第六章国际互联网Internet及应用课件.ppt

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1、2019-6-6,第 六 章国际互联网Internet及应用,6.1 Internet的发展过程6.2 Internet的IP地址6.3 Internet的域名地址6.4 Internet的核心协议TCP/IP6.5 Internet的客户机/服务器模式,1,2019-6-6,第 六 章国际互联网Internet及应用,6.6 Internet在中国的发展6.7 Internet的技术管理机构6.8 Internet的主要应用6.9 连接入互联网的方式 小结习题,2,2019-6-6,6.1 Internet的发展过程,国际互联网Internet是当今世界最大的网络平台，是由多个不同结构的网络

2、通过统一的协议联接而成的跨越国界的世界范围的大型计算机网络，也是当今世界最大的信息数据库和最经济的联系和沟通的平台。Internet从20世纪60年代末诞生以来近40年，经历了ARPAnet网的诞生、NSFnet网的建立、美国国内互联网的形成以及Internet在全世界的形成和发展等阶段。,3,2019-6-6,6.1.1 美国Internet的第一个主干网ARPAnet的诞生,1968年美国国防部的高级研究计划署（ARPA）提出了研制ARPAnet网计划，1969年便建成了具有4个结点的试验网络。1971年2月建成了具有15个结点、23台主机的网络并投入使用，这就是有名的ARPAnet网，它

3、是世界上最早出现的计算机网络之一，也是美国Internet的第一个主干网，现代计算机网络的许多概念和方法都来源于它。,4,2019-6-6,6.1.1美国Internet的第一个主干网ARPAnet的诞生,从对计算机网络技术研究的角度来看，ARPA建立ARPAnet网的目的之一，是希望寻找一种新方法将当时的许多局域网和广域网互联起来，构成一种“网际网”。在进行网络技术的实验研究中，专家们发现，计算机软件在网络互联的整个技术中占有极为重要的位置。为此ARPA的鲍勃凯恩和斯坦福的温登泽夫合作，设计了一套用于网络互联的Internet软件，其中有两个具有开创性的重要部分是网际协议IP（interne

4、t protocol）软件和传输控制协议TCP（transmission control protocol）软件，它们的协调使用对网络中的数据可靠传输起到了关键作用。研究人员在后来的应用中使用这两个重要软件的字头来代表整个Internet通信软件，称为TCP/IP软件。,5,2019-6-6,6.1.1美国Internet的第一个主干网ARPAnet的诞生,1982年，Internet的网络原型试验已经就绪，TCP/IP软件也已通过测试，一些学术界和工业界的研究机构开始经常性地使用TCP/IP软件。1983年初，美国国防通信局决定把ARPAnet网的各个站点全部转为TCP/IP协议支持，这就为

5、建成全球Internet网打下了基础。,6,2019-6-6,6.1.2美国Internet的第二个主干网NSFnet的建立,由于美国军方ARPAnet网的成功，美国国家科学基金会NSF（National Science Foundation）决定资助建立计算机科学网，该项目也得到ARPA的资助。1985年，NSF提出了建立NSFnet网络的计划。作为实施计划的第一步，NSF把全美国五大超级计算机中心利用通信干线连接起来，组成了全国范围的科学技术网NSFnet。成为美国Internet的第二个主干网，传输速率为56Kb/s。接着，在1987年，NSF采用招标方式，由三家公司（IBM、MCI和M

6、ERIT）合作建立了一个新的广域网，该网络作为美国Internet网的主干网，由全美13个主干结点构成。由主干结点向下连接各个地区网，再连到各个大学的校园网，采用TCP/IP作为统一的通信协议标准。传输速率由56Kb/s提高到1.544Mb/s。,7,2019-6-6,6.1.3 美国全国Internet的形成,在美国采用Internet作为互联网的名称是在MILnet（由ARPAnet分出来的美国军方网络）实现与NSFnet连接之后开始的。接着，美国联邦政府其他部门的计算机网络相继并入Internet。例如，能源科学网ESnet(Energy Science Network)、航天技术网NA

7、SAnet（NASA network）、商业网COMnet（Commercial Network）等。这样便构成了美国全国的互联网US Internet。1990年，APRAnet网在完成其历史使命以后停止运作。同年，由IBM、MCI和MERIT三家公司组建的ANS（Advanced Network and Service）公司建立了一个新的广域网，即目前的Internet主干网ANSent。它的传输速率达到45Mb/s，传输线容量是被取代的NSFnet主干网容量的30倍。,8,2019-6-6,6.1.4 全球范围Internet的发展,20世纪80年代以来，由于Internet在美国获得迅

8、速发展和巨大成功，世界各工业化国家以及一些发展中国家都纷纷加入Internet的行列，使Internet成为全球性的网络。Internet在美国是为了促进科学技术和教育的发展而建立的。在它建立之初，首先加入其中的都是一些学术界的网络。因此，在1991年以前，无论在美国还是在其他国家，Internet的连接与应用，都被严格限制在科技与教育领域。,9,2019-6-6,6.1.4 全球范围Internet的发展,由于Internet的开放性以及它具有的信息资源共享和交流的能力，它从形成之日起，便吸引了广大的用户。当大量的用户开始涌入Internet时，它就很难以原来的固定模式发展下去了。随着用户的

9、急剧增加，Internet的规模迅速扩大。它的应用领域也走向多样化，除了科技和教育之外，它的应用很快进入文化、政治、经济、新闻、体育、娱乐、商业以及服务行业。1992年，美国白宫、联合国总部和世界银行等也先后加入Internet。根据不完全统计，全世界有近200个国家和地区连入Internet。到2000年底，全球网上用户已达3亿，以Internet为核心的信息服务业产值超过20000亿美元。截至2005年底的统计，全世界有10亿网民，占世界总人口65亿的15.4%。Internet在未来将成为社会信息基础设施的核心，将是计算、通信、娱乐、新闻媒体和电子商务等多种应用的共同平台。,10,201

10、9-6-6,6.1.5 第二代Internet的研究,WWW（world wide web）技术的发明及应用，极大地推动了Internet的发展与应用。从1993年起，由于Internet面向商业用户和普通公众开放，用户数量开始以滚雪球的方式增长，各种网上的服务不断增加，接入Internet的国家越来越多，接入Internet的计算机也越来越多，再加上Internet先天性的带宽过窄、对信息管理不足而造成了信息传输的严重阻塞。为了解决这一个难题，1996年10月，美国34所大学提出了下一代Internet的计划，表明要进行第二代Internet（Internet2）的研制。根据当时的构想，第二

11、代Internet将以美国国家科学基金会建立的“极高性能主干网络”为基础，它的主要任务之一是开发和试验先进的组网技术，研究网络的可靠性、多样性、安全性、业务实时能力、远程操作和远程控制试验设施等问题。研究的重点是网络扩展设计、端到端的服务质量（QoS）和安全性三个方面。第二代Internet又是一次以教育科研为先导，瞄准Internet的高级应用，是Internet更高层次的发展阶段。,11,2019-6-6,6.1.5 第二代Internet的研究,第二代Internet的建成，将使多媒体信息可以实现真正的实时交换，同时还可以实现网上虚拟现实和实时视频会议等服务。例如，大学可以进行远程教学，

12、医生可以进行远程医疗等。第二代Internet计划发展之快以及它引起的反响之大，都超出了人们的意料。1997年以来，美国国会参、众两院的科研委员会的议员多次呼吁政府关注和资助该计划。1998年2月，美国总统克林顿宣布第二代Internet被纳入美国政府的“下一代Internet”的总体规划之中，政府将对其进行资助。第二代Internet委员会副主席范豪威灵博士指出，第二代Internet技术的扩散将远比目前的Internet快得多，也许只要三五年普通老百姓就可以应用它，到那时离真正的“信息高速公路”也就不远了。中国第二代互联网协会（中国Internet2）已经成立，该协会是一个学术性组织，将联

13、合众多的大学和研究院，主要以学术交流为主，进行选择并提供正确的发展方向，其工作主要涉及三个方面：网络环境、网络结构，协议标准及应用。,12,2019-6-6,6.2 Internet的IP地址,从网络互联的角度来看，Internet的目标是将不同的网络互联起来，实现广泛的资源共享。网络互联的第一步是物理连接，由于信息传输的起点和终点都是对象（即各类计算机），因此在物理连接中，首先必须解决对象的识别问题。在网络中，一般可以依靠地址识别对象，所以，Internet在统一全网的过程中，首先要解决地址的统一问题。Internet采用一种Internet通用的地址格式，为全网的每一个网络和每一台主机都分

14、配一个Internet地址。IP协议的一项重要功能就是专门处理这个问题，即通过IP协议，把主机原来的物理地址隐藏起来，在网络层中使用统一的IP地址。,13,2019-6-6,6.2.1 Internet地址的构成,地址用来标识网络系统中的某个对象，所以也称为标识符。通常标识符可分3类：名字、地址和路径。它们分别告诉人们，对象是什么、它在什么地方和怎样去寻找。不同的网络所采用的地址编制方法和内容均不相同。,14,2019-6-6,6.2.1 Internet地址的构成,1.物理地址与IP地址Internet是通过路由器将物理网络互联在一起的虚拟网络。在任何一个物理网络中，各个站点的机器都必须有一

15、个可以识别的地址，才能在其中进行信息交换，这个地址称为物理地址。网络的物理地址给Internet统一全网地址带来两个方面的问题：第一，物理地址是物理网络技术的一种体现，不同物理网络的物理地址的长短、格式各不相同，这种物理地址管理方式给跨网通信息设置了障碍；第二，一般来说，物理网络的地址不能修改，否则，将与原来的网络技术发生冲突。Internet针对物理网络地址的现实问题采用由IP协议完成“统一”物理地址的方法。IP协议提供一种Internet全网统一的地址格式。在统一管理下，进行地址分配，保证一个地址对应一台主机，这样，物理地址的差异就被IP层所屏蔽。因此，这个地址既称为Internet地址，

16、又称为IP地址。,15,2019-6-6,6.2.1 Internet地址的构成,2.IP地址的结构在Internet中，IP地址采用层次型结构。Internet在概念上可以分为3个层次，如图6.1所示。最高层是Internet，第二层为各个物理网络，称为网络层，第三层是各个网络中所包含的许多主机，称为主机层。这样，整个Internet的IP地址便由网络号和主机号两部分构成，如图6.2所示。而且，主机层的每个主机号所标识的主机都属于网络层的某个物理网络（实际上是子网），根据IP地址的这种层次结构，可以明确地识别每台主机所在的网络。,16,2019-6-6,6.2.1 Internet地址的构成

17、,图6.1 Internet的层次结构,17,2019-6-6,net-id24 位,host-id24 位,net-id16 位,net-id8 位,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,host-id16 位,B 类地址,C 类地址,0,1,1,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1,0,1,18,2019-6-6,6.2.2 IP地址的分类及其表示方法,在IP地址中，还有些特殊的地址需要做专门的说明，如表3.1所示。,表3.1 特殊的IP地址,19,2019-6-6,6.2.3 IP地址管理,IP地址的最高管理机

18、构称为“Internet网络信息中心”，即InterNIC（Internet Network Information Center），它专门负责向提出IP地址申请的网络分配网络地址，然后，各网络再在本自网络内部对其主机号进行本地分配。InterNIC由AT&T拥有和控制，读者可以利用电子邮件地址：访问InterNIC。Internet的地址管理模式具有层次结构，管理模式与地址结构相对应。层次型管理模式既解决了地址的全局唯一性问题，也分散了管理负担，使各级管理部门都承担着相应的责任。在这种层次型的地址结构中，每一台主机均有唯一的IP地址，全世界的网络正是通过这种唯一的IP地址而彼此取得联系的。因

19、此，用户在入网之前，一定要向网络部门申请一个IP地址，避免造成网络上的混乱。,20,2019-6-6,6.2.4 正在试用的新一代IP地址,随着Internet的迅速扩展，当前使用的地址系统已经不能满足使用要求。为此，Internet管理结构正在研制新一代的IP地址。当前使用的IP地址系统存在的问题当前在Internet上使用的IP地址是在1978年确立的协议，它由4个字节共32为二进制数构成。由于Internet协议的当时版本号为4，因而称为IPv4。尽管这个协议在理论上有大约43亿个IP地址，但是，并不是所有的地址都得到充分利用。原因在于Internet的信息中心InterNIC把IP地址

20、分配给许多机构，而这些机构并没有充分使用所有的分配地址。例如，联入Internet较早的一些美国大学网络被划分为A类地址，每一个A类地址的网络所包含的有效IP地址约1600万个，这么多地址显然没有被充分利用，也不可能被充分利用。但是，后期联入Internet的大多数欧洲的Internet的迅猛发展，主机数量正在急剧增加，它正在以很快的速度耗尽目前尚未使用的IP地址。剩下许多未用地址大多数属于C类地址，由于已经没有A类或B类地址可供分配，所以InterNIC只能用几个C类地址合并分配给一个要较多IP地址的用户；同时不断增加的网络数目迫使Internet干线的路由器储存更多的网络信息，从而使网络的

21、路由速度变得越来越慢。,21,2019-6-6,6.2.4 正在试用的新一代IP地址,下一代IP地址的规划Internet工程工作组IETF已经提出了增加IP地址的两项建议。保留32位格式IETF为了对付当前不断减少的IP地址，建议保留现存的32位地址格式IPv4，但不再使用A、B、C三类划分方式，允许存在许多大小不同的网络，这也将允许InterNIC给一个机构分配合适数目的网络地址，而不是再局限于某一类中的一组或几组网络地址。这个建议的实施将会要求一些拥有A类或B类地址的用户放弃他们网络中尚未被使用的IP地址。与此同时，剩余的C类地址空间将被分配掉，这个过程将是缓慢而困难的。创建IP协议新版

22、本IPv6IETF提出的另一个建议是创建IP协议新版本IPv6。IPv6将IP地址空间扩展到128位，从而包含有31038个IP地址。IPv4将以渐进方式过渡到IPv6，IPv6与IPv4可以共存。IPv6比IPv4在功能方面有了许多提高，包括路由和寻址功能得到扩充，标题格式得到简化，选项支持得到加强，增强了保密安全功能等。,22,2019-6-6,6.2.5 我国的IP地址,表6.1 中国教育科研网CERNET中八大地区网的网络号,23,2019-6-6,6.3 Internet的域名地址,由于IP地址不便于记忆与识别，从1985年起Internet在IP地址基础上开始向用户提供DNS域名系

23、统（domain name system）服务，即用地区域名缩写的字符串来识别网上的主机。,24,2019-6-6,6.3.1 域名结构,Internet服务器或主机的域名采用多层分级结构，一般不超过5级。采用类似西方国家邮件地址由小到大的顺序从左向右排列，各级域名也按由低到高的顺序从左向右排列，相互间用小数点隔开，其基本结构为：子域名.域类型.国家代码。,25,2019-6-6,6.3.1 域名结构,1.国家代码每个国家均有一个国家代码，在域名结构中作为顶级域名，称为地区型顶级域名或国家型顶级域名，它由两个字母组成，表6.2列出了部分国家和地区的代码；如果在美国注册的主机，则可省去国家代码，

24、由第二级域类型作为顶级域名，称为通用型顶级域名。,26,2019-6-6,6.3.1 域名结构,2.域类型国际流行的域类型如表6.3所示，我国采用的域类型分为团体（6个）和行政区域（34个）两种，绝大部分采用两个字母，如表6.4、表6.5所列。,表6.3 国际流行的域类型,27,2019-6-6,6.3.1 域名结构,3.子域名由一级或多级下级子域名字符组成，各级下级子域名也用小数点隔开，如子域名为多级子域名，则从左向右由下级到上级顺序排列。4.域名的写法规定国际域名可使用英文26个字母，10个阿拉伯数字以及横杠“”；横杠不能作为开始符或结束符；国际域名不能超过67个字符，国内域名不能超过26

25、个字符；域名大小写无关，域名不能包含空格。2002年7月在罗马尼亚的布加勒斯特召开的国际互联网名字与编号分配机构（ICANN）理事会上，正式决定在现行域名体系内引入多语种域名，并将在服务器分类设立多语种顶级域名，包括地理区域顶级域名、语言顶级域名、文化和种族顶级域名等。此举意味着以“.中国”和“.中文”结尾的中文域名将获得全球的认可。,28,2019-6-6,6.3.1 域名结构,5.域名实例两台主机或两台服务器不能具有完全相同的域名，但一台主机可以具有多个域名，以区别它提供的多种服务（如安装成多个服务器）。例如，不含国家代码（在美国），域类型为com公司，子域名ftp.microsoft中的

26、microsoft为拥有它的公司名，FTP特指提供文件传送服务的公共匿名FTP文件服务器。又如，含有国家代码cn（中国），域类型edu为教育机构，子域名www.cernet中的cernet为拥有它的网络名，www特指提供Web主页服务的服务器。Internet域名服务器通过DNS域名协议可将任何一个登记注册的域名转换为对应的二进制码的IP地址。,29,2019-6-6,6.3.2 中国互联网络的域名规定,根据2006年2月27日颁布的信息产业部关于调整中国互联网络域名体系的公告，对现行中国互联网络域名体系进行了局部调整（在顶级域名CN下增设了.MIL类别域），并自2006年3月1日起施行。据公

27、告称，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在顶级域名“CN”之外暂设“中国”、“公司”和“网络”3个中文顶级域名。,30,2019-6-6,6.3.2 中国互联网络的域名规定,在顶级域名CN之下，设置“类别域名”7个（如表6.4所列）和适用于我国的各省、自治区、直辖市、特别行政区的组织的“行政区域名”34个（如表6.5所列）两类英文二级域名。二级域名中除了edu的管理和运行由中国教育和科研计算机网络信息中心负责之外、其余由

28、CNNIC负责。有关中国域名规定的详细资料可查询中国互联网络信息中心CNNIC的WWW站点：http:/。,31,2019-6-6,6.4 Internet的核心协议TCP/IP,目前，TCP/IP协议已经在几乎所有的计算机上得到应用，从巨型机到PC机，包括IBM、AT&T、DEC、HP、SUN等主要计算机和通信厂家在内的数百个厂家，都在各自的产品中提供对TCP/IP协议的支持。局域网操作系统中的三大阵营：Netware、Microsoft和UNIX都已将TCP/IP协议纳入在即的体系结构，著名的分布式数据库ORACLE等也支持TCP/IP协议。TCP/IP协议是一种以TCP协议和IP协议组合

29、名字而命名的、由上百种不同协议组成的协议集。鉴于它在Internet中的重要性以及本书各章的内容均要用到它，在这里，将以一种比较通俗的方式介绍有关TCP/IP协议的一些基本知识。,32,2019-6-6,6.4.1 TCP/IP协议的结构模型,33,2019-6-6,6.4.1 TCP/IP协议的结构模型,1.网络接口层网络接口层是TCP/IP协议的最底层。这一层的协议很多，包括各种逻辑链路控制和介质访问协议。例如，各种局域网协议、广域物理网络协议等。总之，任何可用于IP数据报交换的分组传输协议均可以包含在这一层中。正是由于这个最底层所包含的协议纷繁复杂，所以，才体现了TCP/IP协议的包容性

30、和适应性，为TCP/IP协议的成功奠定了基础。网络接口层负责接收IP数据报并通过网络发送出去，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给上一层。,34,2019-6-6,6.4.1 TCP/IP协议的结构模型,2.网络层网络层，又称IP层，负责相邻计算机之间的通信。它包括3个方面的功能：第一，处理来自传输层的分组发送请求，受到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。第二，处理输入的数据报，首先检查其合法性，然后进行路由选择。加入该数据报已到达信宿本地机，则去掉报头，将剩下部分（TCP分组）交给适当的传输协议。加入该数据报尚未到达信宿，即转发

31、该数据报。第三，处理网际控制报文协议ICMP（Internet control message protocol），即处理路径、控制、拥塞等问题。另外，网络层还提供差错报告功能。,35,2019-6-6,6.4.1 TCP/IP协议的结构模型,3.传输层传输层又称为TCP层，其根本任务是提供一个应用程序到另一个应用程序之间的通信，这样的通信常被称为“端到端”通信。传输层对信息流具有调节作用，提供可靠性传输，确保数据到达无误。为此，在接收方安排了一种发回“确认”和要求重发丢失保温分组的机制。传输层软件把要发送的数据流分成若干个报文分组，在每个报文分组上加一些辅助信息，包括这个报文分组的发送方地址

32、、接收方地址以及发送报文分组的校验码，接收方就是用这个校验码验证收到的报文分组的正确性。在一台计算机中，同时可以有多个应用程序访问网络。传输层同时从几个用户接收数据，然后把数据发送给下一个较低的层。,36,2019-6-6,6.4.1 TCP/IP协议的结构模型,4.应用层应用层向用户提供一组常用的应用程序，例如文件传送，电子邮件等。严格来说，应用程序不属于TCP/IP，但就上面所提到的几个常用应用程序而言，TCP/IP制定了相应的协议标准，所以，把它们也作为TCP/IP的内容。当然用户完全可以根据自己的需要在传输层上建立自己的专用程序，这些专用程序要用到TCP/IP，但却不属于TCP/IP，

33、在应用层，用户调用访问网络的应用程序，该应用程序与传输层协议想配合，发送或接收数据。每个应用程序都应选用自己的数据形式，它可以是一系列报文或字节流，不管采用哪种形式，都要将数据传送给传输层以便交换信息。,37,2019-6-6,6.4.2 IP协议,IP协议位于网络层，是TCP/IP协议集中两个最重要的核心协议之一，IP协议的主要功能包括无连接数据报传送、数据报路由选择以及差错处理（网际控制报文协议）等3个部分。1.无连接数据报传送如前所述，TCP/IP协议是为了包容各种物理网络技术而设计的，而这种包容性主要体现在IP层。IP协议是无连接的，所谓“无连接”是指双方在进行数据通信之前，不需要先建

34、立好连接。IP协议向TCP协议所在的传输层提供统一的IP数据报，这是TCP/IP协议应用于异种网互联的最重要一步。,38,2019-6-6,6.4.2 IP协议,各种物理网络技术，例如以太网、令牌环网和分组交换网等在数据链路层所传输的基本数据单元称为“帧”。各种帧格式和地址格式等，随物理网络的不同而异。IP协议不但把不同格式的物理地址转换为IP地址，而且把各种不同的“帧”都统一转换成IP数据报之后，这些“帧”的差异对上层协议边不复存在，如图6.5所示。这种转换的意义是非常重要的，正是通过这一转换，才实现在互联网络中达到屏蔽低层细节而提供一致性的目的。,39,2019-6-6,6.4.2 IP协

35、议,40,2019-6-6,6.4.2 IP协议,为了把Internet上的分组与其他一般网络的分组区别开来，可以把遵从IP协议规范的分组称为“IP数据报”。当一个数据报在Internet中从一台计算机向另一台计算机传送时，该数据报是沿着一条实际的物理路径传递的。它或者通过一个实际的网络，或者经过一个路由器进入另一个网络，最后到达目的地。当IP数据报从一台计算机所在的网络发送出去，经过网络传送到另一台计算机时，该计算机便将该分组“打开”，取出其中的IP数据报，检查该分组的目的地址并决定如何处理。假如网络分组是通过一个路由器，而路由器认为该数据报必须送往另一个网络时，它就会产生一个新的网络分组，

36、并将数据报装在其中，再发送出去，直至到达目的地。,41,2019-6-6,6.4.2 IP协议,2.数据报的路由选择数据报路由选择是IP协议最主要的功能之一。如果把IP数据报格式看成IP协议静态特性的话，而数据报传输机制便可以看作IP协议的动态特性，那么数据报的路由选择便是IP协议的操作特性。路由选择也称为“寻径”，它是分组交换系统的一个重要概念，指寻找一条将分组从信息源端传往信宿端的传输过程。在TCP/IP协议中，路由选择是由IP层来完成的。,42,2019-6-6,6.4.2 IP协议,数据报路由选择的概念IP层担负着屏蔽物理网络技术细节的任务，它提供一种独立与物理网络的路由选择机制。实际

37、上，路由选择可以分为两个层次：一个是直接路由选择，由物理网络负责完成；另一个是间接路由选择，由IP协议完成。这里讨论的是间接路由选择的问题。,43,2019-6-6,6.4.2 IP协议,IP地址与路由表IP数据报路由选择采用表驱动方式，在Internet网的各主机和路由器上都包含一个路由表（routing table），指明去往某信宿端应该采用哪一条路径。一个路由表由两部分组成，如图6.7所示。,44,2019-6-6,6.4.2 IP协议,图6.6 路由选择对象的转换,45,2019-6-6,6.4.2 IP协议,路由表中的“信宿地址”，应当包括两台通信主机的所有可能的信宿路径。根据网间网

38、的抽象结构，IP层通过间接路由选择，负责把数据报传送到通向信宿主机的相邻路由器，然后相邻路由器再通过直接路由选择将数据报传送给信宿主机。间接路由选择将数据报传送到通向信宿主机的相邻路由器就算完成任务，不必关心如何去往具体的某台信宿主机。根据最短路径原则，从某信源到另一网络上的各主机的路径无疑应当是相同的。路由表中的网络地址将代表该网络中各主机的地址，以网络的路径代表该网络中哥主机的路径，无疑将减少路由表的规模，因为网络数远远少于主机数。,图6.7 路由表,图6.7 路由表,46,2019-6-6,6.4.3 TCP协议,IP协议虽然提供了使计算机能够将分组从信源地址传送到信宿地址的发送和接收方

39、法，但IP协议并没有解决诸如数据报丢失或顺序传递等问题。TCP协议位于传输层，它解决了IP协议不能解决的问题。TCP协议是面向连接的，所谓“连接”，是指进行数据通信之前，通信的双方必须先建立连接，才能进行通信。而在通信结束以后，终止它们的连接。显然，面向连接的服务具有高可靠性，这正是TCP协议的特点。TCP协议建立在IP协议之上，而IP协议是无连接的不可靠协议，它不能提供任何可靠性保证机制。所以，TCP协议的可靠性完全由自身实现。TCP协议采取了确认、超时重发、流量控制和拥塞控制等各种可靠性技术和措施。总之，TCP协议向应用层提供面向连接的服务，确保网络上所发送的数据报可以完整地被接收。一旦数

40、据报被破环或丢失，则由TCP协议负责将其重新传输，这些工作均不需要应用层的协议参与解决。因此，IP协议与TCP协议两者结合在一起，提供了一种在Internet上传输数据的可靠方法。,47,2019-6-6,6.4.3 TCP协议,由TCP协议实现数据可靠传输Internet使用的分组交换系统，需要传输控制协议TCP（transmission control protocol）来保证数据的可靠传输。TCP协议解决了在分组交换系统中可能出现的几个问题：如果路由器由于过多的数据报而超载，则必须将一些数据报丢弃，结果某些数据报在Internet上传输时就有可能丢失。TCP软件将自动检测丢失的数据报，并

41、且解决这一问题。Internet的内部结构是十分复杂的，一个数据报在传递过程中，可以通过多条路径到达目的地。往往由于路径不同，一些数据报会以一种与它们发送时不同的顺序到达目的地。由TCP软件负责自动检测到达的数据报，并且将它们按原来的顺序加以排列。往往由于网络硬件的故障而导致数据报出现重复，这样一来，一个数据报就可能有多个副本到达目的地。TCP软件便自动检测重复的数据报，并且只接收最先到达的数据报。,48,2019-6-6,6.4.3 TCP协议,TCP协议自动进行重发的功能许多计算机通信协议均采用超时重发机制，即在时钟超时之前，“确认”还未到达，则重发数据。但是，对于Internet来说，传

42、输数据的情况比较复杂，有的信宿计算机距离信源计算机很近（例如在同一幢大楼内），那么，TCP软件在重发数据之前，只需等待一个很短的时间。但有的信宿计算机离发送数据的信源计算机可能很远（例如，在另一个国家），此时，TCP软件在重发之前，需要等待较长的时间。另外，在Internet上，还可能出现因为传送数据报多少不同，而使数据传输速度减慢或加快的情况，此时超时的时间值也有变化。TCP软件具有针对上述各种复杂情况而自动调整超时值的能力，这对Internet的成功起了决定性的作用。,49,2019-6-6,6.4.3 TCP协议,用户数据报协议（UDP）UDP（user datagram protoco

43、l）协议位于传输层，是一个面向无连接的协议。UDP协议也是建立在IP协议之上，与IP协议一样提供无连接的数据报传输。但是，它增加了提供协议端口的能力，以实现对应用层的服务。由于UDP协议是面向无连接的，因此它不可靠，也不提供错误恢复能力。但是UDP协议的特点是效率高，并且比TCP协议要简单得多。UDP协议的格式也比TCP协议简单。在实际应用中，它经常被应用在事物型的数据传输场合。因为一次事物一般只有一来一回两次交换，如果为此而建立和拆除连接，其开销是很大的，在这种情况下，UDP协议就显得十分有效。即便由于报文丢失而进行重传，其开销也比TCP协议小。,50,2019-6-6,6.5 Intern

44、et的客户机/服务器模式,在Internet上的应用程序多种多样，而且在使用方法上有明显的差别，但是实现这些服务的软件都遵从一种单一的“客户机/服务器”模式工作。Internet上使用的客户机/服务器计算模式，英文为client/server，其基础就是分布式计算。这种计算模式的思想很简单，Internet上的某些计算机为其他计算机提供一种可以访问的服务。Internet上使用的这种客户机/服务器计算模式，由以下两方面来实现。,51,2019-6-6,6.5.1 客户机/服务器计算模式,1.计算机之间的通信是双方程序间的通信计算机之间的通信，本质上是双方程序间的通信。也就是说，在一台计算机上运

45、行的程序，使用通信软件与另一台计算机上的程序建立连接并交换信息。正因为是程序之间的通信，所以，才使一台计算机与其它计算进行多个会话成为可能。在Internet上，两个程序之间的通信必须使用TCP/IP协议，但是，TCP/IP协议本身并不生成或者运行应用程序。Internet能够将数据从一个地方传送到另一个地方，但是它并不能自动启动接收端机器上的程序。在某种意义上，Internet类似于一个电话系统，允许一个应用程序呼叫另一个应用程序，但是被呼叫的应用程序在通信之前必须对呼叫方做出应答。因而，一个应用程序，只有在另一个应用程序与其建立连接之前已经开始运行，并且同意对方做出应答的情况下，两个应用程

46、序才能进行通信。,52,2019-6-6,6.5.1 客户机/服务器计算模式,2.一台计算机可以运行多个程序虽然大多数计算机只有一个CPU，但是操作系统通过在应用程序之间快速切换CPU，可以保证计算机同时有多个程序运行。也就是说，CPU运行一个应用程序很短时间后，便切换到另一个应用程序运行很短时间，以此类推。由于计算机的CPU可以在一秒钟内执行几百万条指令，因此，计算机在多个应用程序之间不断切换CPU的运行方式，用户是感觉不到的。在用户看来，所有程序都在不断地运行着。这正是服务器可以同时向多个客户机提供服务的原因。许多Internet服务使用同一个应用程序的多个副本，允许多个用户同时访问该服务

47、。例如，一台计算机可以同时从多台计算机中接收传来的电子邮件并进行存储。因此，该计算机创建接收电子邮件的应用程序的多个副本，每个发送电子邮件的应用程序与接收方应用程序的一个副本进行通信。由于CPU可以在这么多应用程序的副本之间进行快速切换，因此，所有信件的传递看上去都是同时进行的。,53,2019-6-6,6.5.2 客户机与服务器,参与通信的计算机可以分为两类，一类是提供服务的程序，属于服务器；另一类是访问服务的程序，属于客户机。1.客户机通常，使用Internet来服务的用户运行客户软件。例如，以后将要介绍的诸如Internet Explorer软件、E-mail软件和FTP软件等都是工作在

48、用户端的客户软件。客户机使用Internet与服务器通信时，对于某些服务来说，客户机利用客户软件与服务器进行交互，生成一个请求，并通过网络将请求发送到服务器，然后等待回答。,54,2019-6-6,6.5.2 客户机与服务器,服务器服务器则由另一些更为复杂的软件组成，它在受到客户机发来的请求之后，便要分析其请求，并给予回答，回答的信息（数据报）也通过网络发到客户机。客户机收到回答信息以后，再将结果显示给用户，其简单过程，如图6.8所示。与客户软件不同，服务器的程序必须一直运行着，随时准备好接收请求，客户机可以在任何时候访问服务器。,55,2019-6-6,6.5.2 客户机与服务器,图6.8

49、客户机/服务器模式,56,2019-6-6,6.5.2 客户机与服务器,3.客户机与服务器的可交互性客户机/服务器是指将需要处理的工作分配给客户端。客户机和服务器并没有一定的界限，必要时二者角色可以互换。在一项工作的处理过程中，根据需求随时确定双方的客户机或服务器角色。在同一项工作中，客户机是提出服务请求的一方，服务器是提供服务的一方。也就是说，只要答应对方的请求，且提供相应服务者即为服务器。,57,2019-6-6,6.5.2 客户机与服务器,4.客户机/服务器方式的主要有点(1)提高了工作的效率在主从式的结构中，客户端负责与使用者的交谈，并向服务器提出请求，服务器负责处理相关的交互操作，为

50、客户端提供服务。在客户机/服务器模式中，将工作的负担交给客户端和服务器分别处理，减轻了服务方的负担，从而进一步提高了工作效率。(2)提高了系统的可扩充性采用客户机/服务器模式，使用开放式的设计，可以不限于特定的硬件，主从双方可以根据格子的具体状况，配置各自独立的设备，不论设备的优劣，只需具备各自独立的功能即可，可以根据各自的所需，分配各自的工作，进一步降低成本,58,2019-6-6,6.6 Internet在中国的发展,Internet在中国的发展起点比较晚，但发展速度比较快。根据中国互联网络信息中心资料记载，早在1986年，北京市计算机应用技术研究所启动中国学术网（Chinese Acad