計算機網(wǎng)絡(luò)實用技術(shù)教程

第2章Internet基礎(chǔ)

i

第2章Internet基石出

2」Internet綜述

211Interne怕勺起源和發(fā)展

2.1.2Internet的組織管理

2.1.3Internet的主要功能

2.1.4Interne怕勺基本工作原理

2.2Internet主機地址

221IP地址

2.2.2域名地址

2

2」Internet綜述

2.1.1Internet的起源和發(fā)展

(1)ARPAnet-----Internet的起源

Internet是在美國較早的軍用計算機網(wǎng)ARPAnet的

基礎(chǔ)上經(jīng)過不斷發(fā)展變化而形成的。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(wǎng)”)的

網(wǎng)絡(luò)，這個網(wǎng)絡(luò)把位于洛杉磯的加利福尼亞大學(xué)、

位于圣芭芭拉的加利福尼亞大學(xué)、斯坦福大學(xué)，

以友位于鹽湖成的猶它州州立夫?qū)W的計算機主抗

聯(lián)接起來，位于各個結(jié)點的大型計算機采用分組

交技技米，通過專門的通信交換新(IMP)花專

門的通信線路相互連接。這個ARPAnet(阿帕網(wǎng))

就是Internet最早的雛形。

3

J(2)NSFnet------Internet的重要歷程

Internet發(fā)展階段，最為引人注目的就是1986年，

美國國家科學(xué)基金會NSF(NationalScience

Foundation)建立的美國國家科學(xué)基金網(wǎng)NSFnet。

NSF規(guī)劃建立了15個超級計算中心及國家教育科

研網(wǎng)，用于支持科研和教育的全國性規(guī)模的計算

機網(wǎng)絡(luò)NFSnet。它采用TCPAP協(xié)議，在全國建立

了按地區(qū)劃分的計算機廣域網(wǎng)，并將這些城區(qū)網(wǎng)

絡(luò)花超級目算中心彳目力關(guān)，最后將各短級計算中心

互聯(lián)起來。地區(qū)網(wǎng)的構(gòu)成一般是由一批在，也埋上

局限于某一地域，在管理上隸屬于某一機構(gòu)或在

經(jīng)濟上宥共同利益的用戶的計算機互聯(lián)而成，連

接各地區(qū)網(wǎng)上主通信結(jié)點計算機的高速數(shù)據(jù)專線

構(gòu)成了NSFnet的主干網(wǎng)。

4

13）WWW和商業(yè)化一Internets輝煌

>由CREN開發(fā)的WWW（WorldWideWeb萬維

網(wǎng)）成功地為Internet實現(xiàn)廣域網(wǎng)奠定了基

礎(chǔ)。從此）Internet開始迅速發(fā)展。

>90年代初開始Internet的商業(yè)化階段。商業(yè)

機構(gòu)進入Internet,使Internet開始了商業(yè)化

的新進程，也成為Internet大發(fā)展的強大推

動力。

5

(4)NGI-----Internet的未來

>1996年，美國政府制定并啟動了研究發(fā)展下一代

互聯(lián)網(wǎng)的NGI（NextGenerationInternet）計劃。NGI

側(cè)重的研究方面包括事務(wù)處理安全性和網(wǎng)絡(luò)管理

等各個方面。美國國家科學(xué)基金會（NSF）、國

防部（DOD）、能源部（DOE）、航天與空間管

理署（NASA）,以及美國標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所

（NIST）將成為此項計劃的關(guān)鍵部門。1998年美

國100多所大學(xué)聯(lián)合成立UCAID（University

CorporationforAdvancedInternetDevelopment）,從

事的Internet2研究計劃。UCAID建設(shè)了另一個獨立

的高速網(wǎng)絡(luò)試驗床Abilene,并于1999年1月開始提

供服務(wù)。

6

(5)CERNET2——中國的NGI

?2002年成立了中國“下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略研究”

專家委員會，開展重大軟課題研究。在2004年12

月25日，中國第一個下一代互聯(lián)網(wǎng)暨中國下一代

互聯(lián)網(wǎng)示范工程核心網(wǎng)（CERNET2）正式開通，

這是世界上規(guī)模最大的純IPv6互聯(lián)網(wǎng)，標(biāo)志著我

國下一代互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)全面拉開序幕，并在世界下

一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展上取得先機。第二代中國教育

和科研計算機網(wǎng)是“中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程”

中最關(guān)的菽心向和惟一學(xué)術(shù)網(wǎng)，它以每秒100彳乙

個比特（信息的基本單位）速率連接全國20個主

要城市的核心節(jié)點，為全國幾百所高校和科研單

位提供高速IPv6網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，高速連接國內(nèi)外

下一代互聯(lián)網(wǎng)。CERNET2的開通意味著在下一代

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展上，中國已經(jīng)趕上了世界的步伐。

7

2.1.2Internet的組織管理

aInternet是一個多元化的松散的組織，沒有一個統(tǒng)

一的管理機構(gòu)。相關(guān)的機構(gòu)主要有：

(1)Internet協(xié)會。Internet協(xié)會(ISOC)是一個專

業(yè)性的會員組織，由來自100多國家的過百個組

織以及6000名個人成員組成，這些組織和個人展

望影響Intemet現(xiàn)在和耒來的技術(shù)。ISOC由Internet

體系結(jié)構(gòu)組(IAB)和Internet工程任務(wù)組(IETF)

等組成。

(2)Intemet體系結(jié)構(gòu)組。Internet體系結(jié)構(gòu)組(IAB)

以前稱為Internet行動組，是Internet協(xié)會技術(shù)顧問，

這個小組定期會晤、考查由Internet工程任務(wù)組和

Internet工程指導(dǎo)組提出的新思想和建議，并給

IETF提供一些新的想法和建議。

8

(3)Internet工程任務(wù)組。Internet工程任務(wù)組(IETF)

是由網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者、制造商和致力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的研究

人員組成的一個開放性組織。IETF一年會晤三次，

主要的工作通過電子郵件組來完成，IETF被分成

多個工作組，每個組有特定的主題。

(4)W3C(WorldWideWeb)o一個經(jīng)常被提及的

組織W3C——負責(zé)為發(fā)展迅速的萬維網(wǎng)WWW制定

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，該組織是一個工業(yè)協(xié)會，由麻

省理工學(xué)院的計算機科學(xué)實驗室負責(zé)運作。

9

(5)Internet名字和編號分酉己組織(ICANN)o

ICANN是為國際化管理名字和編號而形成的組織。

主要負責(zé)全球互聯(lián)網(wǎng)的根域名服務(wù)器和域名體系、

IP地址及互聯(lián)網(wǎng)其他碼號資源的分配管理和政策

制訂。當(dāng)前，ICANN參與共享式注冊系統(tǒng)

(SharedRegistrySystem,SRS)，通過SRS,

Internet藏名的注冊過程是開放式公平競爭的。

ICANN的最高管理機構(gòu)——理事會是由來自世界

各國的18名代表組成。

(6)國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心(InterNIC)oInterNIC

是為了保證國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的正常運行和向全體互

聯(lián)網(wǎng)絡(luò)用戶提供服務(wù)而設(shè)立的。InterNIC網(wǎng)站目前

由ICAN負責(zé)維護，提供互聯(lián)網(wǎng)域名登記服務(wù)的公

開信息。

10

(7)RFC編輯。RFC是關(guān)于Internet標(biāo)準(zhǔn)的一系列文

檔，RFC編輯是InternetRFC文檔的出版商，負責(zé)

RFC文檔的最后編輯檢查。

(8)Internet服務(wù)提供商。20世紀(jì)90年代Internet商業(yè)

化之后,出現(xiàn)了非常多Internet服務(wù)提供商(ISP),

他們有服務(wù)器，用點到點協(xié)議(PPP)或串行線

路接口協(xié)議(SLIP),使得用戶可以通過撥號接

入Internet。

it

2.1.3Internet的主要功能

(1)網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)主要指信息查詢服務(wù)和

建立信息資源屐務(wù)。信息資源是Interneti最核心的內(nèi)容。

Internet上集中了全球的信息資源,是存儲布爰布信息的

城方，也是人彳門查詢信息的場所。

(2)電子郵件功能電子郵件又稱電子信箱，是Internet的

一項基本功能。通過用戶的信箱地址，人們可在互聯(lián)網(wǎng)

上快速、簡彳更、廉價速交援電子郵件。

(3)文件傳輸文件傳輸也是Internet的基本功能之一。

FTP可在Internet上傳輸任何類型的文檔，例如文本文件、

二進制文件、圖像文件、聲音文件和數(shù)據(jù)壓縮文檔等。

FTP服務(wù)有兩種類型，普通FTP服務(wù)和匿名(Anonymous)FTP

服務(wù)。普通FTP服務(wù)向注冊用戶提供文件傳輸功能，匿名

FT。高任何Internet用戶提供文件傳輸功能。

12

(4)遠程登錄(Telnet)Internet用戶可使用Telnet命令使自己

的計算機進入遠程主機系統(tǒng)上。用戶使用Telnet命令與遠

程主機建立連接后，就可像直接在遠程主機上操作一樣,

使用遠程主機的資源和應(yīng)用程序。

(5)電子公告欄(BBS)電子公告欄是Intemet上的一種電

子信息服務(wù)系統(tǒng)。它提供一塊公共電子白板，可按不同

的主題形成多個布告欄，每個用戶都可在上面發(fā)布信息

并提出自己的觀點。

(6)新聞組(Usenet)新聞組是針對某個主題的郵件組，可

使趣味相投的人們通過電子郵件討論共同關(guān)心的問題。

當(dāng)加入某個新聞組后，可瀏覽新聞組中的文章，回復(fù)別

人的文章，也可發(fā)布自己的文章。

13

7.菜單檢索(Gopher)Gopher的英文意思是地老鼠，它的作

用正如其名，好像一只地老鼠一樣在網(wǎng)絡(luò)里鉆來鉆去地

查詢各種彳言息。它是一種以菜單方式顯示Internet資源的

信息查詢系統(tǒng)，提供面向文本的信息查詢服務(wù)。它將網(wǎng)

上的信息組成在線菜單系統(tǒng)，以方便用戶瀏覽。

8.關(guān)鍵詞查詢(WAIS:WideAreaInformationService)廣域信

息查詢服務(wù)WAIS也稱作數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)庫，是供用戶查詢

Internet上各類數(shù)據(jù)庠的一個通用接口軟件。用戶只要在

菜單中選取希望查詢的數(shù)據(jù)庫，并鍵入查詢關(guān)鍵詞，系

統(tǒng)圈自動進行遠程查詢，讀出數(shù)據(jù)庫中含有該查詢關(guān)鍵

詞的所宥記呆，雇用戶使角。

9.網(wǎng)上電話用戶可在Internet上打長途電話，費用比一般的

長途電話要少得多。出使用前，用戶需要正確安裝聲卡、

音箱、爰克風(fēng)并運行柏應(yīng)軟件(如IPPhone)。利用Internet,

用戶還可收發(fā)傳真，在高速寬帶的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下收看廣播

視頻節(jié)目、舉行遠程視頻會議等。

14

2.1.4Internet的基本工作原理

>Internet必須解決的問題

①物理連接問題

②協(xié)議問題

③計算機的主機號與域名問題

④數(shù)據(jù)的安全與防病毒問題

15

Interne仲的兩大協(xié)議體系

Application

（應(yīng)用）

Transmission

（傳輸）

Internet

（網(wǎng)絡(luò)）

DataLink

（數(shù)據(jù)鏈路）

PhysicsLink

詢理舞路）

16

分組交換一Internet工作原理之一

1.2,1分組交換的產(chǎn)生

在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較短的、固

定長度的數(shù)據(jù)段，每一個數(shù)據(jù)段前面添加上首

部構(gòu)成分組。

-------------------報文------------------

1101000110101010110101011100010011010010

-------------------報文-------------------

I4組1據(jù)I數(shù)據(jù)I數(shù)據(jù)

分組交換一Internet工作原理之一

分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元，依

次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左

邊）。

"1

首部數(shù)據(jù)

----分組

--------2--____

首部I數(shù)施

分組3

首部數(shù)據(jù)

18

分組交換一Internet工作原理之一

接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文。

分組1

z_--_--_-_--_--_--_\_______

----_______________分組2

_-----------------------------八______________________________

---------------分組3

_八_

廣_______________________________________________________?\

收到的數(shù)據(jù)

19

分組交換一Internet工作原理之一

最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來

的報文。

-------------------報文------------------

1101000110101010110101011100010011010010

20

分組交換網(wǎng)的示意圖

21

注意分組的存儲轉(zhuǎn)發(fā)過程

HJ~1

22

-J

京擬網(wǎng)絡(luò)軟件IP—Internet工作原理之二

>INTERNET用一種稱為路由器的專用計算機

將網(wǎng)絡(luò)互連在一起的。互連不僅指將計算

機硬件相互連接，還要在軟件的指揮下才

能正常地工作。使全世界這么多各種不同

類型的網(wǎng)絡(luò)互連成為INTERNET網(wǎng)所使用的

最基本的協(xié)議是IP協(xié)議。

23

髭擬網(wǎng)絡(luò)軟件IP—lntemet工作原理之二

①連接到Internet上的每臺計算機都必須遵守網(wǎng)際

協(xié)放IP的約定。

②每臺計算機產(chǎn)生的分組都必須使用IP定義的格

式。

③接收分組的計算機所接收到的分組是發(fā)送方發(fā)

耒的分組的一個拷貝。

④計算機需要有IP軟件以便把IP協(xié)議中的所有細節(jié)

者町翻譯“成計算機所能理解的0-1組合才能讓

計算機在IP軟件的控制卡在Internet上進行通信。

IP是最基本的軟件，所有Internet服務(wù)都使用IP來

發(fā)送或接收分組，因此要使用Internet的每臺計

算機首先必須運行IP軟件。

24

n傳輸軟件TCP—Internet工作原理之三

>TCP協(xié)議的主要作用就是使Internet工作得比

較可靠。具體地說：TCP解決了在分組交

換系統(tǒng)中有可能出現(xiàn)的幾個問題。

(1)數(shù)據(jù)丟失出錯——差錯控制

(2)數(shù)據(jù)順序錯誤——保序

(3)數(shù)據(jù)重復(fù)一一丟棄重復(fù)幀

25

22Internet主機地址

221IP地址

222域名系統(tǒng)

26

士221IP地址

(1)IP地址的基本概念

①大型的互連網(wǎng)絡(luò)中需要有一個全局的地址系統(tǒng)，它

能夠給每一臺主機或路由器的網(wǎng)絡(luò)連接分配一個全

局惟一的地址；

②TCPAP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層使用的地址標(biāo)識符叫做IP地址；

③IPv4中IP地址是一個32位的二進制地址；

④網(wǎng)絡(luò)中的每一個主機或路由器至少有一個IP地址；

⑤在Internet中不允許有兩個設(shè)備具有同樣的IP地址；

⑥如果一臺主機或路由器連接到兩個或多個物理網(wǎng)絡(luò),

那么它可以擁有兩個或多個IP地址。

27

IP地址結(jié)構(gòu)

IP地址采用分層結(jié)構(gòu)；

IP地址是由網(wǎng)絡(luò)號（netID）與主機號（hostID）

兩部分組成的；

??

*-------------------IP地址--------------J

j?

I網(wǎng)絡(luò)號主機號I

28

發(fā)送分組的主機

一源主機

源IP地址

接收分組的主機

一目的主

目的IP地址

29

(2)IP地址的分類

>IP地址長度為32位，點分十進制地址；

>采用XXX.x的格式來表示，每個x為8位，每個x的值

為0?255(例如202.113.29,119);

A根據(jù)不同的取值范圍，IP地址可以分為五類；IP地

址中的前5位用于標(biāo)識IP地址的類別：

A類地址的第一位為0;

B類地址的前兩位為10;

C類地址的前三位為110;

D類地址的前四位為1110;

E類地址的前五位為11110;

30

IP地址的分類

162432

I主機地址范圍

。到

主機地址［位La6

A類地址0河空地址（7位）24i2江溫,2E&255

儂Q.。”利

R類地址10網(wǎng)絡(luò)地址114位）主機地址《16位）

291.255.25氐255

1920.0.0到

C類地址110網(wǎng)絡(luò)地址（21位）主機地址18位:

E265.2&5.2E5

224一也U.。到

D類地址1110組播地址f茨位）

聚近統(tǒng).255

240.0.0.0制

E類地址11110保皆用于實驗和將來使用

247.2S5.255.255

31

＞在討論IP地址時經(jīng)常要進行點分十進制數(shù)和二進

制數(shù)的轉(zhuǎn)換，記住下表的內(nèi)容對快速計算IP地址

是有益的。

272625242322212°

1286432168421

32

A類IP地址

①A類IP地址的網(wǎng)絡(luò)號長度為7位,主機號長度為24位;

②A類地址是從：1.000?55;

③網(wǎng)絡(luò)號長度為7位，從理論上可以有27二128個網(wǎng)絡(luò)；

④網(wǎng)絡(luò)號為全。和全1（用十進制表示為。與127）的兩

個地址保留用于特殊目的，實際允許有126個不同

的A類網(wǎng)絡(luò)；

⑤由于主機號長度為24位，因此每個A類網(wǎng)絡(luò)的主機

IP數(shù)理論上為224=16777216;

⑥主機IP為全。和全1的兩個地址保留用于特殊目的，

實際允許連接16777214個主機；

⑦A類IP地址結(jié)構(gòu)適用于有大量主機的大型網(wǎng)絡(luò)。

33

B類IP地址

Si______________

B類IP地址的網(wǎng)絡(luò)IP長度為14位，主機IP長度為

16位；

②B類IP地址是從：128,000?55;

③由于網(wǎng)絡(luò)IP長度為14位，因此允許有2伍=16384

個不同的B類網(wǎng)絡(luò)，實際允許連接16382個網(wǎng)絡(luò);

④由于主機IP長度為16位，因此每個B類網(wǎng)絡(luò)可以

有2壇65536個主機或路由器，實際一個B類IP地

癥允許連接?5534個主凱或區(qū)由器；

⑤B類IP地址適用于一些國際性大公司與政府機構(gòu)

等中等大小的組織使用。

34

C類IP地址

①C類IP地址的網(wǎng)絡(luò)號長度為21位，主機號長度

為8位;

②C類IP地址是從：-55;

③網(wǎng)絡(luò)號長度為21位，因此允許有22J2097152個

不同的C類網(wǎng)絡(luò)；

④主機號長度為8位，每個C類網(wǎng)絡(luò)的主機地址

數(shù)最多為28=256個，實際允許連接254個主機

或路由器；

⑤C類IP地址適用于一些小公司與普通的研究機

構(gòu)。

35

D類和E類IP地址

>D類IP地址不標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)；

地址范圍：22400.0?239.255.255,255

用于其他特殊的用途，如多播地址；

>E類IP地址暫時保留；

地址范圍:?55;

用于某些實驗和將來使用。

36

A、B、C三類總結(jié)

類最初最初網(wǎng)絡(luò)主機網(wǎng)絡(luò)主機

的位的字節(jié)ID數(shù)目數(shù)目

位數(shù)位數(shù)

A01-12682412616,777,214

B10128-191161616,38465,534

C110192-2232482,097,152254

37

IP地址的二進制表示

用點分十進制表示用二進制表示

129.8-16-2510000001000010000001000000011001

10.2.。5200001010000000100000000000110100

126.。0001111110000000000000000000000000

192.255.255.25511000000111111111111111111111111

38

網(wǎng)絡(luò)接口與IP地址的關(guān)系

39

網(wǎng)絡(luò)接口與IP地址的關(guān)系

＞連接到Internet的每一臺主機或路由器至少

有一個IP地址；

＞連接到Internet的任何兩臺主機或路由器不

能使有相同的IP地址；

AIP地址是與網(wǎng)絡(luò)接口相關(guān)聯(lián)的，如果一臺

主機或路由器分別連接到兩個或更多的

網(wǎng)絡(luò)上，那么它必須有兩個或更多的IP地

址。

40

私有地址（專有地址）

>A類地址：*10.255.255,255

>B類地址:-172.31,255,255

>C類地址:192?168?0.0~192?168?255,255

41

(3)查詢本機IP地址

42

(4)分析IP地址

＞如何給主機分配IP地址

①IP地址的第1個字節(jié)的范圍是卜223

②網(wǎng)絡(luò)ID不能以127開頭

③在必要時才使用注冊的公共IP地址

④局域網(wǎng)的IP地址使用IAN