第十章 因特網(wǎng)－Internet1 Internet簡介1.1 什么是InternetInternet是世界是最大的計算機互連網(wǎng)，是成千上萬條信息資源的總稱。這些資源以電子文件的形式，在線地分布在世界

第十章 因特網(wǎng)－Internet

1 Internet簡介

1.1 什么是Internet

Internet是世界是最大的計算機互連網(wǎng)，是成千上萬條信息資源的總稱。這些資源以電子文件的形式，在線地分布在世界各地的數(shù)百萬臺計算機上；Internet 上開發(fā)了許多應用系統(tǒng)， 供接入網(wǎng)上的用戶使用，網(wǎng)上的用戶可以方便地交換信息，共享資源。Internet 也可以認為 是各種網(wǎng)絡組成的網(wǎng)絡，它是使用TCP/IP協(xié)議(傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)間協(xié)議) 互相通信的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡集體。Internet 是一個無級網(wǎng)絡，不專門為某個個人或組織所擁有及控制，人人都可以參 與。

1.2 Internet的發(fā)展

Internet起源于美國、現(xiàn)在已連通全世界的一個超級計算機互聯(lián)網(wǎng)絡。Internet 在美國分為三個層次：底層為大學校園網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)，上一層為地區(qū)網(wǎng)，最高層為全國主干網(wǎng)，如國家自 然科學基金網(wǎng)NSFnet(National Science Foundation Network)等主干網(wǎng)，它們連通了美國東西海岸，并通過海底電纜或衛(wèi)星通信等手段連接到世界各國。

Internet是近幾年來最活躍的領域和最熱門的話題。而且發(fā)展勢頭迅猛。成為一種不可抗拒的潮流。 根據(jù)有關資料表明：到1996年上半年為止，Internet 已連接5萬多個網(wǎng)絡，500萬臺計算機， 擁有5000萬個用戶。據(jù)預測，到2000年，Internet 將連接100萬個網(wǎng)絡，1億臺計算機，擁有10億個用戶

1.3 Internet的特點

Internet之所以獲得如此迅猛的發(fā)展，主要歸功于如下的特點： (1)它是一個全球計算機互聯(lián)網(wǎng)絡

(2)它是一個巨大的信息資料

(3)最重要的是Internet 是一個大家庭，有幾千萬人參與，共同享用著人類自己創(chuàng)造的財富( 即資源)

1.4Internet 的構(gòu)成

如前所述，Internet 是一個網(wǎng)絡，凡是采用TCP/IP協(xié)議并且能夠與

Internet 中的任何一臺主 機進行通信的計算機，都可以看成是Internet 的一部分。Internet 的網(wǎng)絡空間可以看作是受 計算機控制的空間。Internet 采用了目前分布式網(wǎng)絡最為流行的客戶機/服務器方式，大大增強了網(wǎng)絡信息服務的靈活性。

Internet 最初宗旨是為大學和科研單位服務。由于其信息豐富、收費低廉，目前不但已成為服務于全社會的通用信息網(wǎng)絡，而且近年來已明顯地出現(xiàn)了商業(yè)化的趨勢。美國在Internet 骨干網(wǎng)的經(jīng)營方面也有此趨勢。美國國家科學基金會把NSFNET 的經(jīng)營權(quán)交給了美國最大的三 家電信公司，即SPRINT ，MCI 和ANS 。NSFNET 也將分成SPRINTNET ，MCINET 和ANSNET 三部分， 由上述三家公司管理和經(jīng)營，并建立一系列的網(wǎng)絡存取點(NETWORK ACCESS POINT)，它實際上是一個集中存放路由器的路由服務站，可為客戶提供入網(wǎng)服務。該Internet 的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如圖10－1所示。

2 TCP/IP協(xié)議

TCP/IP有100多個網(wǎng)絡傳輸協(xié)議，F(xiàn)TP 、Telnet 是兩個使用得很廣泛的協(xié)議。其中，最重要的兩個協(xié)議是傳輸控制協(xié)議TCP(Tuansmission Control Protocol) 和網(wǎng)間互聯(lián)協(xié)議IP(Interne t Protocol)。IP 協(xié)議負責按地址在計算機之間傳輸信息，TCP 則保證傳輸?shù)男畔⑹钦_的。

2.1 TCP/IP協(xié)議的結(jié)構(gòu)

TCP/IP協(xié)議的四層結(jié)構(gòu)如圖10－2所示。 圖中的網(wǎng)絡相當于物理傳輸?shù)拿浇椤?shù)據(jù)在實際傳輸時，每通過一層要在數(shù)據(jù)上加上一個報頭，其中的數(shù)據(jù)供接收端的同一層協(xié)議使用。到達接收端時，每經(jīng)過一層要把用過的一個報頭去掉。這種方式可以保證接收的數(shù)據(jù)和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)完全一致，以及發(fā)送端和接收端相同層上的數(shù)據(jù)都有相同的格式。

TCP/IP協(xié)議所采用的通信方式是分組交換方式。數(shù)據(jù)在傳輸時分成若干段，每個數(shù)據(jù)段稱為一個分組。TCP/IP協(xié)議的基本傳輸單位是數(shù)據(jù)報，可以把數(shù)據(jù)看成是一封長信，分裝在幾個信封中郵寄出去。

2.2 TCP/IP協(xié)議的功能

TCP/IP協(xié)議在數(shù)據(jù)傳輸過程中主要完成以下功能：

①TCP協(xié)議先把數(shù)據(jù)分成若干數(shù)據(jù)報，并給每個數(shù)據(jù)報加上一個TCP 信封(即報頭) ，上面寫上數(shù)據(jù)報的編號，以便在接收端把數(shù)據(jù)還原成原來的格式。 ②IP協(xié)議把每個TCP 信封再套上一個IP 信封，在上面寫上接收主機的地址。有了IP ，信封就可以在物理網(wǎng)絡上傳送數(shù)據(jù)了。IP 協(xié)議還具有利用路由算法進行路由選擇的功能。

③上述信封可以通過不同的傳輸途徑(路由) 進行傳輸，由于路徑不同以及其他原因，可能出現(xiàn)順序顛倒，數(shù)據(jù)丟失，數(shù)據(jù)重復等問題。這些問題由TCP 協(xié)議來處理，它具有檢查和處理錯誤的功能，必要時還可以請求發(fā)送端重發(fā)。 因此，可以說，IP 協(xié)議負責數(shù)據(jù)的傳輸，而TCP 協(xié)議負責數(shù)據(jù)的可靠傳輸。

2.3 信息按TCP/IP協(xié)議的傳輸過程

TCP/IP是怎樣工作的呢? 信息是怎樣在Internet 上傳送的呢?Internet 上各種網(wǎng)絡之間是通過 路由器(Router)連接的，信息的傳送是通過路由器來實現(xiàn)的，如圖10－3所示。

我們把與路由器相連接的主機稱為站點。一個路由器并不連接所有的站點， 它只連通相鄰的站點。信息是由路由器一個一個站點傳送到目的地的。路由器知道下一個站點(NextHOP)是 什么? 哪一個站點距離目的地近? 由此，路由器可決定將信息送往那兒。

路由器是怎樣知道信息的目的地呢? 這就像郵寄信件要有信封、地址一樣，Internet 上的信 息在傳送前要加一個信息頭，其中包括信息的地址，Internet 上叫IP 地址，負責Internet 地 址管理的協(xié)議叫IP 協(xié)議。由于受傳輸硬件的限制，長的信息是分組傳送的，每組都有編號， 當信息被傳送到目的地后再重新組合起來。負責將信息拆開、分組、編號、再重新組合起來 的協(xié)議叫TCP 協(xié)議。信息在每經(jīng)過一層協(xié)議時需要附加一些信息，組成新的信息包。例如， 經(jīng)過TCP 協(xié)議時，要附加編組號、校驗碼等組成TCP 包，經(jīng)過IP 協(xié)議時要附加地址信息等組成 IP包。當信息被傳送到目的地后再拆包，丟棄附加信息，還原為原始數(shù)據(jù)，其過程如圖10－ 4所示。

總之，TCP/IP是一個非常龐大的協(xié)議族，其中，最重要的兩個協(xié)議是TCP 和I P。IP 負責信 息的實際傳送，而TCP 則保證所傳送信息的正確性。它們和其它100多個協(xié)議一起使Internet 上千萬臺計算機組成一個巨大的因特網(wǎng)，協(xié)同工作，并提供各種各樣的服務。

2.4 TCP/IP協(xié)議的主要內(nèi)容

TCP/IP協(xié)議的主要內(nèi)容見表10－1。

①SMTP(Simple Mail Transfer Puotocol)－簡單郵件協(xié)議，主要用來傳輸電子郵件。

②域名(Domain Name)－IP 地址的文字表現(xiàn)形式。它的實現(xiàn)是依靠DNS(Domain Name Service )和DSP(Domain Service Protocol)。

③FTP(File Transfer Protocol)－文件傳輸協(xié)議，主要用來進行遠程文件傳輸。

④TELNET的遠程登錄(Renote Login)－用來與遠程主機建立仿真終端。 ⑤UDP(User Datagram Protocol)－用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議。該協(xié)議可以代替TCP 協(xié)議，與IP 協(xié)議和其他協(xié)議共同使用。利用UDP 協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)時不必使用報頭，也不處理丟失，出錯和失序等意外情況，若發(fā)生問題，可通過請求重發(fā)的辦法來解決。因此它的效率較高，且比TCP 簡單 得多。該協(xié)議適合傳輸較短的信息。 ⑥HTTP(即WWW) 、GOPHER 和WAIS －既是通信協(xié)議，又是實現(xiàn)協(xié)議的軟件。 需要強調(diào)的是：電子郵件、文件傳輸和遠程登錄是Internet 三大基本功能，

而域名與IP 地址 同等重要。

3 Internet的地址和域名

為了在網(wǎng)絡環(huán)境下實現(xiàn)計算機之間的通信，網(wǎng)絡中任何一臺計算機必須有一個地址，而且該地址在網(wǎng)絡上是唯一的。在進行數(shù)據(jù)傳輸時，通信協(xié)議必須在所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中增加發(fā)送信息的計算機地址(源地址) 和接收信息的計算機地址(目標地址) 。

3.1 IP地址

Internet網(wǎng)絡中所有計算機均稱為主機，并有一個稱為IP 的地址。 IP地址是Internet 主機的一種數(shù)字型標識，它由網(wǎng)絡標識(Netid)和主機標識(Hostid)組成 。

目前使用的IP 協(xié)議版本規(guī)定是：IP 地址的長度為32位(bit)。Internet 的網(wǎng)絡地址可分為A 、 B、C 三類。每類網(wǎng)絡中IP 地址的結(jié)構(gòu)，即網(wǎng)絡標識長度和主機標識長度都不一樣。

整個internet 的地址空間可以分為A 類網(wǎng)絡地址空間，B 類網(wǎng)絡地址空間和C 類網(wǎng)絡地址空間 三個子空間。A 類網(wǎng)絡地址空間包括126個網(wǎng)絡地址空間和16387064臺網(wǎng)絡主機，B 類網(wǎng)絡地 址空間包括16256個網(wǎng)絡地址和64516臺網(wǎng)絡主機，C 類網(wǎng)絡地址空間包括2064512個網(wǎng)絡地址 和254臺網(wǎng)絡主機。整個Interet 的IP 地址空間包括200多萬個各類網(wǎng)絡，可包括36億臺主機 。A 類網(wǎng)絡適用于主機較多的大型網(wǎng)絡，B 類網(wǎng)絡適用于中等規(guī)模網(wǎng)絡，C 類網(wǎng)絡適用于主機 較少的小型網(wǎng)絡。

目前Internet 上大約有6萬多個網(wǎng)絡和400萬臺主機，占用網(wǎng)絡地址和主機地址資源很少，但卻出現(xiàn)了IP 地址不夠用的現(xiàn)象，這是因為許多地址已分配給申請者而沒有充分利用。因此， 合理地使用地址資源是每個Internet 用戶必須注意的問題。

需要說明的是，Internet 網(wǎng)絡信息中心(NIC)是按照網(wǎng)絡(Internet的子網(wǎng)) 分配地址的，因此只有在談到網(wǎng)絡地址時才可以使用A 類，B 類，或C 類地址的說法。

3.2 域名

上面所講到的IP 地址是一種數(shù)字型網(wǎng)絡和主機標識。數(shù)字型標識對使用網(wǎng)絡的人來說有不便記憶的缺點，因而提出了字符型的域名標識。目前使用的域名是一種層次型命名法，它與In ternet網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)相對應。 域名使用的字符包括字母、數(shù)字和連字符，而且必須以字母或數(shù)字開頭和結(jié)尾。整個域名總長度不得超過255個字符。在實際使用中，每個域名的長度一般小于8個字符。

由于Internet 起源于美國，所以美國通常不使用國家代碼作為第一級域名，其他國家一般采 用國家代碼作為第一級域名。

Internet 地址中的第一級域名和第二級域名由網(wǎng)絡信息中心(NIC)管理。我國國家域名的國家代碼是Cn 。Internet 目前有三個網(wǎng)絡信息中心，INTERNIC 負責北美地區(qū)，APNIC 負責亞太地區(qū)，還有一個NIC 負責歐洲地區(qū)。第三級以下的域名由各個子網(wǎng)的NIC 或具有NIC 功能的節(jié)點自己負責管理。

一臺計算機可以有多個域名(一般用于不同的目的) ，但只能有一個IP 地址。一臺主機從一個 地方移到另一個地方，當它屬于不同的網(wǎng)絡時，其IP 地址必須更換，但是可以保留原來的域名。

把域名翻譯成IP 地址的軟件稱為“域名系統(tǒng)(Domain Name System)DNS”。DNS 的功能相當于 一本電話號碼簿，已知一個姓名就可以查到一個電話號碼，號碼的查找是自動完成的。完整的域名系統(tǒng)可以雙向查找。裝有域名系統(tǒng)的主機叫做域名服務器(Domain Name Server)。

域名采用層次結(jié)構(gòu)，每一層構(gòu)成一個子域名，子域名之間用園點隔開，自左至右分別為計算機名、網(wǎng)絡名、機構(gòu)名、最高域名。例如：

indi.shcnc.ac.cn 該域名表示中國(cn)科學院(ac)上海網(wǎng)絡中心(Shcnc)的一臺計算機(indi)。

3.3 域名的查找過程

為了實現(xiàn)域名的查找，需要在域名服務器之間建立許多指針(Pointer)。 例如，一個中國的用戶要通過域名查找英國某個主機的IP 地址，系統(tǒng)首先要查找中國的域名服務器，經(jīng)過識別后自動轉(zhuǎn)移到一個裝有英國域名服務器的主機并查出它的IP 地址，然后把IP 地址送回到中國域名服務器。如圖10－5所示。

例如，中國科技信息研究所的VAX7610主機的IP 地址是168、160、1、110(B類網(wǎng)絡地址) ，其 域 名為ISTIC 、STI 、AC 、CN(ISTIC是中國科技信息研究所的縮寫，STI 表示科技信息機構(gòu)，AC 表示學術界。CN 表示中國) ，若要與英國域名為PARADISC 、ULCC ，UK 的主機進行通信，則首先要利用管理STI 子域的域名服務(設在中國科技信息研究所) ，通過指針找到管理AC 子域的域名服務器，再利用同樣的方法找到最高域名CN 的域名服務器。CN 域名服務器應存有所有其

他國家最高級域名的服務地址，即指針。這樣可找到UK 域名服務器的地址，并由此找到PARA DISC 及ULCC ，即128、86、8、56。查找過程完成后，就把該地址送到發(fā)出查詢請求的ISTIC 、STI 、AC 、CN 的主機，從而完成了兩個主機之間的連接過程，如圖10－6所示。

4 Internet的應用

Internet能為用戶提供的服務項目很多，主要包括電子郵件(E－mail) 、遠程登錄(Telnet) 、文件傳輸(FTP)以及信息查詢服務，例如用戶查詢服務(Finger)、文檔查詢服務(Archie) 、專題討論(Usenet News)、查詢服務

(Gopher)、廣域信息服務(WAIS)和萬維網(wǎng)(WWW)，這里 著重介紹電子郵件、遠程登錄、文件傳輸三項基本服務內(nèi)容以及信息查詢服務中的萬維網(wǎng)。

4.1 電子郵件(E－mail)

電子郵件是Internet 的一個基本服務。通過電子郵件，用戶可以方便快速地交換信息，查詢信息。用戶還可以加入有關的信息公告，討論與交換意見，獲取有關信息。用戶向信息服務 器上查詢資料時，可以向指定的電子郵箱發(fā)送含有一系列信息查詢命令的電子郵件，信息服務器將自動讀取，分析收到的電子郵件中的命令，并將檢索結(jié)果以電子郵件的形式發(fā)回到用戶的信箱。

早期Internet 所用的電子郵件軟件是許多Internet 主機所用UNIX 操作系統(tǒng)下的程序，如MAIL ，ELM 及PINE 等。最近出現(xiàn)了新一代的程序，如流行的EUDORA 程序。不同的程序使用的命令和用法會稍有不同，但地址格式是統(tǒng)一的。Internet 統(tǒng)一使用DNS 來編定信息的地址，因而I nternet中所有的地址均具有同樣的格式，其格式為用戶名稱＠及主機名稱。 Internet 的電子郵件系統(tǒng)遵循簡單郵件傳送協(xié)議，即SMTP 協(xié)議標準。

4.2 遠程登錄(Telnet)

遠程登錄是Internet 上最誘人和重要的服務工具之一，它可以超越時空的界限，讓用戶訪問遠地的計算機，當然這些計算機必須連在Internet 上。我們

把連在Internet 上的計算機叫做 Internet主機。遠程登錄能把本地計算機連接并登錄到Internet 主機上，它是一種特殊的通 信方式。在UNIX 計算機上，用rlogin(Remote Login) 命令可以達到同樣的目的，所以，我們把Telnet 稱作遠程登錄。

(1)分時系統(tǒng)

我們通常使用的微機是一個單CPU 的系統(tǒng)，其操作系統(tǒng)DOS 是一個單任務的操作系統(tǒng)，就是說 ，在任何一個時刻，系統(tǒng)中只能有一個應用程序在運行。當要運行一個應用程序時，必須終 止目前正在運行的程序。當要繼續(xù)運行剛才終止的程序時，必須重新將它裝到內(nèi)存中。對于 大型的計算機系統(tǒng)，采用的是分時多任務操作系統(tǒng)，就是說，在計算機中好像同時在運行著 多個程序。 用戶通過計算機終端來使用大型計算機的資源，終端只是完成用戶輸入和結(jié)果顯示的任務。 由于主機在多個用戶之間快速切換，用戶感覺不到主機還在運行其他用戶的程序。當然，若有多個用戶同時使用主機的某一種共享資源，如打印機等，可能就需要等待。遠程登錄就是基于主機的多任務而實現(xiàn)的。 遠程登錄也是Internet 上應用非常廣泛的資源，用戶可以通過遠程登錄來使用主機的強大的運算能力。通常，用戶使用的微機在運行大的、復雜的程序時要耗費大量的時間，甚至根本 無法完成。這樣，用戶可以登錄到一臺他具有合法帳戶的主機上，在該主機上運行他的程序 。主機完成運行后，將結(jié)果傳送到用戶的計算機中。其次，用戶還可以登錄到別的主機中來運行該機中的程序。例如，工作站上的軟件非常昂貴，一般用戶無法完全配齊，這樣，不同工作站的擁有者可以協(xié)商購買不同的軟件，他們互相向?qū)Ψ教峁艟涂梢赃\行各種軟件了 。

與普遍使用的微型計算機一樣，Internet 上的主機也有其操作系統(tǒng)。由于網(wǎng)絡上有各種各樣的計算機，因而存在著多種操作系統(tǒng)，UNIX 是最常用的一種多用戶、多任務的操作系統(tǒng)。

(2)Telnet登錄方法

Telnet 提供兩種登錄遠地Internet 主機的方法：第一種方法要求使用 帳號，也就是說，只要用戶在任意一臺Internet 主機上有帳號(對UNIX 主機來說是合法的用 戶碼和密碼) ，就可以通過Telnet 使用該臺主機。第二種方法不要求用戶申請帳號。

Internet 上有許多主機允許公眾訪問。當用戶使用Telnet 登錄到這些主機時，它們并不要求 輸入密碼。Internet 上許多資源正是通過這種方式讓公眾訪問的。

(3)Telnet工作模式

Telnet使用客戶機/服務器模式。用戶在本地主機上運行一個稱為Teln et的客戶程序，客戶程序可與遠地機上的Telnet 服務程序建立連鏈，連接一旦建立，用戶在本地鍵盤上輸入的命令或數(shù)據(jù)會通過Telnet 程序傳送給遠地計算機，而遠地計算機的輸出內(nèi)容會通過Telnet 顯示在用戶的本地計算機的屏幕上。本地機就好象是直接連在遠地計算機上的一個終端。

(4)Telnet基本功能

利用遠程登錄，用戶可以實時使用遠地計算機上對外開放的全部資源 ，可以查詢數(shù)據(jù)庫、檢索資料，或利用遠程計算完成只有巨型機才能做的工作。 另外，Internet 上有許多服務是通過Telnet 來訪問的，例如Auchie 、Gopher 等，這類系統(tǒng)通常開放公用帳號，無需輸入密碼。

4.3 不具名的文件傳輸協(xié)議(Anonymous FTP)

文件傳輸協(xié)議FTP(File Transfer Protocol)和前面所介紹的E －mail 、Telnet 是Internet 提供的三項基本服務。

(1)主要功能 FTP的主要功能是在兩臺聯(lián)網(wǎng)的計算機之間傳輸文件。除此之外，F(xiàn)TP 還提供 登錄、目錄查詢、文件操作、命令執(zhí)行及其他會話控制功能。 (2)工作原理 FTP的工作原理并不復雜，它采用客戶機/服務器模式。FTP 客戶機是請求端， FTP服務器為服務端。FTP 客戶機根據(jù)用戶需求發(fā)出文件傳輸請求，F(xiàn)TP 服務器響應請求，兩者協(xié)同完成文件傳輸作業(yè)。

為了保護你的資源，客戶程序在請求連接時，F(xiàn)TP 服務器會要求用戶輸入用戶碼和通行密碼 。如果用戶自愿將資料提供給網(wǎng)絡上公用，則應該開放一個公用的帳號。Internet 約定，F(xiàn)T P的公用帳號是anonymous ，密碼是用戶的E －mail 地址。Internet 中已經(jīng)有上千個使用anony mous公開帳號的FTP 服務器，為網(wǎng)絡中數(shù)以千萬計的客戶提供文件共享服務。我們稱Interne t提供的這種服務為不具名(Anonymous)FTP服務。