节长，在网络地址字段的最前面有 13bit的类别比 特，其数值分别规定为0、10、110，用以标识A、B、C 三类IP地址的类别。（2）主机地址字段host-idA类、B类和C类地址的主机地址字段分别为 3、2和1 个字节长。根据上述规则，我们可以归纳出 A、B、C三类IP地址的定义如下（1）A类IP地址网络地址长度有7位，因此允许有126 （27-2）个不同的A 类网络（网络地址为0表示本地网络，127保留作为诊断 用）。主机地址长度有24位，表示每个A类网络中可包含 16,777,214（224-2）台主机。A类IP地址结构适用于有大 量主机的大型网络。A 类IP 地址范围为1.0.0.0127.255.255.255（2）B类IP地址网络地址长度为14（ 16-2）位，则允许有16,384（ 214）个 不同的B类网络。主机地址为16位，因此每个B类网络 可以包含65,534（ 216-2）台主机。B类IP地址的范围是128.0.0.0191.255.255.255 B类地址一般分配给中等规模 主机数的网络使用，如一些国际性大公司与政府机构等。（3） C类IP地址网络地址长度为 21（24-3）位，允许有 2,097,152（221） 个不同的 C 类小型网络。主机地址为 8 位，因此每个 C 类 网络 可以包含 254 台主 机。 C 类 IP 地址范围是192.0.0.0233.255.255.255C类IP地址一般分配给小型的 局域网使用，如一些小公司及普通的研究机构。D 类 IP 地址是组播地址，不用于标识网络，它的范围包括 244.0.0.0239.255.255.255。主要是留给 Internet 体系结 构委员会 IAB （Internet Architecture Board）使用。E 类 IP 地址暂时保留已备将来使用，它的范围是244.0.0.0255.255.255.255。3特殊 IP 地址络本身主机地址全为 0：该地址不分配给单个主机，而是指网主机地址全为 1 ：定向广播地址。网络地址全为 1 ：回送地址，用于网络软件测试和本地机 进程间通信。255255255255：本地网络广播。0 0 0 0：本网主机。6 42子网掩码和子网划分1.利用子网掩码标识网络地址子网掩码也是一组32位二进制数字，它和IP地址配合，主要 作用是声明 IP 地址的哪些位属于网络地址， 哪些位属于主机地址。从 IP 地址的结构中可知， IP 地址由网络地址和主机地址两部 分组成。对于某一主机的 IP 地址如 192.168.0.1，网络上的其它设 备怎样知道它的哪些位属于网络地址，哪些属于主机地址呢？这 就要靠子网掩码来告知。子网掩码是这样做的：子网掩码的长度 也是32位，其表示方法与IP地址的表示方法一致。其特点是，它 的 32 位二进制分为两部分，第一部分全部为“ 1”，而第二部分则全部为“0”。子网掩码中为“ 1”的部分，对应的 IP 地址的位表示 网络地址，子网掩码中为“ 0”的部分，对应的 IP 地址的位表示主 机地址。由网络的划分方法， A、B、C 三类网络具有默认的子网掩码。 A 类地址的默认子网掩码为 255.0.0.0，B 类地址的默认子网掩码为 255.255.0.0，而 C 类地址的默认子网掩码为 255.255.255.0。子网掩码的工作过程为， 将 32 位的子网掩码与 IP 地址进行二 进制的逻辑“与” （AND ）运算，得到的便是网络地址。将子网掩 码取反后与 IP 地址进行二进制的逻辑“与” （ AN D ）运算，得到 的便是主机地址。TCP/IP 协议利用子网掩码机制判断目标主机是位于本地网络 还是远程网络，这可以减少的网络上的通信量。同一网络中主机 间的通信被制在网络内部，只有不同网络的主机相互通信时，才 在路由器的管理控制下进行跨网转发。2. 利用子网掩码划分子网子网掩码的另一作用是划分子网。 在局域网的管理中，经常会遇到和下面的例子相似的情况： 某单位采用了两个C类地址，每个C类网络只有20台主机，由于 C 类地址最多可以拥有 254台主机，这样无疑造成了网络地址的浪 费。或者，您只有一个 C 类地址，但希望将单位的若干个部门分 别进行管理。这时候，就需要对网络进行子网划分了。子网掩码 机制提供了子网划分的方法。子网划分的作用是：减少网络上的通信量。节省 IP 地址。如刚才的例子中， 使用子网划分就可以解决 问题。便于网络管理。将网络分成几个子网后，可对本地用户单 独管理，或在单位内部创建彼此隔离的子网，以阻止敏感 信息的扩散。解决物理网络本身的某些问题（如网络覆盖范围超过以太网段最大长度的问题）划分子网，就是在 IP 地址中增加表示网络地址的位数，同时 减少表示主机地址的位数。6 43Ipv4 和 Ipv6随着因特网的爆炸式增长，IPv4获得了巨大的成功。影响IPv4 继续使用的一个最大问题是，随着应用范围的扩大特别是 IP 地址不再只是由计算机使用，越来越多的其他电子设备也在使用 IP地址一一IPv4暴露出了越来越多的缺陷，最突出的是IP地址资 源即将耗尽，尤其是数字终端、信息家电的出现加快了这一进程。由于人们意识到了 IPv4这一缺陷，在90年代初就着手IP协 议的升级工作，其中具有标志性意义的是 IETF （互联网工程任务 组）1998年 12月发布的 RFC 2460网际协议第 6 版技术规范（I nternet Protocol, Versio n 6 Specification）。许多国家纷纷把 Ipv6 技术的研究作为未来网络发展的重要课题，在研发规划中均采用 Ipv6 协议作为网络的核心协议。许多计算机厂商和网络公司也在 开展 Ipv6 的研究实施工作。Ipv6 具有许多新的优点， 它的最大特征是 IP 地址从 32 位变为 128位。原先的IPv4地址以“ 192.168.209.131”（点分十进制）的 形 式 表 示 ， 而 IPv6 地 址 的 表 现 方 式 类 似 于 ： ABCD:EF98:7654:3210:ABCD:EF98:7654:3210 （点分十六进制）， 显而易见，地址容量大为增加。Ipv6能够为所有使用IP地址的设 备提供足够多的 IP 地址（ Ipv4 的设计者当初也这么认为） ：IPv6 的地址总数大约有3.4 X 1038个，平均到地球表面上来说，每平方 米将获得6.5X 1023个地址。使用Ipv6代替Ipv4,必须对构成现有网络基础的软件和硬件 进行一系列重大的修改， 类似这样的问题使得从 Ipv4 到 Ipv6 的过 渡过程极其复杂，有的专家认为这一过渡期大约需要十年，其间 Ipv4 和 Ipv6 会共同存在， 但无论如何， Ipv6 代替 Ipv4 是一个必然 的结果。6 44Internet 的域名服务（ DNS）DNS 包含两方面的内容：一是主机域名的管理，另一个是主机域名与IP地址之间的映像。域名系统DNS采用了层次化、分布 式、面向客户机 /服务器模式的名字管理来代替原来的集中管理， 并允许命名管理者在较低的结构层次上管理他们自己的名字。通常In ternet主机域名的一般结构为：主机名三级域名二 级域名顶级域名。1. DNS 概念早期的In ternet规模较小，主机名字管理由In ternet的网络 信息中心 NIC 集中完成，采用一种无层次名字命名机制。In ternet NIC维护一个名为hosts.txt的文件，该文件中包含了所 有主机的信息及每台主机名字到 IP 地址的映射， NIC 根据网 络的变化不断改动文件hosts.txt，并定期向全网络传递。随着In ternet的规模不断扩大，网络节点的增加，主机命 名冲突的可能性不断增加， 保持主机命名的唯一性变得越来越 困难。为了解决问题， Internet 管理机构提出了一个新系统的 设计思想，并于 1984 年公布，这就是域名系统 DNS。DNS 采用了层次化、分布式、面向客户机 /服务器模式的 名字管理来代替原来的集中管理， 并允许命名管理者在较低的 结构层次上管理他们自己的名字。 这样就可以把名字空间划分 得足够小，由不同的组织进行分散管理， 使名字管理更加灵活、 方便。2. DNS 域名的层次管理DNS 的分层管理机制使它形成了一个规则的树型结构的 名字空间，如图 6-2 所示。图6-2 In ternet的域名结构示意图3. DNS域名结构通常In ternet主机域名的一般结构为：主机名三级域名二 级域名顶级域名。In ternet的顶级域名由In ternet网络协会负责网络地址分配的 委员会进行登记和管理，它还为In ternet的每一台主机分配唯一 的IP地址，全世界现有三个大的网络信息中心：位于美国的In ter NIC，负责美国及其它地区；位于荷兰的RIPE-NIC，负责欧洲地区；位于日本的 APNIC，负责亚太地区。顶级域名有两种主要的模式：组织模式和地域模式。如下表， 前八个域名属于组织模式，最后一个域属于地域模式。组织模式 是按管理组织的层次结构来划分域，产生的域名就是组织性域 名。地域模式是按国家地理区域来划分域名，用两个字符的国家代码表示主机所在的国家和地区。例如，“ cn”代表中国，“ ca” 代表加拿大等。4.中国的域名体系除了顶级域名，各个国家有权决定如何进一步划分域名。大部分国家都按组织模式再进行划分。中国在国际互联网络信息中心(In terNIC )正式注册并运行 的顶级域名是“ cn”，中国互联网络信息中心(CNNIC)工作委 员会在国务院信息办的授权和领导下， 负责管理和运行中国顶级 域名 cn.。中国互联网络的二级域名分为“类别域名”和“行政域名” 两类。“类别域名”是纵向域名，表示各单位的组织机构，全国 各单位都可作为三级域名登记在相应二级域名下； 行政域名” 是 横向域名，使用四个直辖市和各省(自治区)的名称缩写，各直 辖市、省(自治区)所属单位可以在其下建立三级域名。 5域名解析虽然字符型的主机域名比数字型的 IP 地址更容易记忆，但 在通信时必须将其映像成能直接用于 TCP/IP 协议通信的数字型 IP地址。这个将主机域名映像为IP地址的过程叫域名解析。域名解析有两个方向：从主机域名到 IP 地址的正向解析、 从IP地址到主机域名的反向解析。TCP/IP中通过两个协议来与 之对应：地址解析协议 AR P( Address Resolution Protoco)l 和反 向地址解析协议 RAR P( Reverse Address Resolution Protocol)。 域名的解析是由一系列的域名服务器 DNS 来完成的。域名服务 器实际是运行在指定的主机上的软件，能够完成从域名到 IP 地 址的映射。6中文域名中文域名是含有中文的新一代域名， 也是符合国际标准的一 种域名体系，使用上和英文域名近似。 目前我国域名体系中共设 置了 “cn”和“中国”、“公司”、“网络” 3个中文顶级域名，在 这 4 个顶级域名下都可以申请注册中文域名。6 5 Internet 接入方式651使用调制解调器拨号方式 调制解调器是一种信号转换装置， 它可以把计算机的数字信 号调制成通信线路的模拟信号， 再将通信线路的模拟信号解调回 计算机的数字信号， 其作用是将计算机与公用电话线相连接， 使 得现有网络系统以外的计算机用户， 能通过拨号方式利用公用电话网访问计算机网络系统。从而实现个人计算机与ISP（ Internet接入服务商，In ternet Server Provide）的互相通信。按调制解调器与计算机连接方式可分为内置式和外置式； 按调制解调器的传输能力不同，有低速和高速之分。调制解调器拨号上网是最原始、也是生命力最长的一种方 式，虽然这种方式速率很低， 但当远程用户访问本地网时， 仍是 切实可行的方案。6 52使用 ISDNISDN （Integrated Service Digital Network ）的中文名称是综 合业务数字网，俗称“一线通” 。它除了可以用打电话，还可以 提供诸如可视电话、 数据通信、 会议电视等多种业务， 从而将电 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，这也就是“综合业务数字网”名字的来历。6 53使用 DDN 专线DDN 专线将数字通信技术、计算机技术、光纤通信技术以 及数字交叉连接技术等有机地结合在一起，提供了一种高速度、 高质量、高可靠性的通信环境，为用户规划、建立自己安全、高 效的专用数据网络提供了条件，因此，在多种In ternet的接入方式中深受广大客户的青睐。DDN 专线向用户提供的是半永久性的数字连接，沿途不进 行复杂的软件处理， 因此延时较短， 避免了传统的分组网中传输 协议复杂、传输时延大且不固定的缺点。6 54使用 ADSL随着交互式多媒体应用逐渐成为现实， 网络吞吐量的要求也 越来越大。现在，使用 ADSL（ Asymmetric Digital Subscriber Line , 非对称数字用户线）技术，通过一条电话线，用户可以比普通 Modem 快一百倍的速率浏览因特网，并可以享受到先进的数据 服务，如视频会议、视频点播、网上音乐、网上电视、网上 MTV6 55使用 Cable ModemCable Modem又称为线缆调制解调器，简称 CM。用户可以 通过CM连接有线电视宽带网（即 HFC，光纤同轴混合网络） 接入有线电视数据网，有线电视数据网再和 In ternet宽带相连， 就可以在家中高速接入In ternet网。用户除了可以利用该网络进 行传统的信息浏览、信息下载与发布外，还可以享受视频点播 （ VOD ） 、音频点播等服务。Cable Modem 的一个显著优点在于使用 Cable Modem 上网 不需要另外布线。有线电视公司利用各家各户的有线电视电缆， 可以传送原有的电视节目和In ternet数据，用户在看电视的时候 可以同时上网，这样既可以避免因为拨号上网占用电话线而带来 的烦恼，又可以在看电视的同时享受宽带带来的乐趣。656通过局域网接入通过局域网接入因特网， 一般就是使用高速以太网接入。 由 于以太网已经成功的将速率提升到1Gb/s甚至是1OGb/s,并且由 于采用光纤传输， 其所覆盖的地理范围也在逐步扩展， 因此人们 开始使用以太网进行宽带接入。 它是用光缆和双绞线对小区进行 综合布线，通常用户会获得 1OM 以上的共享带宽，速度优势明 显。考虑到 LAN 接入方式的扩展性比较好，随着用户增多，可 以根据需求升级到 1OOM 以上。本章小结当今时代已经进入信息时代， 及时获得和掌握信息时非常重要的， 全球最大的互联网In ternet，为人们获取信息提供了最快、最简单有效的通道，In ternet 已经成为人们日常学习、生活的必备工具，因此学习和了解In ternet的技术和应用是非常必要的。本章主要讲述了In ternet的基础知识和应用技术，通过本章的学习，了解 Internet 的功能，包括电子邮件服务、文件传输服务、远程登 录、万维网服务；掌握 Internet 的基本概念，如 IP 地址、 DNS 域名系统、子 网掩码等；熟练掌握 Internet 的几种接入方式，包括拨号上网、专线上网等，并了解网吧构建的一般方案。习题1. 简述 Internet 的发展历程2. Internet 的功能主要有哪几种？3. 为什么说 Internet 是开放的？4. 请用图示说明 Internet 的基本结构？5. 简述 Internet 服务商提供的服务类型。6. 简述网吧局域网构建的基本过程。7. 请解释 IP 地址和域名地址的关系。8. 请简述 DNS 域名的层次管理机制。9. 中国的域名体系按什么来进行组织管理？10. 常见的 Internet 接入方式有哪几种？18