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Internet是国际计算机互联网的英文称谓英文Internet的...

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第7章Internet技术Internet是国际计算机互联网的英文称谓.英文Internet的翻译为:Inter是在.之间的意思、net就是网络.从理论上讲,Internet就是把全世界不同国家,不同地区、不同部门和结构类型不同的计算机、广域网,局域网,通过网络互联设备连接而组成一个松散结合的全球互联网络.
Internet通常称为中文名为Internet,或称国际互联网,互联网.
7.1 Internet基础Internet将不同地区而且规模大小不一的网络互相连接起来,对于Internet中各种各样的信息,所有人都可以通过网络的连接来共享和使用.
7.1.1 Internet的组成Internet是通过一种分层结构实现的,从下到上分为四层:物理网,协议,应用软件和信息.
1.物理网物理网是实现Internet通信的基础、它把一台台独立自主的计算机互相连接起来,为实现计算机之间的数据通信,协同工作和资源共享等功能提供物理上的连接.
物理网上线与线之间的连接点是互联设备和计算机、包括网上各种各样的服务器,工作站,路由器,集线器,接入设备等、用于拨号入网的计算机也是网上的一员.这些连接点之间的纽带是通信线路,包括看得见的有线的光纤,同轴电缆和双绞线,以及看不见的无线的卫星信道,微波通道等.物理网像一个巨大的蜘蛛网,覆盖着全球、不断延伸和加密.物理网的作用类似于现实生活中的运输工具,实现信息流的传送.
2.协议在Internet上传输的每个消息至少要遵守3个协议:其一是网络协议(Network Protocol),负责将消息从一个地方传送到另一个地方;其二是传输协议(Transport Protocol),管理被传送信息的完整性;其三是应用程序协议(Application Protocol),负责将网络传输的东西转换成用户能够识别的信息.
Internet将消息从一个主机传送到另一个主机所使用的协议称为网间协议(IP),就是Internet的网络协议.网间协议负责将消息发送到指定的主机.
消息在传送时被分割成一个个的小包、传输控制协议(TCP)负责收集这些信息包、并将其按适当的次序放好并发送、在收到后再将其正确地还原.传输协议保证数据包在传送中正确无误.在Internet中、网间协议和传输协议配合工作,即常说的TCPIP协议.
互联网络的应用程序协议很多,每一个应用程序都有自己的协议,如简单电子邮件协议SMTP,超文本传输协议HTTP,远程登录协议Telnet,文件传输协议FTP,网络新闻传输协议NNTP,简单网络管理协议SNMP等.随着计算机网络技术的发展,将不断有新的协议加入.
3.应用软件实际上,Internet与用户直接发生关系的既不是物理网,也不是网络协议,而是网络应用软件工具和应用程序.它们是使用网络时必须借助的基本工具,是与网络打交道的交互界面和入口.这些网络应用程序与平常的单个计算机上运行的单用户应用程序不同、它离开网络使用将没有意义.目前网络应用程序很多,如和WWW浏览器等.
4.信息信息是网络的灵魂.没有信息,网络就没有任何价值.信息在网络世界里好比货物在交通系统中一样,修建公路(物理网),设立交通规则(协议),使用汽车(应用软件)的目的是为了运输货物(信息),物理网,协议和应用软件都是为信息的传送服务的.
信息资源的丰富和通信的快捷方便是Internet迅速发展的动力.Internet上信息资源的主要包括文本,图像,声音或视频等多种信息类型,涉及政治,经济,科技、文化,娱乐,体育,新闻等诸多方面.Internet的发展方向是如何较好地组织信息资源,并使用户方便,快捷地获取信息资源.
7.1.2 IP协议Internet的管理结构是松散的,但连入Internet的计算机必须遵从一致的约定,即TCPIP协议.TCPIP是一个协议集,它对Internet中主机的寻址方式,主机的命名机制,信息的传输规则,以及各种服务功能均做了详细约定.
Internet是一个互联网,它是将提供不同服务,使用不同技术,具有不同功能的物理网络互联起来而形成的.IP作为一种互联网协议,运行于网络层,屏蔽各个物理网络的细节和差异,使网络层向上提供统一的服务.
1.IP协议与IP层服务IP协议是Internet的通信规则,连入Internet的每台计算机与路由器都必须遵守这些通信规则.发送数据的主机需要按IP协议装载数据,路由器需要按IP协议转发数据包、接收数据的主机需要按IP协议拆卸数据.IP数据包携带着地址信息从发送数据的主机出发,在沿途各个路由器的转发下,到达目的主机.
IP协议主要负责为计算机之间传输的数据报寻址、并管理这些数据报的分片过程.该协议对投递的数据报格式有规范、精确的定义.与此同时,IP还负责数据报的路由,决定数据报发送到哪里、以及在路由出现问题时更换路由.按照服务质量,可以把网络层为其高层用户提供的服务分为A,B,C三级:A级网络提供完善的服务,分组的丢失,重复和错序极少.C级网络提供的服务几乎是不可靠的,它会出现分组丢失和重复分组.B级网络服务介于A级和C级之间.基于A级服务的传输层协议非常简单,基于C级网络服务的传输层协议非常复杂.广域网几乎不能提供A级服务,面向连接的广域网常提供B级服务,面向无连接的广域网则提供C级服务;少数局域网可以提供A级服务.
2.IP地址《IP地址管理与子网划分》
IP地址基础IPv 4的地址管理主要用于给一个物理设备分配一个逻辑地址.听起来很复杂,但实际上很简单.一个以太网上的两个设备之所以能够交换信息就是因为在物理以太网上,每个设备都有一块网卡,并拥有唯一的以太网地址.如果设备A向设备B传送信息,设备A需要知道设备B的以太网地址.像Microsoft的NetBIOS协议,它要求每个设备广播它的地址、这样其他设备才能知道它的存在.I P协议使用的这个过程叫做地址解析协议.不论是哪种情况,地址应为硬件地址、并且在本地物理网上.
如果一个在以太网上的设备B向令牌环网上的设备C发送信息,会发生什么情况呢由于它们在不同的物理网络上,所以不能够直接通信.为了解决设备A和设备B的地址问题,我们使用一个更高层的协议,如IPv 4.它允许给一个物理设备分配一个逻辑地址.不论使用哪种通信方法,都可以通过一个唯一的逻辑地址来识别这个设备.在实际通信中、逻辑地址最终还要转换成物理地址.
名字,地址和路由这些概念有很大的不同.一个名字说明要找的东西;一个地址说明它在哪里;一个路由说明如何到达那里.网际协议主要解决地址问题.高层(例如,主机到主机问题或应用问题)协议负责名字到地址的映射.网际模块负责网际地址到局域网地址的映射.底层(例如,本地网或网关)程序的任务是负责本地网地址到路由上的映射.地址是由固定长度的4个八位字节组成(32位).地址的开始部分是网络号,随后是本地地址(也叫做剩余字段).网际地址有三种格式或类别: A类地址、最高位是0,随后的7位是网络地址、最后2 4位是本地地址; B类地址、最高两位分别是1和0,随后的1 4位是网络地址、最后1 6位是本地地址;C类地址、最高的三位是11 0,随后的2 1位是网络地址、最后8位是本地地址.
《计算机网络与因特网》
虚拟互联网地址编址是互联网抽象的一个关键组成部分.为了以一个单一的统一系统出现,所有主机必须使用统一编址方案.不幸的是,物理网络地址并不满足这个要求,因为一个互联网可包括多种物理网络技术,每种技术定义了自己的地址格式.这样,两种技术采用的地址因为长度不同或格式不同而不兼容.
为保证主机统一编址、协议软件定义了一个与底层物理地址无关的编址方案.虽然互联网编址方案是由软件产生的抽象,协议地址仍作为虚拟互联网的目的地址使用,类似于硬件地址被作为物理网络上的目的地址使用.为了在互联网上发送包、发送方把目的地协议地址放在包中、将包传给协议软件去发送.这个软件使用的是目的地协议地址将包转发至目标机.
A,B和C类称为基本类( primary classes),因为它们用于主机地址.D类用于组播传输,允许发送到一类计算机(I P组播传输是硬件组播传输的模拟,组播地址在这两者中都是可选的,并且即使参与组播传输,计算机也仍然保留它自己的个别地址).为使用I P组播传输,一组主机必须共享一个组播地址.一旦组播传输组建立,任何发送到组播地址的包将传送副本到该组中每一台主机.
《CCNA 学习指南》
4. D类D类地址以111 0开始.这代表的八位位组从224 ~23 9.这些地址并不用于标准的I P地址.相反、D类地址指一组主机、它们作为多点传送小组的成员而注册.多点传送小组和电子邮件分配列表类似.正如你可以使用分配列表名单来将一个消息发布给一些人一样,你可以通过多点传送地址将数据发送给一些主机.多点传送需要特殊的路由配置;在默认情况下,它不会转发.
5. E类如果第1个8位位组的前4位都设置为1111 ,则地址是一个E类地址.这些地址的范围为240 ~25 4.这类地址并不用于传统的I P地址.这个地址类有时候指实验室或研究类.我们的大部分讨论内容的重点是A类,B类和C类,因为它们是用于常规I P寻址的类.表
3 - 1总结了地址类的特点. 地址的授权在整个互联网中、网络前缀必须是惟一的.连到全球因特网的网络,组织从提供因特网连接的通信公司那儿得到网络号.这样的公司叫因特网服务供应商( Internet Service 与称为因特网编号授权委员会( Internet Assigned Number Authority)的因特网中心组织协调、以保证网络前缀在整个因特网范围内是惟一的.
对于一个私有的互联网,网络前缀可由本组织选择.为了保证每个前缀是惟一的,私有互联网筹备组必须决定如何协调网络号的分配.通常由单个网络管理员给本公司互联网的所有网络分配前缀以保证不重号.
特殊情况:回路,广播和网络地址I P地址空间中的某些地址已经为特殊目的而保留,而且通常并不允许作为主机地址.这些保留地址的规则如下:IP地址的网络地址部分不能设置为全部为1或全部为0.IP地址的子网部分不能设置为全部为1或全部为0.IP地址的主机地址部分不能设置为全部为1或全部为0.网络x .x. x不能作为网络地址.
1. 网络地址当I P地址中的主机地址中的所有位都设置为0时,它指示为一个网络,而不是哪个网络上的特定主机.这些类型的条目通常可以在路由选择表中找到,因为路由器控制网络之间的通信量,而不是单个主机之间的通信量.
在一个子网网络中、将主机位设置为0将代表特定的子网.同样,为这个子网分配的所有位不能全为0,因为这将会代表上一级网络的网络地址.
2. 回路地址网络地址x .x. x已经分配给当地回路地址.这个地址的目的是提供对本地主机的网络配置的测试.使用这个地址提供了对协议堆栈的内部回路测试,这和使用主机的实际I P地址不同、它需要网络连接.
3. 本地广播当I P地址中的所有位都设置为1时,产生的地址用于向本地网络中的所有主机发送广播消息.在网络层的这个配置由相应的硬件地址进行镜像,这个硬件地址也全部为1.一般地,这个硬件地址会是FFFFFFFFFFF F.通常路由器并不传递这些类型的广播、除非特殊的配置命令它们这样.
4. 面向所有主机的广播如果将I P地址中的所有主机位设置为1,则这将解释为面向那个网络中的所有主机的广播.这也称为直接广播、可以通过路由器进行(如果配置它这样).这样的面向所有主机广播地址例子如或
5. 面向所有子网的广播直接广播的另一种类型是将所有的子网地址位设置为1.在这种情况下,广播将传播到网络内的所有子网.面向所有子网的广播很少在路由器中实现.
编址实例考虑上面所述的私有互联网的例子.网络管理员估计每个物理网络的最大规模,并按这一规模选择一个前缀.如果该组织希望一个小型网络,两个中型网络和一个特大型网络,网络管理员可能选择分配一个C类前缀(如两个B类前缀(如和和一个A类前缀(如1 0).图16- 6说明了一个有4个物理网络的互联网,已经被分配了这样的前缀、并给出了分配给主机的I P地址的例子.
一个I P地址并不标识一台特定的计算机、而是标识一台计算机和一个网络之间的一个连接.一台连接多个网络的计算机(例如,路由器)必须为每个连接分配一个I P地址.
为了使联入Internet的众多主机在通信时能够相互识别、Internet上的每台主机都有一个由授权单位分配的号码、称之为IP地址.一个IP地址由两部分组成,即网络号和主机号,网络号用于识别一个逻辑网络,而主机号用于识别网络中的一台主机.只要两台主机具有相同的网络号,不论它们位于何处,都属于同一个逻辑网络;相反、如果两台主机网络号不同、即使放置位置相邻,也属于不同的逻辑网络.
Internet中的每台主机至少有一个IP地址、而且这个IP地址必须是全网唯一的.在Internet中允许一台主机有两个或多个IP地址.如果一台主机有两个或多个IP地址、则该主机属于两个或多个逻辑网络.
IP地址由32位二进制数值(4个字节)组成.为了方便用户理解和记忆,采用一种点分十进制表示法,即将4个字节的二进制数值转换成四个十进制数值,每个数值的取值范围为0-255,数值之间用点号.隔开.
转换成十进制数值表示法表示为IP协议的寻址方式支持5种不同的网络类型,地址格式的最左边的1个或多个二进制位通常用来指定网络的类型.
(1)A类网络地址.最高位为0,主要是为大型网络而设计的,它提供的网络地址字段的长度仅仅为7个二进制位、主机地址字段的长度达到24个二进制位、其格式为:其中是1个特殊IP地址、表示主机本身、用于本地机器上的测试和进程间通信.
(2)B类网络地址.最高两位为10,分别为网络地址字段和主机地址分配了14个和16个二进制位、这种分配方式在网络地址和主机地址之间提供了一种很好的组合,其格式为
(3)C类网络地址.最高3位为110,分别为网络地址字段和主机地址分配了22个和8个二进制位、这种分配方式在很大程度上限制了同一网络中所能容纳的主机数目,其格式为
图7-1中分别说明了A类,B类,C类的地址格式中第1字节的值.整个主机标识部分的二进制编码全为0时,该网络号解释为本地地址、当主机标识部分的二进制编码全为1时,该网络号解释为本地网络内的广播地址、用于网络上的所有主机.
图7-1 网络的地址格式D类网络地址将留作IP多路复用组使用,E类网络地址留作备用.
3.子网掩码互联网是由许多小型网络构成的,每个网络上都有许多主机、这样便构成了一个有层次的结构.IP地址在设计时就考虑到地址分配的层次特点、将每个IP的地址都分割成网络地址和主机地址两部分,以便于IP地址的寻址操作.
子网掩码(Subnet Mask)的作用就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分.子网掩码不能单独存在,必须结合IP地址一起使用.与IP地址相同、子网掩码的长度也是32位、左边是网络位、用二进制数字1表示、右边是主机位、用二进制数字0表示.
图7-2为IP地址为和子网掩码为的二进制对照,其中、1有24个,代表与此相对应的IP地址左边24位是网络号;0有8个,代表与此相对应的IP地址右边8位是主机号.这样,子网掩码确定了一个IP地址的32位二进制数字中哪些是网络号,哪些是主机号.只有通过子网掩码、才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系,使网络正常工作.
图7-2 子网地址的表示子网掩码有数百种、最常用的是与两种.子网掩码是的网络,最后面一位数字可以在0-255的范围内任意变化,可提供254个IP地址、主机号不能全是0或全是1.子网掩码是的网络,最后面两位数字可以在0-255的范围内任意变化,可提供2552-2个IP地址、即65023个.
任何一个A,B,C类地址都对应着一定规模(主机数目)的网络.当实际的网络规模接近IP地址的主机号上限时,该IP地址得以充分利用.如一个实际网络中的主机数为250台左右时,申请一个C类地址最为合理,但是若实际的网络规模较小,如只有30台左右的主机时,独自占用一个C类地址会造成地址资源的浪费、若改用D类地址则给网关的路由选择表和寻址增加很大复杂性,较合理的办法是将一个C类地址分给若干个小的网络共同使用.具体办法是将这些较小的网络看作是一个网络的子网,并从主机号域中借用某几位高位作为子网的子网号域.于是,网关(连接物理网络的路由器)的路由表就被分成两级:先识别由网络号标识的路由,以确定一个逻辑的网络;再在该逻辑的网络内部用子网号来确定具体的子网.
网络管理员使用子网掩码来借用主机号域中的某几位高位作为子网的子网号域,即用一个与IP地址格式相同的屏蔽码对网络IP地址进行与操作,用来限定一个网络的IP地址范围.利用子网掩码、可以把一个大的网络划分为几个子网.
当网络中没有子网时,A,B,C三类网络的缺省掩码分别为:A类网络即B类网络即C类网络即这些数据与同类型的网络地址进行与运算时,所得出的值不变.而当网络中有子网时,就要在上述三类网络的缺省掩码的0的部分从高到低占用几位.
例如,将一个有256台主机、网络号为的C类型网络分为2个相同的各拥有128台主机的子网.
在网络号为的C类网络中、主机的编号为~由于要将一个C类网络分为两个子网,因而要在其主机号域中借用最高一位、子网掩码由C 类的缺省掩码变为即由此类推,要划分为4个子网,应借用2位;要划分为8个子网,应借用3位~
. 应当注意,不管如何划分,一个网络中可容纳的主机总数不会增多.
IP地址配置:
实验:ping的使用Pin g程序初看起来太简单,以至很难想象出有什么用途.即使利用其功能选项所得到的往返时间对一般用户也没有多大意义.例如,ping并不能解释为什么到达www.sears.co m所需的时间比到达其他远程站点所需的平均时间要长.更重要的一点是pin g只有在目标主机成功响应时才输出信息,这样在网络发生故障时,ping并不是一种有效的诊断和排错工具.如果没有接收到任何响应消息,ping并不能帮助确定其中的原因,可能因为远程主机已被关机、或断开了和网络的连接,或网络接口已经失效,或运行的软件并不响应pin g的请求,还可能是本地主机断开了和网络的连接,或远程主机所在的网络发生了故障,或中间的主机或网络发生了故障.最后,因为网络交通太拥挤,传输延时太长也可能导致pin g执行失败.Pin g并没有办法区分问题产生的确切原因.
令人感到奇怪的是尽管pin g有很多限制,却仍然被广泛地用于网络诊断.事实上,网络管理员经常是一发现故障就运行pin g.他们利用pin g确定网络的哪一部分工作正常、哪一部分发生了故障.pin g输出的结果有助于快速地定位故障点.
利用程序pin g测试你能否访问本地网络上的计算机.如果你所使用的pin g的版本能给出得到响应所需的时间,通过实验确定在一天中网络时延是否会发生变化.
利用pin g测量到达因特网上目标主机的往返时间(如We b站点).你所得到的最长往返时间有多长测试pin g的数据包大小选项、包的大小怎样影响往返时间比较用pin g分别访问一台关着的计算机和一个不存在的地址(如所输出的结果,它们之间有什么区别掌握查看和改变网络属性,查看和记录本机的MAC地址.
提示:Windows95使用winipcfg;Window NTXP2000使用ipconfig all.
4.IP数据报需要进行传输的数据在IP层首先需要加上IP头信息,封装成IP数据报.图7-3给出了IP数据报的具体格式.
图7-3 IP数据报的具体格式IP数据报的格式可以分为报头区和数据区两大部份,其中数据区包括高层需要传输的数据,报头区是为了正确传输高层数据而增加的控制信息,这些控制信息包括:
(1)版本与协议类型.在IP报头中、版本域表示与该数据报对应的IP协议版本号,不同IP协议版本规定的数据报格式稍有不同、目前的IP协议版本号为4.协议域表示创建该数据报数据区数据的高级协议类型(如TCP),指明数据区数据的格式.
(2)长度.报头中有两个表示长度的域,一个为报头长度,一个为总长度.报头长度以32bit字为单位、指出该报头的长度.在没有选项和填充的情况下,该值为5.总长度以8bit字节为单位、指示整个IP数据报的长度,其中包含头部长度和数据区长度.
(3)服务类型.服务类型域规定对本数据报的处理方式.例如,发送端可以利用该域要求中途转发该数据报的路由器使用低延迟,高吞吐率或高可靠性的线路发送.
(4)报文的分片和重组控制.由于利用IP进行互连的各个物理网络所能处理的最大报文长度有可能不同、所以IP报文在传输和投递的过程中有可能被分片.IP数据报使用标示、标志和片偏移三个域对分片进行控制,分片后的报文将在目的主机进行重组.由于分片后的报文独立地选择路径传送、因此,报文在投递途中将不会(也不可能)重组.
(5)生存周期.IP数据报的路由选择具有独立性,因此从源主机到目的主机的传输延迟也具有随机性.如果路由表发生错误,数据报有可能进入一条循环路径,无休止地在网络中流动.利用IP报头中的生存周期域,可以控制这一情况的发生.在网络中、生存周期域随时间而递减,在该域为0时,报文将被删除,避免死循环的发生.
(6)头部校验和.头部校验和用于保证IP头数据的完整性.
(7)地址.在IP数据报头中、源IP地址和目的IP地址分别表示本IP数据报发送者和接收者地址.在整个数据报传输过程中、无论经过什么路由,无论如何分片,此两域均保持不变.
(8)数据报选项和填充.IP选项主要用于控制和测试两大目的.作为选项、IP选项域是任选的,但作为IP协议的组成部分,在所有IP协议的实现中、选项处理都不可或缺.在使用选项过程中、有可能造成数据报的头部不是32bit整数倍的情况,如果这种情况发生,就需要使用填充域凑齐.
5.路由器和路由选择路由器在Internet中起着重要的作用,它连接两个或多个物理网络,负责将从一个网络收来的IP数据报,经过路由选择,转发到一个合适的网络中.
在Internet中、需要进行路由选择的设备一般采用表驱动的路由选择算法.每台需要路由选择的设备保存一张IP选路表,需要传送IP数据报时,它就查询该表,决定把数据报发往何处.
一个路由表通常包含许多(N,R)对序偶,其中N指的是目的网络的IP地址、R是到网络N路径上的下一个路由器的IP地址.因此,在路由器R中的路由表仅仅指定了从R到目的网络路径上的一步,而路由器并不知道到目的地的完整路径.需要注意的是,为了减小路由设备中路由表的长度,提高路由算法的效率,路由表中的N常常使用目的网络地址、而不是目的主机地址.图7-4给出了一个简单的网络互连图与其路由器R的路由表.
图7-4 网络互连图与其路由器R的路由表在图7-4中、网络和网络都与路由器R直接相连,路由器R收到一个IP数据报,如果其目的IP地址的网络号为或那么,R就可以将该报文直接传送给目的主机.如果接收报文的目的地网络号为那么,R就需要将该报文传送给与其直接相连的另一路由器Q,由路由器Q再次投递该报文.同理,如果接收报文的目的地网络号为那么,R就需要将报文传送给路由器S.
路由表可以包含到某一网络的路由和到某一特定的主机路由外,还可以包含一个非常特殊的路由默认路由.如果路由表中没有包含到某一特定网络或特定主机的路由,在使用默认路由的情况下,路由选择例程就可以将数据报发送到这个默认路由上.
在实践应用中、路由表有两种基本形式.一种为静态路由表,另一种为动态路由表.静态路由表由手工建立,一旦形成,到达某一目的网络的路由便固定下来.静态路由简单直观,在网络结构不太复杂的情况下,使用静态路由表是一种很好的选择.实际上,Internet的很多互连都使用静态路由.但是,静态路由不能自动适应互联网结构的变化.添加或删除网络或路由器,就有可能必须手工修改其他路由器的静态路由表.例如,一个IP数据报到达一个目的主机需要经过某个网络或路由器,那么,在该网络或路由器瘫痪的情况下,此IP数据报就不可能到达目的地,即使存在另外一条通路,通过该通路也可以到达目的主机.解决这种问题的一种办法就是使用动态路由表.动态路由表是网络中的路由器相互自动发送路由信息而动态建立的.在互联网的结构复杂且经常变化的情况下,可以尝试使用动态路由.
在使用子网编址的网络中、路由表和路由选择算法都需要稍作调整.子网掩码需要扩充入路由表,因为只有子网掩码同目的IP地址进行逻辑与操作,才能得到目的子网的网络地址.
6.IP数据报的传输在Internet中、IP数据报根据其目的地的不同、经过的路径和投递次数也不同.
图7-5给出了一个源主机A发送一IP数据报给目的主机B的过程.从主机A发送一数据报至主机B大致需要如下几步:图7-5 IP数据包传输(1)主机A形成原始数据并按照IP协议在IP层封装成IP数据报.
(2)根据主机B的IP地址判断B是否与自己在同一网络中.如果A和B在同一网络中、则A直接将报文投递给B.如果A和B不在同一网络中、则需要经过某一路由器再次投递.显然,图7-5中A和B不在同一网络中、因此,A将IP数据报投递给路由器Q.
(3)路由器Q接收该数据报,并判断B是否与自己同属一网络.如果Q和B在同一网络中、则Q直接将报文投递给B.如果Q和B不在同一网络中、则需要经过下一路由器再次投递.因为Q和B不在同一网络中、因此,Q必须将IP数据报投递给另一路由器.从图7-5可以看到,路由器Q通过网络与路由器R和T相连.至于Q将数据报传送给哪个路由器,要看Q的路由表中到目的网络的下一跳步指向哪个路由器.假定Q的路由表将到网络的下一跳步指向路由器T,则Q就将数据报传送给T.
(4)最后,路由器T接收该报文,由于T的另一端与B在同一网络中、T直接将数据报传送给目的主机B.
通常源主机在发出数据包时只需指明第一个路由器,而后数据包在Internet中如何传输以及沿着那一条路径传输,源主机则不必关心.由于独立对待每一个IP数据报,所以,源主机两次发往同一目的主机的数据可能会因为中途路由器路由选择的不同而沿着不同的路径到达目的主机.
7.1.3 TCP协议与UDP协议在TCPIP协议集中、传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP运行于传输层,它们利用IP层提供的服务,分别提供端到端的可靠的(TCP)和不可靠的(UDP)服务.
TCP是非常重要的一个协议,它利用IP层提供的不可靠的数据报服务,在将数据从一端发送到另一端时,为应用层提供可靠的数据传输服务.当然,为了实现可靠的数据传输服务,TCP必须做大量的工作来补偿IP层数据报丢失等不可靠特性.总之,运行于传输层的TCP协议能够提供一个可靠的(保证传输的数据不重复、不丢失),面向连接的,全双工的数据流传输服务.它允许运行于不同主机上的两个应用程序建立连接,在两个方向上同时发送和接收数据,而后关闭连接.每一个TCP连接都以可靠的建立连接开始,以友好的拆除连接结束,在拆除连接开始之前、保证所有的数据都已成功投递.
TCP是一个端到端的传输协议,因为它可以提供一条从一台主机的一个应用程序到远程主机的另一个应用程序的直接连接.TCP建立的连接常常叫做虚拟连接,实际上,下层互联网系统并不对该连接提供硬件或软件支持、这条连接是由运行于两台主机上相互交换信息的两个TCP软件模块虚拟建立起来的.
TCP使用IP传递信息.每一个TCP信息被封装在一个IP数据报中并通过互联网传送、但数据报到达目的主机时,IP将先前封装的TCP信息再送交给TCP.尽管TCP使用IP传送其信息,但是IP并不解释或读取其信息.TCP将IP看成一个连接两个终端主机的报文投递通信系统,IP将TCP信息看成它要传送的数据.
图7-6给出了两个主机通过互联网连接的例子,从中可以看出TCP软件和IP软件之间的关系.TCP软件位于虚拟连接两端的主机上,中间路由器并不具有该软件.从TCP的观点上看,整个互联网是一个大的通信系统,它负责接收和投递TCP信息,但是它并不修改或解释该信息内容.
图7-6 主机通过互联网连接示意图用户数据报协议UDP是传输层经常使用的另一个协议.与TCP不同、通过使用IP在机器之间传送报文,用户数据报协议UDP提供了不可靠的无连接的传输服务.在传输过程,UDP报文有可能会出现丢失,重复及乱序等现象.一个使用UDP的应用程序要承担可靠性方面的全部工作.
不论TCP还是UDP,它们都提供了对给定的主机上的多个目标进行区分的能力.端口就是TCP和UDP为了识别一个主机上的多个目标而设计的.TCP和UDP分别拥有自己的端口号,它们可以共存一台主机、但互不干扰.用户在利用TCP或UDP编写自己的应用程序时,应避免使用这些端口号,因为它们已被重要的应用程序和服务占用.
7.1.4 主机名与域名服务IP地址为Internet提供了统一的编址方式,直接使用IP地址就可以访问Internet中的主机.但由于IP地址只是一串数字,没有任何意义、对于用户来说,记忆起来十分困难.所以几乎所有的Internet 应用软件都不要求用户直接输入主机的IP地址、而是使用具有一定意义的主机名、比如
1.Internet的域名体系Internet的域名结构是由TCPIP协议集的域名系统(Domain Name System,DNS)定义的.域名系统与IP地址的结构一样,采用层次结构.域名系统将整个Internet划分为多个域,域的划分采用了两种划分模式,即组织模式和地理模式.
域名系统中、组织模式有七个域(见表7-1).例如,当看到www.ibm.com这个名字时,因其域名为com,所以推知IBM是一家公司、而www.ibm.com可能是一个公司的网站地址.
表7-1组织模式的域名分配域名分配给商业组织教育机构政府部门军事部门主要网络支持中心上述以外的组织国际组织地理模式的域是按照国家或地区进行划分的,每个申请接入Internet的国家或地区都可以作为一个域出现.如cn代表中国,jp代表日本,fr代表法国,uk代表英国,ca代表加拿大等.
网络信息中心将域的管理权授予指定的管理机构,各个管理机构再为它们所管理的域分配二级域名、并将二级域名的管理权授予其下属的管理机构,如此层层细分,就形成了Internet层次状的域名结构.
2.我国的域名结构我国互联网的域名体系由以公告形式予以公布.于2002年11月22日发布的关于中国互联网络域名体系的公告中、规定了我国互联网的域名体系.
我国互联网络域名体系中各级域名可以由字母(A-Z,a-z,大小写等价),数字(0-9),连接符或汉字组成,各级域名之间用实点(.)连接,中文域名的各级域名之间用实点或中文句号(.)连接.
我国互联网络域名体系中在域名CN之外暂设中国,公司和网络3个中文域名.域名CN之下,预先设置类别域名和行政区域名两类英文二级域名.设置类别域名6个,分别为:AC-适用于科研机构;COM-适用于工,商,金融等企业;EDU-适用于中国的教育机构;GOV-适用于中国的政府机构;NET-适用于提供互联网络服务的机构;ORG-适用于非营利性的组织.设置行政区域名34个,适用于我国的各省、自治区、直辖市,特别行政区的组织(见表7-2).
表7-2 我国行政区域名域名行政区BJ北京市HB湖北省SH上海市HN湖南省TJ天津市GD广东省CQ重庆市GX广西壮族自治区HE河北省HI海南省SX山西省SC四川省NM内蒙古自治区GZ贵州省LN辽宁省YN云南省JL吉林省XZ自治区HL黑龙江省SN陕西省JS江苏省GS甘肃省ZJ浙江省QH青海省AH安徽省NX宁夏回族自治区FJ福建省XJ新疆维吾尔自治区JX江西省TW台湾省SD山东省HK香港特别行政区HA河南省MO澳门特别行政区中国互联网络信息中心(CNNIC)是我国域名注册管理机构,负责运行和管理国家域名CN和中文域名系统.CNNIC将我国教育机构的二级域(edu域)的管理权授予中国教育和科研计算机网(CERNET)网络中心.CERNET网络中心将edu域划分为多个三级域,将三级域名分配给各个大学与教育机构.例如,edu域下的tsinghua代表清华大学,并将tsinghua域的管理权授予清华大学管理下属部门或主机.
Internet主机域名的排列原则是低层的子域名在前面,而它们所属的高层域名在后面.Internet主机域名的一般格式为:四级域名.三级域名.二级域名.域名在域名系统DNS中、每个域是由不同的组织来管理的,而这些组织又可将其子域分给其他的组织来管理.这种层次结构显示出众多优点、如各个组织在它们的内部可以自由选择域名、只要保证组织内的唯一性,而不用担心与其他组织内的域名冲突.
3.域名服务器与域名解析Internet域名系统的提出为用户提供了极大的方便.通常构成主机名的各个部分(各级域名)都具有一定的含义、相对于主机的IP地址来说更容易记忆.但主机名只是为用户提供了一种方便记忆的手段,计算机之间不能直接使用主机名进行通信,仍然要使用IP地址来完成数据的传输.所以当Internet应用程序接收到用户输入的主机名时,必须负责找到与该主机名对应的IP地址、然后利用找到的IP地址将数据送往目的主机.
寻找一个主机名所对应的IP地址、要借助于一组既独立又协作的域名服务器来完成,Internet中存在着大量的域名服务器,每台域名服务器保存着它所管辖区域内的主机的名字与IP地址的对照表,这组名字服务器是解析系统的核心.
在Internet中、对应于域名结构,名字服务器也构成一定的层次结构,如图7-7所示.这个树型的域名服务器的逻辑结构是域名解析算法赖以实现的基础.总的来说,域名解析采用自顶向下的算法,从根服务器开始直到叶服务器,在其间的某个节点上一定能找到所需的名字地址映射.当然,由于父子节点的上下管辖关系,名字解析的过程只需走过一条从树中某节点开始到另一节点的一条自顶向下的单向路径,无需回溯,更不用遍历整个服务器树.
图7-7 名字服务器层次结构示意图通常、请求域名解析的软件知道如何访问一个服务器,而每一域名服务器都至少知道根服务器地址及其父节点服务器地址.域名解析可以有两种方式,第一种叫递归解析,要求名字服务端系统一次性完成全部名字-地址变换.第二种叫反复解析,每次请求个服务器,不行再请求别的服务器.图7-8描述了一个简单的名字解析流程图.
图7-8 名字求解流程图例如,一位用户希望访问名为的主机、当Internet应用程序接收到用户输入的时,它首先向自己已知的那台域名服务器发出查询请求.如果使用递归解析方式,该域名服务器将查询的IP地址(如果在本地服务器找不到,就要到其他的域名服务器去找),并将查询到的IP地址回送给请求应用程序.但是,在使用反复解析方式的情况下,如果此域名服务器未能在当地找到的IP地址、那么,它仅仅将有可能找到该IP地址的域名服务器地址告诉请求应用程序,用户应用程序需向被告知的域名服务器再次发起查询请求,如此反复、直到查到为止.
在Internet中、允许一台主机有多个名字,同时也允许多个主机名对应一个IP地址、这为主机的命名提供了极大的灵活性.
7.1.5 Internet基本服务功能随着Internet的高速发展,Internet所提供的服务功能已达上万种、其中多数服务是免费的.
1.WWW服务WWW (World Wide Web) 即环球信息网,又称为万维网,是目前Internet上最方便也最受欢迎的信息服务类型.WWW是一种建立在Internet上的全球性的,交互性的,动态、多平台,分布式的图形信息系统.WWW采用非常友好的用户界面和简单方便的操作方式,使人们可以在Internet各站点之间漫游、浏览从文本,图形到声音,乃至动态图像等各种不同形式的信息.
WWW服务采用客户机服务器工作模式.信息资源以页面(网页或Web页)的形式存储在服务器中、用户通过客户端的应用程序(即浏览器)向WWW服务器发出请求,服务器根据用户的请求内容将保存在服务器中的某个页面返回给客户端,浏览器接收到页面后对其进行解释,最终将图,文,声并茂的画面呈现给用户.
2.电子邮件服务电子邮件是传统人工邮递系统的发展,它通过计算机网络系统实现了Internet用户之间快速,简便,廉价的通信.比如发一份国际信件,只需要几分钱,在几小时甚至几分钟内即可到达.如此优异的性能价格比使得电子邮件服务成为Internet上使用最广泛的一种服务.
当需要发送电子邮件时,首先按规定格式起草、编辑一封邮件,指明接收者的电子邮件地址、然后将邮件发到邮件服务器;邮件服务器接收到邮件后,按邮件中指明的接收地址、将邮件送到接收者的邮件服务器;接收者的邮件服务器将邮件投递到他的邮箱中.当接收者下一次检查自己的邮箱时,就会收到寄给他的信件了.
3.文件传输服务文件传输服务(File Transfer Protocol ,FTP)是Internet中最早的服务功能之一、目前仍在广泛使用.FTP服务为计算机之间双向文件传输提供了一种有效的手段.它允许用户将本地计算机中的文件上传到远端的计算机中、或将远端计算机中的文件下载到本地计算机中.
目前Internet上公开的FTP服务器大多可以下载各种类型的文件,包括文字,图像,声音和视频文件等等.Internet上的一些免费软件,技术通报,论文研究报告,大多是通过这种渠道发布的.
4.远程登录服务远程登录服务是从多用户系统发展而来的一种Internet服务形式.我们大家都知道,任何一个多用户系统都有用户帐号的概念,用户在访问多用户系统之前必须用一个合法的帐户进行登录,并给出帐号的口令,多用户系统根据用户登录时所使用的帐号来决定用户可以访问哪些系统资源.如果用户从本地的一台终端上登录,称之为本地登录;如果用户通过TCPIP协议的远程终端协议Telnet进行登录,就称之为远程登录;而支持远程登录的多用户系统则称之为远程登录服务器.
远程登录的根本目的在于访问远程登录服务器中的资源.一旦用户成功地实现登录,便与本地登录一样,可以访问远程登录服务器中的所有授权资源,包括硬件,操作系统,应用软件及信息资源.用户的计算机暂时成为该远程登录服务器的一台仿真终端.
5.新闻组新闻组是众多有共同兴趣的人围绕共同的话题进行交流的一个场所、是个人向服务器所张贴邮件的集合,每个参与者都可以看到其他参与者发布的信件,同样,自己的信件也可以被别的参与者看到.
按照讨论的专题不同、新闻组大致可以分为以下几大类,每一大类中又细分成许多子类.
comp讨论与计算机科学相关的主题,包括硬件结构,系统软件,应用软件等等;
sci讨论现有科学领域中的研究与应用问题,如航空、天文,生物,化学,电子等等;
humanities讨论艺术和人文学科问题;soc社会及人文科学方面的专题讨论;talk针对具有争议性问题的探讨,如保护动物,中东问题,政治理论等;
rec业余活动及休闲娱乐的信息交流、如艺术,哲学,运动,诗词等;
news讨论网络新闻(Netnews)本身及其所使用的软件问题;
misc一些较难被分类至其他大项的主题.
6.电子公告牌电子公告牌(BBS)也是Internet上较常用的服务功能之一.用户可以利用BBS服务与未谋面的朋友聊天,组织沙龙,获得帮助,讨论问题及为别人提供信息.
想要使用BBS服务,可以利用远程登录功能(Telnet)登录到BBS服务器上.BBS服务基本上都提供了菜单的操作界面,使用起来不会有什么问题.
网上聊天是BBS的另一个重要功能,一台BBS服务器上可以开设多个聊天室.进入聊天室的人要输入一个聊天代号,先到聊天室的人会列出本次聊天的主题,用户可以在自己计算机的屏幕上看到.用户可读可写,与同一聊天室中的聊友进行聊天.有经验的用户在聊天时使用许多表情符号.
7.2环球信息网环球信息网(WWW,又称万维网)是一种交互式图形界面的Internet服务,具有强大的信息连接功能,是Internet增长最快的网络信息服务.环球信息网使得成千上万的用户通过简单的图形界面就可以访问各个大学,组织,公司等的最新信息和各种服务.商业界很快看到了其价值,许多公司建立了主页(homepage),利用Web在网上发布消息,并把它作为各种服务的界面,例如:客户服务,特定产品和服务的详细说明,宣传广告以及日渐增长的产品销售和服务.商业用途促进了环球信息网的迅速发展.
环球信息网是基于客户机服务器方式的信息发现技术和超文本技术的综合.WWW服务器把信息组织成为分布式的超文本,这些信息节点可以是文本,子目录或信息指针.WWW浏览程序为用户提供基于HTTP的用户界面,WWW服务器的数据文件由HTML描述.HTML利用URL地址表示超媒体链接,并在文本内指向其他网络资源.
使用WWW的浏览程序,Homepage的超文本链接将引导用户找到所需要的信息资源.超文本文档包含一些标题,章节等构造文本的命令,从而允许浏览程序格式化为一种文本类型,以获得最佳的屏幕显示效果.有的浏览程序还可以自动调用其他应用程序,以显示特殊类型的文档.
7.2.1环球信息网基础
1.环球信息网的特点(1)分布式的信息资源.Internet的信息资源具有极强的分布性特性.WWW是一种基于超文本的网络信息资源服务,信息资源包含的信息指针可以引导用户端的客户机程序从一台计算机转移到另一台计算机、这种转移对于用户是透明的,为用户访问Internet资源提供了一个简单,直观的界面.
(2)统一的用户界面.由于采用客户机服务器的工作方式,利用应用层网络协议进行信息交换,而且提供通用网关接口,因此可以支持各种计算机、各种操作系统,各种用户界面以及各种信息服务.
(3)支持各种信息资源和各种媒体的演播.Internet信息资源具有不同的信息结构,WWW可提供包括文本,图像,声音,动画和视频等多种类型的信息服务.
(4)广泛的用途.各种组织机构介绍、如国际协会组织,国家政府机关,教育科研单位、公司等各种社会组织团体信息发布;电子报纸和电子刊物,如《人民日报》,《计算机世界》等;电子图书馆和博物馆,通过网络查阅文献书目,参观博物馆展览;虚拟现实,通过网络可以游览各地风光名胜,体验各种环境挑战;个人信息,网络用户可以将个人的简历,研究领域,兴趣爱好等在网上交流.
2.超文本与超媒体(1)超文本.超文本(hypertext)与超媒体(hypermedia)是WWW的信息组织形式,所以,要想了解WWW服务,首先要了解超文本和超媒体的基本概念.
长期以来,人们一直在研究如何对信息进行组织,其中最常见的方式就是人们所读的各种书籍.书籍是采用一种有序的方式来组织信息.读者一般是从书的第一页到最后一页顺序地学习他所需要了解的知识.随着计算机技术的发展,人们不断推出新的信息组织方式,以方便人们对各种信息的访问.人们常说的计算机用户界面设计,实际上也是在解决信息的组织方式问题.菜单是早期人们常见的一种软件用户界面.用户在看到最终信息之前、总是浏览于菜单之间.当用户选择了代表信息的菜单项后,菜单消失,取而代之的是信息内容、用户看完内容后,重新回到菜单之中.
超文本方式对普通的菜单方式作了重大的改进、它将菜单集成于文本信息之中、因此可以把它看成是一种集成化的菜单系统.用户直接看到的是文本信息本身、在浏览文本信息的同时,随时可以选中其中的热字.热字往往是与上下文关联的单词、通过选择热字可以跳转到其他的文本信息.这种在文本中包含与其他文本的链接特征、形成了超文本的最大特点-无序性.
熟悉Windows操作系统的用户应该能很容易地接受超文本概念,因为Windows的Help系统就是一个超文本的典型范例.图7-9给出了Windows中典型的超文本的范例.
图7-9 典型的超文本范例图7-9中、文本中用其他颜色表示的文字(如调制解调器)就是热字.当选中调制解调器这一热字时,便可以跳转到相关的介绍调制解调器的文本中、于是,就出现了如图中所示的文本.
一个文本可以含有很多的热字,用户可以根据各自的需要来随意选择热字.选择热字的过程,实际上就是选择某条信息链接线索的过程.这样就可以使得信息检索,能按照人们的思维方式发展下去.所以,在超文本中的信息浏览的过程没有固定的先后顺序.图7-10是典型的Internet采用超文本方式组织信息的原理示意图.
图7-10 Internet超文本工作方式原理示意图(2)超媒体.超媒体进一步扩展了超文本所链接的信息类型.用户不仅能从一个文本跳转到另一个文本,而且可以激活一段声音,显示一个图形,甚至可以播放一段动画.在目前市场上,流行的多媒体电子书籍大都采用这种方式来组织信息.例如在一本多媒体儿童读物中、当读者选中屏幕上显示的老虎图片,文字时,也能看到一段关于老虎的动画,同时可以播放一段老虎吼叫的声音.超媒体可以通过这种集成化的方式,将多种媒体的信息联系在一起.图7-11给出了Internet超媒体工作方式的原理示意图.
图7-11 Internet超媒体工作方式原理示意图超文本与超媒体通过将菜单集成于信息之中、使用户的注意力可以集中于信息本身.这样做不仅可以避免用户对菜单理解的二义性,而且能将多媒体信息有机的结合起来.因此,超文本与超媒体得到了各方面的广泛应用.目前、超文本与超媒体的界限已经比较模糊了,通常所指的超文本一般也包括超媒体的概念.
7.2.2 WWW服务系统WWW服务采用客户机服务器工作模式.它以超文本标记语言HTML(Hyper Text Markup Language)与超文本传输协议HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)为基础、为用户提供界面一致的信息浏览系统.在WWW服务系统中、信息资源以页面(也称网页或Web页)的形式存储在服务器(通常称为Web站点)中、这些页面采用超文本方式对信息进行组织,通过链接将一页信息接到另一页信息,这些相互链接的页面信息既可放置在同一主机上,也可放置在不同的主机上.页面到页面的链接信息由统一资源定位符URL(Uniform Resource Locators)维持、用户通过客户端应用程序,即浏览器,向WWW服务器发出请求,服务器根据客户端的请求内容将保存在服务器中的某个页面返回给客户端,浏览器接收到页面后对其进行解释,最终将图,文,声并茂的画面呈现给用户.WWW服务工作模式如图7-12所示.
图7-12 WWW服务流程与其他服务相比、WWW服务具有其鲜明的特点.它具有高度的集成性,能将各种类型的信息(如文本,图像,声音,动画,视频等)与服务(如等)紧密连接在一起,提供生动的图形用户界面.WWW不仅为人们提供了查找和共享信息的简便方法,还为人们提供了动态多媒体交互的最佳手段.
WWW服务具有的主要特点有:以超文本方式组织网络多媒体信息;用户可以在世界范围内任意查找,检索,浏览及添加信息;提供生动直观,易于使用,统一的图形用户界面;网点间可以互相链接,以提供信息查找和漫游的透明访问;可访问图像,声音,影像和文本信息.
1.超文本传输协议HTTP 超文本传输协议HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)是WWW客户机与WWW服务器之间的应用层传输协议.HTTP协议是一种面向对象的协议,为了保证WWW客户机与WWW服务器之间通信不会产生二义性,HTTP精确定义了请求报文和响应报文的格式.HTTP会话过程连接(Connection),请求(Request),应答(Response),关闭(Close)等四个步骤.
2.页面地址URL Internet中WWW服务器众多,而每台服务器中又包含有多个页面,用户要指明要获得的页面,就要求助于URL.URL由三部分组成:协议类型,主机名和路径及文件名.例如,中国银行WWW服务器中的一个页面的URL为:
其中http:指明要访问的服务器为WWW服务器指明要访问的服务器的主机名、主机名可以是服务提供商为该主机申请的IP地址、也可以是服务提供商为该主机申请的主机名:boc.html指明要访问的页面的文件名.
除了通过指定http:访问WWW服务器之外,还可以通过指定其他的协议类型访问其他类型的服务器.例如,可以通过指定ftp:访问FTP文件服务器等.表7-3所示为URL可以指定的主要协议类型.
表7-3 URL可以指定的主要协议类型协议类型描述http通过http协议访问WWW服务器ftp通过ftp协议访问FTP文件服务器gopher通过gopher协议访问gopher服务器telnet通过telnet协议进行远程登录file在所连的计算机上获取文件因而、通过使用URL,用户可以指定要访问的服务器的协议类型,服务器中文件等.如果用户希望访问某台WWW服务器中的某个页面,只要在浏览器中输入该页面的URL,便可以浏览到该页面.
实际上,用户通常不需要了解所有页面的URL,因为有关定位的URL信息可以隐含在超文本信息之中、而且在利用WWW浏览器显示时,该段超文本信息会被加亮或被加上下划线,用户直接用鼠标单击该段超文本信息,浏览器软件将自动调用该段超文本信息指定的页面.
3.超文本标记语言HTML WWW服务器中所存储的页面是一种结构化的文档,采用超文本标记语言(HTML,Hyper text Markup Language)书写而成.一个文档如果想通过WWW浏览器来显示的话、就必须要求它符合HTML的标准.
HTML是WWW上用于创建超文本链接的基本语言、可以定义格式化的文本,色彩,图像与超文本链接等、主要被用于WWW主页的创建与制作.由于HTML编写制作的简易性,它对促进WWW的迅速发展起到了重要的作用,并且作为WWW的核心技术在Internet中得到了广泛的应用.
通过标准化的HTML规范、不同厂商开发的WWW浏览器,WWW编辑器与WWW转换器等各类软件可以按照同一标准对页面进行处理,这样用户就可以自由地在Internet上漫游了.
HTML文档的主要特点是可以包含指向其他文档的链接项、即其他页面的URL,这样用户便可以通过一个页面中的链接项访问其他服务器中的页面或同一服务器中的其他页面.图7-13为页面之间链接示意图.
图7-13 页面链接示意图HTML文档的另一个主要特点是可以将声音,图像,视频等多媒体信息集成在一起,用户在单一的浏览器界面中既可以阅读到文字信息,也可以欣赏到各种图片,动画,同时浏览器也会根据HTML文档中所集成的声音和视频信息的类型激活相应的播放程序.其实,HTTP文档本身并不包含多媒体数据,它仅含有指向这些多媒体数据的链接项.通过这些链接项、浏览器就能知道到哪里能找到这些多媒体数据.而用户仅需用鼠标在一个链接项上执行单击操作,就可以移动到另一份新文档中去,而不管该文档是什么类型的,也不管它位于何处.
使用HTML语言开发的HTML超文本文件一般具有.htm(或.html)后缀.一般来说,利用一些专门的工具软件,就可以完成各种类型文件(如字处理文件,电子表格文件,Powerpoint文件等)向HTML文件的转换.
HTML语言具有很多特点.HTML作为Internet上的标准语言和通用信息描述方式,可以把分布广泛的不同类型的信息资源联系在一起,为所有的信息系统提供了一个真正公开的接口.HTML文档制作简单,并且随着HTML版本的升级,功能更加灵活复杂的情况下,仍能保持其使用简单的特点.HTML的广泛使用带来了加强功能,增加标识符等要求,因此采用了子类元素的方式作为系统扩展的保证.HTML可以用在各种不同的操作系统之上.支持用不同方式创建HTML文档,如文本编辑器和专用的HTML编辑器(如Microsoft Frontpage等)都可以用来创建HTML文档.
4.主页主页(HomePage)是一种特殊的Web页面.通常、主页是指包含个人或机构基本信息的页面,用于对个人或机构进行综合性介绍、是访问个人或机构详细信息的入口点、用户通过主页上所提供的链接便可以进入到其他页面,访问关于个人或机构的详细信息.因而用户只要了解到个人或机构的主页的URL,便可以访问与主页直接链接或间接链接的页面.
对于机构来说,主页通常是WWW服务器的缺省页,即用户在输入URL时只需要给出WWW服务器的主机名、而不必指定具体的路径和文件名、WWW服务器会自动将其缺省页返回给用户.例如,访问清华大学的主页时只需输入则服务器会查找到它的缺省页返回给用户.但有一些主页并不是WWW服务器的缺省页,特别是个人主页,通常需要指定页面的路径及文件名.
目前、几乎所有连接到Internet上的公司和大学都有自己的主页,或正在积极开发自己的主页.主页已经成为企业,学校,机关形象的标志和对外的窗口.
7.2.3 WWW浏览器
1.WWW浏览器工作原理WWW的客户程序在Internet上被称为WWW浏览器,它是用来浏览Internet上的WWW页面的软件.
在WWW服务系统中、WWW浏览器负责接收用户的请求(例如,用户的键盘输入或鼠标输入),并利用HTTP协议将用户的请求传送给WWW服务器.在服务器请求的页面送回到浏览器后,浏览器再将页面进行解释,显示在用户的屏幕上.
从概念上讲,浏览器由一系列的客户单元、一系列的解释单元和一个控制单元组成.如图7-14所示(图中Optional 解释器为可选解释器;Optional 客户为可选客户).控制单元是浏览器的中心、它协调和管理客户单元和解释单元.客户单元接收用户的键盘或鼠标输入,并调用其他单元完成用户的指令.例如,用户键入了一个URL(例如或用鼠标单击了一个超级链接,控制单元接收并分析这个命令,然后调用HTML客户单元、于是,HTTP客户向WWW服务器发出请求,当服务器返回URL指定的页面后,控制单元再调用HTML解释器解释该页面,并将解释后的结果通过显示驱动显示在用户的屏幕上.
图7-14 浏览器的主要组成部分通常、利用WWW浏览器,用户不仅可以浏览WWW服务器上的Web页面,而且可以访问Internet中的其他服务器和资源(例如FTP服务器,Gopher服务器等).当用户访问这些服务器和资源时,控制单元将调用其他的客户和解释单元、完成其资源的请求和解释工作.
2.WWW浏览器的基本功能目前广泛使用的浏览器软件的功能都很强大,它们通常具备以下的基本功能:
(1)查找,启动与终止链接:在网页上,一般来说加亮的或有下划线的热字可以作为链接,带彩色边界的图像或图标也可以作为链接.当用户用鼠标点中一个链接时,它的URL地址会显示在状态区内、同时将被链接的页面显示在屏幕上.也就是说,点击一个链接可以把一个网页从一个WWW服务器上传送到本地计算机.当用户点击一个链接时,浏览状态指示器开始工作,表示传送网页的过程正在进行中.
(2)通过按钮与菜单项来链接;浏览器不但可以从目录内容区进行链接,还可以通过按钮或菜单项来实现链接.多个曾经浏览过的网页,可以方便地通过按钮或菜单项来链接.按钮对最近几次浏览过的网页有效,菜单项可以扩大直接选择链接的范围.
(3)历史(History)与书签(Bookmark)的使用:当用户使用历史(History)命令时,用户能得到最后访问过的网页.History命令只记录一个用户最新访问过的页面地址列表.Bookmark命令能够提供更多的网页地址的记录.当用户将一个网页地址加入书签表中时,只要用户不将它移出或更换,它将一直被保留在书签中.
(4)自由设定屏幕窗口:用户可以自由选定是否显示工具按钮,定位区与导向按钮.
(5)选择起始页:用户可以自行设置起始页,也就是你打开窗口时第一个在屏幕中出现的页面.用户可以改变起始页,也可以随时恢复到缺省状态(Default).起始页的地址存储在用户计算机的硬盘中、以后每次运行浏览器软件时,起始页都将自动出现在屏幕上.
(6)改变式样,字体与色彩:用户可以为自己的浏览器界面随意设置自己喜欢的颜色与字体.
(7)查看内嵌图像与外部图像:网页不仅可以提供正文,而且可以方便地传送图像.通常的图像与文本,表格等元素是同时显示在主页中的,这种图像称为内嵌图像.与正文相比、图像的字节数一般较大,因此图像传输的时间较长.为此,用户也可以将图像的下载方式设置为不下载不显示、取而代之在图像处显示一个小小的标记,用户可以点击这一标记来下载并显示该图像.外部图像是单独的图像文件.外部图像的链接过程和与网页的链接过程基本相同.外部图像文件与网页一样,都有唯一的URL地址.
(8)保存与打印主页:一般的浏览器软件都提供了将网页作为一个文件保存到用户的计算机中的功能.用户可以将一个网页保存为一个磁盘文件,而不是将该网页显示在屏幕上.当这个文件存入磁盘后,用户可以正常打开文件的方式显示网页.用户也可以根据需要、打印当前网页.
3.Internet Explorer. Microsoft Internet Explorer 5.0(IE)是由多种可独立使用的软件所组成的套件系列,Web浏览仅仅是IE套件系列功能之一.完整的套件功能包括组织视频会议,浏览计算机上的文件夹、阅读电子邮件,将邮件投递到Internet新闻组,发布Web页,将Web页作为任何文件夹的背景等等.
IE浏览器界面由上到下包含标题栏,菜单栏,工具栏,地址栏,浏览区、状态栏(见图7-15).
图7-15 Internet Explorer 5.0浏览器界面在工具栏中、可以利用其中的快捷按钮,快速完成一些常用的操作.当某个快捷按钮为灰色时,表示该功能目前不能使用.
4.搜索引擎Internet中拥有数以百万计的WWW服务器,而且WWW服务器所提供的信息种类及所覆盖的领域也极为丰富、如果要求用户了解每一台WWW服务器的主机名及它所提供的资源种类简直是天方夜谭.那么用户如何在数百万个网站中快速,有效地查找到想要得到的信息呢这就要借助于Internet中的搜索引擎.
搜索引擎是Internet上的一个WWW服务器,它的主要任务是在Internet中主动搜索其他WWW服务器中的信息并对其自动索引,将索引内容存储在可供查询的大型数据库中.用户可以利用搜索引擎所提供的分类目录和查询功能查找所需要的信息.
用户在使用搜索引擎之前必须知道搜索引擎站点的主机名、通过该主机名用户便可以访问到搜索引擎站点的主页,图7-16所示便是著名的搜索引擎搜狐(www.sohu.com)的主页.使用搜索引擎,用户只需要知道自己要查找什么或要查找的信息属于哪一类,而不必记忆大量的WWW服务器的主机名及各服务器所存储信息的类别.当用户将自己要查找信息关键字告诉搜索引擎后,搜索引擎会返回给用户包含该关键字信息的URL,并提供向该站点的链接,用户通过这些链接便可以获取所需信息.
图7-16 搜索引擎搜狐的主页
7.3 电子邮件电子邮件又称为E-mail,是目前Internet上使用最频繁的一种服务,它为Internet用户之间发送和接收消息提供了一种快捷,廉价的现代化通信手段.在传统通信方式中需要几天完成的传递,电子邮件系统仅用几分钟,甚至几秒钟就可以完成.
现在,电子邮件系统不但可以传输各种文字与格式的文本信息,而且还可以传输图像,声音,视频等多种信息,它已成为多媒体信息传输的重要手段之一.
7.3.1 电子邮件基础
1.电子邮件系统Internet中的电子邮件具有与社会中的邮政系统相似的结构与工作规程.不同之处在于电子邮件是在计算机网络中通过计算机、网络,应用软件与协议来协调、有序地运行.Internet中的电子邮件系统,同样设有邮局邮件服务器,邮箱电子邮箱,并有自己的电子邮件地址书写规则.
邮件服务器(Mail Server)是Internet邮件服务系统的核心、它的作用与日常生活中的邮局相似.一方面,邮件服务器负责接收用户送来的邮件,并根据收件人地址发送到对方的邮件服务器中、另一方面,它负责接收由其他邮件服务器发来的邮件,并根据收件人地址分发到相应的电子邮箱中.
如果要使用电于邮件服务,首先要拥有一个电子邮箱(mail box).电子邮箱是由提供电子邮件服务的机构(一般是ISP)为用户建立的.当用户向ISP申请Internet帐户时,ISP就会在它的邮件服务器上建立该用户的电子邮件帐户,它包括用户名(user name)与用户密码(password).任何人都可以将电子邮件发送到某个电子邮箱中、但只有电于邮箱的拥有者输入正确的用户名与用户密码、才能查看电子邮件内容或处理电子邮件.
每个电子邮箱都有一个邮箱地址、称为电于邮件地址(E-mail address).电子邮件地址的格式是固定的,并且在全球范围内是唯一的.用户的电子邮件地址格式为:用户名@主机名其中@符号表示at.主机名指的是拥有独立IP地址的计算机的名字,用户名是指在该计算机上为用户建立的电子邮件帐号.
2.电子邮件的格式电子邮件与普通的邮政信件相似,也有自己固定的格式.电子邮件包括邮件头与邮件体两部分.
邮件头(mail header)是由多项内容构成的,其中一部分是由系统自动生成的,例如发信人地址(From:),邮件发送的日期与时间.另一部分是由发件人自己输入的,例如收信人地址(To:),抄送人地址(Cc:)与邮件主题(Subject)等.
邮件体(mail body)就是实际要传送的信函内容、包括邮件正文(Message)和附件(Attachment).采用多目的电子邮件系统扩展的电子邮件系统不但能传输各种文字信息,而且能传输图像,语音与视频等多种信息,这就使得电子邮件变得丰富多彩起来.
3.申请电子邮箱目前许多Web站点都提供免费的邮件服务,用户可以在这些网站上申请免费的邮件服务,并通过这些网站收发自己的电子邮件.
人们除了到ISP开户交费获得电子邮箱外,许多Internet站点都提供免费电子邮箱的服务,通过搜索引擎可以很容易地找到它们的站点.例如进入搜狐主页,在搜索框中键入免费邮箱并选中网站,然后单击搜索将看到数十个支持链接的国内外免费电子邮箱网址.
免费电子邮箱服务大多在Web站点的首页处提供.它们分为三种类型:Web页面邮箱,POP3邮箱和转信邮箱.
(1)Web页面邮箱.这类邮箱的特点是您若要取信,必须登录到该网站才行、用户无法用通用的E-mail软件(例如Outlook Express)直接取信.这种邮箱使用起来不方便,而且由于收发信都要登录到该网站,要耗费很多的上网时间和费用.
(2)POP3邮箱.从使用者的角度看,免费的POP3邮箱和各ISP提供的邮箱并没有什么不同.使用免费的POP3邮箱的用户可以使用各种E-mail软件,在不登录到页面的情况下直接就能取信,离线读信,写信,可节省上网时间.不过,为了利用其POP3功能,需要对浏览器或E-mail软件进行一些设置,即需将电子邮件软件的邮件收信服务器POP3设置成免费邮箱提供商的服务器名.
(3)转信邮箱.转信邮箱并非真正的E-mail邮箱,它仅仅是一个E-mail中转站,在中转站里设有转信指针,可将别人发到这个地址上的信转发到真正的E-mail邮箱里去.
大多数用户不会始终使用一个ISP和POP3邮箱,而每次改换ISP和邮箱后就有更换E-mail地址的困扰,必须花很多时间把新的E-mail地址告诉亲朋好友.如果拥有一个转信邮箱,就可省去这个麻烦.因为别人是把信先发到转信地址上再转入真正的邮箱里、只要把转信指针拨到新邮箱即可,从表面上看,邮箱并没有变化.
很多转信邮箱都有过滤垃圾信件的功能,这样就不会受到邮件的威胁、且即使被炸、也可以再换一个邮箱,把转信指针拨到那个邮箱上即可.
大多数人都喜欢有一个供私人使用的免费邮箱!( 等都是提供免费邮箱的国外著名网站,网易搜狐新浪人民网等是提供免费邮箱的国内著名网站.
4.电子邮件客户端软件通过客户机中的电子邮件应用程序,才能发送与接收电子邮件.电子邮件应用程序的功能主要有:创建与发送电子邮件,接收,阅读与管理电子邮件,帐号,邮箱与通信簿管理等.能够实现电子邮件功能的应用程序很多,其中最常用的是微软公司的Outlook Express,我国的Foxmail软件也比较有名.
Outlook Express软件是使用广泛的电子邮件软件.目前、使用的Outlook Express软件主要有4.0与5.0两种版本,集成在Microsoft公司开发的Windows操作系统中.Outlook Express 5.0的用户界面由菜单栏,工具栏,文件夹列表,邮件列表区与预览区组成.其中文件夹列表是Outlook Express中最重要的部分,随着在文件夹列表中选择不同的文件夹、工具栏中的快捷按钮与内容区中的内容将发生变化.(见图7-17).
图7-17 Outlook Express 5.0用户界面
7.3.2 电子邮件协议
1.简单邮件传送协议SMTP 使用SMTP时,收信人可以是和发信人连接在同一个本地网络上的用户,也可以是Internet上其他网络的用户,或者是与Internet相连但不是TCPIP网络上的用户.
SMTP没有规定发信人应如何将邮件提交给SMTP,以及SMTP应如何将邮件投递给收信人.至于邮件内部的格式,邮件如何存储,以及邮件系统应以多快的速度来发送邮件,SMTP也未做出规定.SMTP所规定的就是在两个相互通信的SMTP进程之间应如何交换信息.由于SMTP使用客户服务器方式,因此负责发送邮件的SMTP进程就是SMTP客户,而负责接收邮件的SMTP进程就是SMTP服务器.
SMTP规定了14条命令和21种响应信息.每条命令用4个字母组成,而每一种响应信息一般只有一行信息,由一个3位数字的代码开始,后面附上(也可不附上)简单的文字说明.下面通过在SMTP通信的三个阶段介绍几个最主要的命令和应答信息.
(1)连接建立.发信人先将要发送的邮件送到邮件缓存,SMTP客户每隔一定时间对邮件缓存扫描一次.如发现有邮件,就使用SMTP的熟知端口号码(25)与目的主机的SMTP服务器建立TCP连接.在连接建立后,SMTP服务器要发出220 Service ready.然后SMTP客户向SMTP服务器发送HELO命令,附上发送方的主机名.SMTP服务器若有能力接收邮件,则回答:250 OK,表示已准备好接收.若SMTP服务器不可用,则回答421 Service not available.
如在一定时间内发送不了邮件,则将邮件退还发信人.上述连接是在发送主机的SMTP客户和接收主机的SMTP服务器之间建立的.发信人和收信人都可以在其主机上做自己的工作,而SMTP客户和SMTP服务器都在后台工作.
SMTP不使用中间的邮件服务器.不管发送端和接收端的邮件服务器相隔有多远,不管在邮件的传送过程中要经过多少个路由器,TCP连接总是在发送端和接收端这两个邮件服务器之间直接建立.当接收端邮件服务器出故障而不能工作时,发送端邮件服务器只能等待一段时间后再尝试和该邮件服务器建立TCP连接,而不能先找一个中间的邮件服务器建立TCP连接.
(2)邮件传送.邮件的传送从MAIL命令开始.MAIL命令后面有发信人的地址.如:MAIL FROM.若SMTP服务器已准备好接收邮件,则回答250 OK.否则,返回一个代码、指出原因.如:451(处理时出错),452(存储空间不够),500(命令无法识别)等.
取决于将同一个邮件发送给一个或多个收信人、下面跟着一个或多个RCPT命令,其格式为RCPT TO.每发送一个命令,都应当有相应的信息从SMTP服务器返回,如:250 OK,表示指明的邮箱在接收端的系统中.或550 No such user here,即不存在此邮箱.
RCPT命令的作用是,先弄清接收端系统是否己做好接收邮件的准备,然后才发送邮件.这样做是为了避免浪费通信资源,不致发送了很长的邮件但以后才知道是因地址错误而白白浪费了许多通信资源.
DATA命令表示要开始传送邮件的内容了.SMTP服务器返回的信息是,354 Start mail input;end with.这里是回车换行的意思.若不能接收邮件,则返回421(服务器不可用),500(命令无法识别)等.接着SMTP客户就发送邮件的内容.发送完毕后,再发送.(两个回车换行中间用一个点隔开)表示邮件内容结束.实际上在服务器端看到的可打印字符只是一个英文的句点.若邮件收到了,则SMTP服务器返回信息250 OK,或返回差错代码.
虽然SMTP使用TCP连接试图使邮件的传送可靠,但它并不能保证不丢失邮件.没有端到端的确认返回到收信人处,差错指示也不保证能传送到收信人处.然而基于SMTP的电子邮件通常都被认为是可靠的.
(3)连接释放.邮件发送完毕后,SMTP客户应发送QUIT命令.SMTP服务器返回的信息是221(服务关闭)、表示SMTP同意释放TCP连接.邮件传送的全部过程即结束.
上述的SMTP客户与服务器交互的过程都被电子邮件系统的用户代理屏蔽了,使用电子邮件的用户是看不见这些过程的.
2.邮件读取协议POP3和IMAP 现在常用的邮件读取协议有两个,即邮局协议第3个版本POP3和Internet报文存取协议IMAP(Internet Message Access Protocol).
(1)POP3.邮局协议POP是一个非常简单,但功能也有限的邮件读取协议,现在使用的是它的第3个版本POP3.POP3已成为Internet的标准.大多数的ISP都支持POP3.
POP也使用客户服务器的工作方式.在接收邮件的用户的PC机中必须运行POP客户程序,而在其ISP的邮件服务器中则运行POP服务器程序.当然,这个ISP的邮件服务器还必须运行SMTP服务器程序,以便接收发送方邮件服务器的SMTP客户程序发来的邮件.POP服务器只有在用户输入鉴别信息(用户名和口令)后才允许对邮箱进行读取.
对依靠拨号连接的用户来说,POP协议是使用得最普遍的.当用户拨号上网连接成功后,就可以运行POP客户程序,与ISP邮件服务器的POP服务器程序建立TCP连接,然后就可以接收电子邮件了.
(2)IMAP.IMAP和POP都按客户服务器方式工作,但它们有很大的差别.现在较新的是版本4,即IMAP4.
对于POP,从网上收到的邮件是根据收信人的邮件地址交付给目的ISP邮件服务器,而收信人用PC机不定期地连接到这个邮件服务器以便将发送给他的邮件下载到其PC机上.此后,所有对邮件的处理都在用户的PC机上进行.因此POP服务器是一个具有存储转发功能的中间服务器.一旦邮件交付给用户的PC机、POP服务器就不再保存这些邮件(当然用户也可以通过事先的设置,使POP服务器在收信人读取邮件后仍保留此邮件.但一般都不这样做,因为这样会很快地使用户在邮件服务器的邮箱装满,因而无法再接收新的邮件).用户在取回邮件并中断与POP服务器的连接后,可在自己的PC机上处理收到的邮件.因此POP实际上是一个脱机协议.
在使用IMAP时,所有收到的邮件同样是先送到ISP的邮件服务器的IMAP服务器.而在用户的PC机上运行IMAP客户程序,然后与ISP的邮件服务器上的IMAP服务器程序建立TCP连接.用户在自己的PC机上就可以操纵ISP的邮件服务器的邮箱,就像在本地操纵一样,因此INIAP是一个联机协议.当用户PC机上的IMAP客户程序打开IMAP服务器的邮箱时,用户就可看到邮件的首部.若用户需要打开某个邮件,则该邮件才传到用户的计算机上.用户可以根据需要为自己的邮箱创建便于分类管理的层次式的邮箱文件夹、并且能够将存放的邮件从某一个文件夹中移动到另一个文件夹中.用户也可按某种条件对邮件进行查找.在用户未发出删除邮件的命令之前、IMAP服务器邮箱中的邮件一直保存着.这样就省去了用户PC机硬盘上的大量存储空间.
IMAP最大的好处就是用户可以在不同的地方使用不同的计算机、随时阅读和处理自己的邮件,但每次必须上网才能阅读邮件.如果使用POP3,那么用户出差时使用笔记本电脑就不可能再次阅读曾经在办公室的台式PC机上已经读取过的信件(除非你经常使用复制技术使几个地方的计算机都存放所有已经读取过的邮件,但这是很麻烦的事),因为在使用POP3的ISP邮件服务器上不保存已读取过的信件.
IMAP还允许收信人只读取邮件中的某一个部分.例如,收到了一个带有视像附件的邮件.而用户使用的是无线上网,信道的传输速率很低.为了节省时间,可以先下载邮件的正文部分,待以后有时间再读取下载这个很长的附件.
IMAP的缺点是如果用户没有将邮件复制到自己的PC机上,则邮件一直是存放在IMAP服务器上.因此用户需要经常与IMAP服务器建立连接.
注意不应将邮件读取协议POP和IMAP与邮件传送协议SMTP弄混.发信人的用户代理向源邮件服务器发送邮件,以及源邮件服务器向目的邮件服务器发送邮件,都是使用SMTP协议.而POP与IMAP则是用户从目的邮件服务器上读取邮件所使用的协议.
3.通用Internet邮件扩充MIME MIME没有改动SMTP,但增加了邮件主体的结构,并定义了传送非ASCII码的编码规则.MIME邮件可在现有的电子邮件程序和协议下传送.
为适应于任意数据类型和表示、每个MIME报文包含告知收信人数据类型和使用编码的信息.MIME将增加的信息加入到邮件首部中.MIME增加的5个新的邮件首部是: MIME-Version,标识MIME的版本;说明邮件是什么;Content-Id,邮件的唯一标识符;在传送时邮件的主体编码;Content-Type,邮件的性质.
7.4 接入Internet Internet服务提供者(Internet Service Provider,ISP)是用户接入Internet的入口点、其作用是用户提供Internet接入服务,并为用户提供各种类型的信息服务,如电子邮件服务,信息发布代理服务等.
7.4.1 Internet接入服务ISP位于Internet的边缘,用户通过某种通信线路连接到ISP,借助ISP与Internet的连接通道便可以接入Internet.用户通过ISP接入Internet的示意图如图7-18所示.Internet规模虽庞大,但对于普通用户来说,只需要关心直接为自己提供Internet服务的ISP就足够了.
图7-18 用户通过ISP接入Internet示意图目前我国最大的ISP是中国电信,此外还有一些较大的ISP,如联通,网通,吉通,铁通等.
用户是否能够可靠,高效地访问Internet与ISP有着直接的关系,因而用户在选择ISP时要考虑如下几点:
(1)ISP的位置.在选择ISP时应遵循就近原则.就近原则可以减少通信线路的费用,得到可靠性更高的通信线路,得到ISP更有效的支持.
(2)ISP支持的通信线路.如果选用电话拨号线路接入Internet,首先应考虑ISP能够提供多少条电话中继线,中继线数目越少,用户与ISP建立连接的成功率越低.其次应考虑ISP端调制解调器的速率.
(3)ISP的出口带宽.影响Internet访问速率的另一个重要因素是ISP连入Internet的线路的带宽,以及从何处连入Internet.ISP连入Internet的线路是由ISP的所有用户共同分享的,如果出口线路较窄,它便成为访问Internet的瓶颈.
(4)ISP的可靠性.ISP的可靠性也是一项不可忽视的因素,ISP的可靠性涉及多个方面,主要有连通的可靠性(保证用户顺利地建立连接并保证连接不中断)及服务的可靠性.
(5)ISP的收费标准.费用是用户选择ISP时考虑的一个非常重要的因素,目前ISP的收费方法通常有两种.对于通过数据通信网接入Internet的用户,通常按所传输的信息量收费;而对于通过电话线路接入Internet的用户,通常按与ISP建立连接的时间进行收费.除此之外某些ISP还提供了包月制收费方法,ISP每月向用户收取固定的Internet使用费用,用户可以随意使用.
7.4.2 Internet接入方式互联网的接入技术很多,从用户的角度出发,大致有以下几种接入方式;
1.普通电话拨号上网这是目前最普遍的上网方式,用户只要有一部普通电话、再加上一个调制解调器(猫)、就可以实现拨号上网.其基本原理是将数字信息通过调制解调器转为模拟信号,然后通过电话线进行传输,接收方再通过调制解调器将模拟信号转为数字信号,从而完成数据通信的过程.上网速度理论上可以达到33.6(上传)~56(下载)KBs,但由于采用共享方式上网,实际上达不到这个速度.这是目前我国最为普遍的一种家庭上网方式,具有设备简单,覆盖面广的特点、但最主要的缺点就是上网速度较慢,而且易受电话线路通讯质量的影响.
2.ADSL上网 Digital Subscriber Line)是不对称数字用户环路的简称,是目前电信系统所称的宽带网.它是利用现有的市话铜线进行数据信号传输的一种技术,下行速率在2~9MBs之间,上行速率在640KBs~1MBs之间,终端设备主要是一个ADSL调制解调器.ADSL的基本原理是将传统电话线没有充分利用的双绞线的带宽充分利用起来,传统电话线仅使用4K的带宽,而双绞线的带宽至少可以达到10M,可以同时实现网络连接与语音通信,即使ADSL出现设备故障也不影响普通电话业务.目前我国电信系统基本都开通了这项服务.ADSL适用于人口密度大,高层建筑多,网络节点密集的地段,具有系统结构简单,使用维护方便,性能价格比高的特点.
3.ISDN上网 Services Digital Network)是综合业务数字网的简称,又称一线通,它是由电话综合数字网演变而来的.ISDN有两个信道,可以全部用于接入互联网,也可以仅用一个信道接入.如果两个信道同时使用,则数据传输速率为128KBs.一个信道使用时数据传输速率为64KBs,此时另一个信道作为普通电话使用.ISDN与拨号上网方式相比、大大提高了上网速度,并且除了终端设备外,不需要改变电话线路,所以不需要大规模的投资.
4.DDN上网DDN(Digital Data Network)就是数字数据网,是利用数字信道来传输数据信号的数字数据网.目前全国各地的电信系统都普遍开通了这项服务.DDN利用数字信道提供半永久性连接线路以连入互联网,它利用一种全透明,全数字,优质的传输介质,其传输速率范围为64KBs~2MBs.缺点是目前费用高,除了基本费以外,还根据上网流量计费、所以DDN目前主要是一些单位使用.
5.局域网共享上网局域网连入互联网的方式非常普遍、基本原理是通过局域网上的服务器共享上网,也就是说局域网上的任何一台计算机经过授权后都可以经由服务器共享上网,当然服务器必须安装相应的代理服务器软件.比如校园网通过光纤连入互联网,而学校内部的电脑可以共享这根光纤上网,光纤局域网内的传输速率范围为10~100MBs.
共享上网的速度取决于服务器的带宽和局域网内同时上网电脑的数据流量大小等诸多因素.共享上网是一种间接上网方式,对于服务器的上网方式并没有严格的限制,比如ADSIDDN专线,光纤上网等都可以.共享上网的一个最大的优越性是充分利用了服务器的网络带宽,并且容易管理,特别适合于广大企事业单位、政府部门,高校等使用.
6.有线电视电缆上网传统的有线电视网只能实现单向传输,经过改造后可以实现双向传输.终端设备是一个电缆调制解调器,它是利用有线电视网作为接入网的接入设备.有线电视电缆传输速率下行最高可达36MBs,上行最高可达10MBs.目前我国有许多地区的有线电视网也开通了这项服务,但是目前有线电视电缆上网技术尚缺少统一的标准.有线电视电缆上网在我国具有广阔的前景,因为我国有线电视网十分普及,而且上网可以不占用电话线路,并且可以和数字式家电紧密集成.
7.光纤上网光纤是一种直径为50~100μm的特殊传输介质,一般由石英玻璃或塑料制成,外裹一层折射率较低的材料,多根光纤连在一起,就组成了光缆.光纤通信网才是真正意义上的宽带网,传输速度最快、单根光纤的传输速度可以达到100MBs~10GBs,而且相当稳定,唯一缺点就是价格较高.
8.无线接入
无线接入技术分为两种:一种是固定接入方式,如微波,卫星和短波等.微波接入的典型方式是建立卫星地面站,租用通信卫星的信道与上级ISP通信,其单路最高速率为27KBs,可多路复用,其优点是不受地域的限制.卫星通信传输技术是利用卫星通信的多址传输方式,为全球用户提供大跨度,大范围,远距离的数据通信.与微波接入技术类似,利用专用的短波设备也可以接入互联网,且接入速率和距离都较理想.由于短波有绕射力、因此这种技术适用于在城市及市郊作中远距离联网.
另一种是移动接入方式,利用手机上网除了可以进行网页浏览,收发电子邮件等常规互联网服务外,还可以发送短信息,下载铃声,下载屏保等、传输速率约9.6Kbs(GSM)~163Kbs(CDMA).目前移动通信技术发展很快、从最早的GSM发展到GPRS和CDMA,并且向3G方向过渡,相信不久的将来,通过手机移动上网将会普及.
迅速发展中的Internet将不再是仅仅连接计算机的网络,它将发展成能兼容电话网,有线电视网的通信基础设施.随着Internet的广泛应用和用户数量的急剧增加,只有32位(地址数量为255×255×255=4.3×109)的IPv4(IPv1~IPv3从来没有被正式使用过,IPv5仅用来命名Internet面向连接的协议STP)地址危机已经展现在人们的眼前.面对这一危机、1990年Internet工程任务组(IETF,Internet Engineer Task Force)开始着手一个新的IP版本IPng(IP 下一代IP协议),其主要目标是:・具有非常充分的地址空间;・简化协议,允许路由器更好地处理IP分组;・减少路由表大小;・提供身份验证和保密等进一步的安全性能;・更多地关注服务类型,特别是实时性服务;・允许通过指定范围辅助多投点服务;・允许主机IP地址与地理位置无关;・可以承前启后,可以与IPv6共存,又允许进一步演变.1992年6月,IETF 公开征集对IPng 的设计方案,收到了若干提案, 到1994年形成最终方案,1995年1月下一代IP建议书RFC1752发表,这就是现在的IPv6.
IPv6将IP 地址扩充到128位、地址数增加到4.3×1038个.同时,IPv6简化了IP分组头,由IPv4的12个段减为8个段,从前的一些必要的段变为可选的段,使路由器能快速地处理IP分组,改善路由器的吞吐率.它还使用:地址空间的扩充技术,使路由表减小地址构造,自动设定地址.与IPv4相比路由数可以减少一个数量级,并能提高安全保密性.这些技术的使用,在主机数目大量增加,决定数据传输路由的路由表不断加大,路由器的处理性能跟不上这种迅速增长的形势下,使Internet连接变得简单,而且使用容易.
IPv6在路由技术上继承了IPv4的有利方面,代表未来路由技术的发展方向,许多路由器厂商目前已经投入很大力量以生产支持IPv6的路由器.IPv6也有一些值得注意和效率不高的地方、因此IPv4和IPv6将会共存相当长的一段时间.
7.5.1 IPv6分组结构IPv6协议数据单元(IP分组)如图7-19所示、它的头由IPv6头和扩展头两部分组成.
图7-19 IPv6的协议数据单元结构带有可选扩展头是IPv6的重要特色,即IPv6头是必须的,而其他扩展头是可选的,这些扩展头有:・按段逐级处理的选项头,定义在每段都要予以处理的特别选项.・路由选择头,提供扩展的路由选择信息,相当于IPv4的源路由选择.
・分片头,包含分割与重组信息.・身份验证头,提供IP分组完整性和身份验证.・加密安全载荷头,提供保密性.・目的地选项头,包含由目的节点查看的可选信息.IPv6 分组固定头是IPv6 分组所必须的,它具有固定的40字节长度,如图7-20所示.IPv 6分组固定头由版本号,优先级,流标记,载荷长度,跳段限制,源和目的地址等8个段组成.
图7-20 IPv6固定头结构
下面分别介绍这些段:
1.版本号(4位)版本号的值为
2.优先级(4位)
当一个源发出多个IP分组时,该段可以为每个IP分组指定一个独立的传递和投递优先级.在指定时,首先区分IP分组属于拥挤控制的交通,还是非拥挤控制的交通;然后将每一类分为8个优先级别.表7-4给出了优先级别类别和等级的含义.
表7-4 优先级别类别和等级的含义优先性拥挤控制的交通非拥挤控制的交通低高级别说明非特征化交通
8 愿最先丢弃的交通(如高保真视频)最不愿丢弃的交通(如低保真视频)
1 填充交通(如网络新闻)
2 无人值守交通(如邮件)(保留)
4 有人值守的大块数据传送(如FTP)
6 交互交通(如Telnet)
7 Internet控制交通(如路由协议)
15 非拥挤控制的交通是实时性交通,如实时视频和声频,它们需要恒定的数据速率和恒定的投递延迟,因此优先级别高于拥挤控制交通.
3.流标记(24位)流是主机为特别的源发往特别的目的地并希望中间路由器进行特别处理的IP分组序列所作的标记.
4.载荷长度(16位)载荷长度表明除IPv 6报头外其他部分(扩展头和传输层PDU)的长度,单位为字节数.
5.下一个头(8位)下一个头是紧随该IPv 6报头的扩展头的类型.
6.跳段限制(8位)
跳段限制相当于IPv 4的生存时间段,由源设置最大值,然后被所转发的节点减1.如果跳段限制被减至零,该IP分组即被丢弃、这比IPv 4的生存时间段所需的处理简单.
7.源地址(128位)和目的地地址(128位)这两个地址要比IPv4地址(32位)长得多.
7.5.2 IPv6地址
1.三种基本IPv 6地址类型在IPv6中、地址不是赋给某个节点、而是赋给节点上的具体接口.IPv6地址也作了相应分类,但它与IPv4的分类方法不一样,它主要是通过其地址前缀来划分其传输类型的,共分为3种:
・单播地址(Unicast Address):用来标识单一网络接口,IP分组将选择一条最短路径到达目的接口.
・任播地址(Anycast Address):用来标识一组网络接口(通常属于不同的节点)、IP分组只发送给其中的一个接口.
・多播地址(Multicast Address):用来标识一组网络接口(通常属于不同的节点)、IP分组将发送给使用该多播地址的所有接口.在IPv6中没有IPv4中的广播地址(Broadcast Address),用多播地址取代.
在IPv6中、地址前缀用来代表不同的地址类型.表7-5就是在IPv6标准中规定的地址前缀所代表的意义.
表7-5 IPv6地址前缀分配情况地址前缀前缀分配状况及意义
001 可聚集全球单播传送地址预留给NSAP分配基于运营商地址未分配基于地理位置的地址多播传送地址保留本地链路地址本地单播传送地址
111110 1)单播地址一个IPv6单播地址与单个接口相关联、发给单播地址的包传送到由该地址标识的单接口上.但是为了满足负载平衡系统,在RFC2373中允许多个接口使用同一地址、只要在实现中这些接口看起来形同一个接口.
单播地址按照地址的传输范围分为:可聚集全球单播传送地址(Aggregatable Global Unicast 地址、IPX层次地址、站点本地地址(Site-Local address)和链路本地地址(link-Local address)等.所有的网络接口至少要有一个链路本地地址、同时还可以拥有多个地址(包括单播地址、任播地址和多播地址).目前进行分配使用的主要是单播地址中的可聚集全球单播地址.
・可聚集全球单播传送地址:顾名思义是可以在全球范围内进行路由转发的地址、从表7-5可以看出、这类地址的格式前缀为001,相当于IPv4公共地址.全球地址的设计有助于构架一个基于层次的路由基础设施.与目前IPv4所采用的平面与层次混合型路由机制不同、IPv6支持更高效的层次寻址和路由机制.可聚集全球单点传送地址结构如图7-21所示.
图7-21 可聚集全球单点传送地址结构FP是就是地址前缀(也称为格式前缀)、用于区别其它地址类型,在这里它为001.随后分别是13位的TLA ID(聚集体ID号),8位的Res(保留位、以备将来TLA或NLA扩充之用.),24位的NLA ID(次级聚集体ID号),16位SLA ID(节点ID号)和64位Interface ID(主机接口ID号).TLA,NLA,SLA三者构成了自顶向下排列的三个网络层次,并且依次向上一级申请ID号.TLA是与长途服务供应商和电话公司相互连接的公共骨干网络接入点、其ID的分配由国际Internet注册机构IANA严格管理.NLA通常是大型ISP,它从TLA处申请获得地址、并为SLA分配地址.SLA也可称为订户(subscriber),它可以是一个机构或一个小型ISP.SLA负责为属于它的订户分配地址.SLA通常为其订户分配由连续地址组成的地址块,以便这些机构可以建立自己的地址层次结构以识别不同的子网.分层结构的最底层是网络主机.
・NSAP(Network Service Access Point,NSAP)地址:称为网络服务访问点地址、这也是用于保留的地址、它的地址前缀FP=・IPX(FP=这也是用于保留下来的IP地址、它的地址前缀为FP=
・站点本地地址:这类格式前缀FP=相当于和等IPv4私用地址空间.例如企业专用Intranet,如果没有连接到IPv6 Internet上,那么在企业站点内部可以使用站点本地地址、其有效域限于一个站点内部,站点本地地址不可被其他站点访问,同时含此类地址的包也不会被路由器转发到站外.一个站点通常是位于同一地理位置的机构网络或子网.与链路本地地址不同的是,站点本地地址不是自动配置的,而必须使用无状态或全状态地址配置服务.
站点本地地址允许和Internet不相连的企业构造企业专用网络,而不需要申请一个全球地址空间的地址前缀.如果该企业日后要连入Internet,它可以用它的子网ID和接口ID与一个全球前缀组合成一个全球地址、IPv6自动进行重编号.
・链路本地地址:格式前缀FP=用于同一链路的相邻节点间通信,如单条链路上没有路由器时主机间的通信.链路本地地址相当于当前在Windows下使用前缀的APIPA IPv4地址、其有效域仅限于本地链路.链路本地地址可用于发现同一链路的相邻节点、且总是自动配置的,包含链路本地地址的包永远也不会被IPv6路由器转发.
2)任播地址IPv6任播地址是分配给多于一个接口(通常属于不同的节点)的地址、任播地址从单播地址空间中进行分配、使用单播地址的任何格式.因而、从语法上,任播地址与单播地址没有区别.当一个单播地址被分配给多于一个的接口时,就将其转化为任播地址.被分配具有任播地址的接点必须得到明确的配置,从而知道它是一个任播地址.目前、任意点传送地址仅被用做目标地址、且仅分配给路由器.任意点传送地址是从单点传送地址空间中分配的,使用了单点传送地址格式中的一种.任播地址结构如图7-22所示.
图7-22 任播地址结构子网-路由器任意点传送地址必须经过预定义、该地址从子网前缀中产生.为构造一个子网-路由器任意点传送地址、子网前缀必须固定,余下的位数置为全0.一个子网内的所有路由器接口均被分配该子网的子网-路由器任意点传送地址.子网-路由器任意点传送地址用于一组路由器中的一个与远程子网的通信.
对任意的任播地址、都有最长的地址前缀P,它限定了一个拓扑区域,所有属于该任播地址的接口都处在这个区域中.在P所限定的这个区域中、属于该任播地址集合的每一个成员都必须作为寻经系统中的单独入口而被广告;在该区域之外,该任播地址也许会聚集到对该前缀P的寻经广告中.
3)多播地址IPv6多点传送地址格式前缀为此外还包括标志(Flags),范围域和组ID等字段,多播地址结构如图7-23所示.
图7-23 多播地址结构
在图7-23中的4位Flags可表示为:000T.其中高三位保留,必须初始化成0.T=0 表示一个被IANA永久分配的多点传送地址;T=1表示一个临时的多点传送地址.4位Scope是一个多点传送范围域,用来限制多点传送的范围.表7-6列出了在RFC 2373中定义的Scope字段值.
表7-6 IPv6多播地址Scope分配情况值范围域机构本地范围节点本地范围链路本地范围ABC站点本地范围DE全球范围F图7-23中的Group ID是用来标识一个给定范围内的多点传送组.用于确定组播组,在给定的区域范围内、可以是永久的,也可以是暂时的.永久分配的组ID独立于范围域,临时组ID仅与某个特定范围域相关.
对于永久分配的组播地址、其意义独立于其区域值.例如:假设一台服务器组被分配了一个group ID为111(十六进制)的永久组播地址、则:
・FF是指与发送者在同一节点的所有服务器,因为这个服务器的前8位为多播IP地址规定的进制为FF),而Flags段中、因是指定的为永久的,所以为0000,而Scope中0001为节点本地范围域,所以这个IP地址中的前16位为FF01,最后的111为组号,中间的那些0是补充的(因为IPv6地址为128位的,没有规定的以0补足),这样就得出FF按IPv6对地址表示方法规定也可以写成FF下面各种IP地址同样理解.
・FF是指与发送者在同一链路的所有服务器;・FF是指与发送者在同一场所的所有服务器;・FF是指Internet中的所有NTP服务器.对于非永久分配的组播地址、只有在给定的区域范围内才有意义.例如:一个场所的非永久场所局部组播地址为FF则该组与不同场所的相同地址的组无关,与不同区域中有相同group ID的非永久组无关,与使用相同group ID的永久组无关.多播地址绝不可以用作IPv6的信源地址、或用作任何寻经头标.
2.单播地址的层次结构IPv 6的地址格式与IPv 4相比、一个重要的变化是单播地址结构层次的变化.IPv 4是两层次地址结构:网络地址和主机地址、而IPv 6的单播地址是图7-24所示的三层次地址结构.
图7-24 IPv 6单播地址的层次结构
网点和网络接口指定了可以确认的实体:网点对应了一组计算机和网络,隐含着邻近的物理连接以及拥有设备的单个组织;网络接口为最低层,对应附属于计算机和网络的单个附件.公共拓扑(Public Topology)是最高层,在IPv 6中没有具体定义、现在仅预想了两种类型:ISP(提供远程服务)和交换(Exchange).ISP与主ISP相连,并在它们之间传递通信量,也为单个订户(Subscriber)服务,为订户分配一个地址.
3.IPv6地址的冒分十六进制表示一个128位的IPv6地址、即使用点分十进制写,也是相当长的.例如:
为了减少地址的书写长度,便于记忆,IPv6的设计者们建议使用一种更紧凑的书写格式冒分十六进制表示法(colon hexadecimal notation).这样,上述地址就可以记为:在此基础上,人们又提出压缩零(zero compression)表示法.例如地址可以压缩地表示为
7.5.3 从IPv4向IPv 6的过渡随着IPv4地址即将枯竭(估计在2005年~2010年间将分配完毕),如何从IPv4转向IPv6,即从IPv4向IPv6过渡的问题越来越突出出来.但是由于IPv6与IPv4不兼容、这一转换过程有许多困难.目前、IETF的研究从IPv4向IPv6过渡的专门工作组已经提出了许多方案,这些方案主要有以下几类.
1.双协议栈技术如图7-25所示、IPv 6与IPv 4虽然格式不兼容、但它们具有功能相近的网络层协议,都基于相同的物理平台,而且加载于其上的TCP和UDP完全相同.因此,如果一台主机能同时运行IPv4和IPv 6,就有可能逐渐实现从IPv4向IPv 6过渡.
图7-25 IPv4v6双协议栈的协议结构
2.网络地址转换-协议转换(NAT-PT)技术NAT-PT(Network Address Translation)技术通过与SIIT协议转换和传统的IPv4下的动态地址翻译(NAT)以及适当的应用层网关(ALG)相结合,实现只安装了IPv 6的主机与只安装了IPv 4的主机间大部分应用的相互通信.
3.6 over 4隧道技术随着IPv6的标准的推广,IPv6的实验网络已经遍布全球.隧道技术就是设法在现有的IPv4网络上开辟一些隧道将这些局部的IPv6网络连接起来.具体方案是,将IPv6数据分组封装入IPv4,送入隧道,IPv4分组的源地址是隧道入口,IPv4分组的目的地址是隧道出口.IPv4分组穿过隧道后,在出口处再取出IPv6分组转发给目的站点.由于隧道技术只在隧道入口和出口处进行修改、因此实现起来比较容易.但无法实现IPv6主机与IPv4主机间的直接通信.
4.6 to 4隧道技术
6 to 4隧道技术简称6 to 4技术,它是一种自动构造隧道的技术.它在IPv4 NAT协议中加入对IPv6和6to4的支持、成为一个非常引人的方案.6to4的关键是它可以自动从IPv6地址的前缀中提取一个IPv4地址.这样,当用隧道将一个IPv6的出口路由器与其他IPv6域建立连接时,IPv4隧道的末端就能从IPv6的地址中自动提取出来,从而在IPv4的海洋中将各个IPv6孤岛相互联接.
本章小结
本章主要讲述了以下内容:
(1)Internet的中文名为因特网,它是全球性的,最具影响力的计算机互联网络,也是世界范围的信息资源宝库.
(2)从Internet的结构看,它是一个使用路由器将分布在世界各地的,数以千万计的计算机网络互连起来的网际网.
(3)用户可以通过Internet实现全球范围的电子邮件,WWW信息查询与浏览,电子新闻,文件传输,语音服务等功能.
(4)TCPIP协议是Internet中计算机之间通信所必须共同遵循的一种通信协议.
(5)Internet地址能够唯一地确定Internet上每台计算机与每个用户的位置.对于用户来说,Internet地址有两种表示形式:IP地址与域名.
(6)WWW服务是Internet上最方便与最受用户欢迎的信息服务类型.它的出现对推动Internet技术的发展,扩大Internet应用领域起到了十分重要的作用.
(7)电子邮件服务是Internet上应用最为广泛的一种服务,它为Internet用户之间发送和接收消息提供了一种快捷,方便的通信手段.
(8)文件传输服务是Internet的基本服务功能之一、利用它可以将文件从一台计算机传输到另一台计算机中、并保证传输的可靠性.
(9)远程登录服务是Internet的基本服务功能之一、它使我们能登录到一台远程主机上并运行其中的程序.
(10)IPv6是IPv4的扩充、本章讲述了IPv6的概念和结构,以及与IPv4的区别.
习题
1. 请说明Internet的基本结构与组成部分.
2. IP地址的结构是怎样的IP地址可以分为哪几种
3. Internet的基本服务功能有哪些它们各有什么特点
4. 请说明WWW服务的基本工作原理
5. 请说明电子邮件服务的基本工作原理
6. 请说明FTP服务的基本工作原理
7. 请说明Telnet服务的基本工作原理
8. 因特网中使用的主要协议有哪些
9. Internet接入技术主要有哪几种对于个人用户哪一种比较合适
10. 接入Internet需要哪些设备
11. 电子邮件的邮件头部主要包括哪几个部分(写出最重要的三个)
12. 匿名FTP的用户名是什么当要求输入口令时应输入什么
13. 某B类网络,其子网掩码为每个子网的最大主机数是多少
14. 有一个网络ID为要将它分成多个子网,每个子网要容600台主机且要更多的子网,其子网掩码为什么
15. 试述IPv6 IP分组结构的特点和IPv6地址分类特点.

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