3.3 Internet技术

 

3.3  Internet技术

3.3.1  Internet概述

Internet的应用范围由最早的军事、国防，扩展到美国国内的学术机构，进而迅速覆盖了全球的各个领域，运营性质也由科研、教育为主逐渐转向商业化。

在科学研究中，经常碰到“种瓜得豆”的事情，Internet的出现也正是如此。与很多人的想象相反，Internet并非某一完美计划的结果，Internet的创始人也绝不会想到它能发展成目前的规模和影响。在Internet面世之初，没有人能想到它会进入千家万户，也没有人能想到它的商业用途。

从某种意义上，Internet可以说是美苏冷战的产物。在美国，20世纪60年代是一个很特殊的时代。20世纪60年代初，古巴核导弹危机发生，美国和原苏联之间的冷战状态随之升温，核毁灭的威胁成了人们日常生活的话题。在美国对古巴封锁的同时，越南战争爆发，许多第三世界国家发生政治危机。由于美国联邦经费的刺激和公众恐惧心理的影响，“实验室冷战”也开始了。人们认为，能否保持科学技术上的领先地位，将决定战争的胜负。而科学技术的进步依赖于计算机领域的发展。到了20世纪60年代末，每一个主要的联邦基金研究中心，包括纯商业性组织、大学，都有了由美国新兴计算机工业提供的最新技术装备的计算机设备。计算机中心互连以共享数据的思想得到了迅速发展。

美国国防部认为，如果仅有一个集中的军事指挥中心，万一这个中心被原苏联的核武器摧毁，全国的军事指挥将处于瘫痪状态，其后果将不堪设想，因此有必要设计这样一个分散的指挥系统——它由一个个分散的指挥点组成，当部分指挥点被摧毁后其他点仍能正常工作，而这些分散的点又能通过某种形式的通信网取得联系。1969年，美国国防部高级研究计划管理局（Advanced Research Projects Agency，ARPA）开始建立一个命名为ARPAnet的网络，把美国的几个军事及研究用计算机主机连接起来。当初，ARPAnet只连接4台主机，从军事要求上是置于美国国防部高级机密的保护之下，从技术上它还不具备向外推广的条件。

1983年，ARPA和美国国防部通信局研制成功了用于异构网络的TCP/IP协议，美国加利福尼亚伯克莱分校把该协议作为其BSD UNIX的一部分，使得该协议得以在社会上流行起来，从而诞生了真正的Internet。

1986年，美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF）利用ARPAnet发展出来的TCP/IP的通信协议，在5个科研教育服务超级计算机中心的基础上建立了NSFnet广域网。由于美国国家科学基金会的鼓励和资助，很多大学、政府资助的研究机构甚至私营的研究机构纷纷把自己的局域网并入NSFnet中。那时，ARPAnet的军用部分已脱离母网，建立自己的网络——Milnet。ARPAnet——网络之父，逐步被NSFnet所替代。到1990年，ARPAnet已退出了历史舞台。如今，NSFnet已成为Internet的重要骨干网之一。

1989年，由CERN开发成功WWW，为Internet实现广域超媒体信息截取/检索奠定了基础。

到了20世纪90年代初期，Internet事实上已成为一个“网中网”——各个子网分别负责自己的架设和运作费用，而这些子网又通过NSFnet互联起来。由于NSFnet是由政府出资，因此，当时Internet最大的老板还是美国政府，只不过在一定程度上加入了一些私人小老板。

Internet在20世纪80年代的扩张不但带来量的改变，同时亦带来质的某些改变。由于多种学术团体、企业研究机构，甚至个人用户的进入，Internet的使用者不再限于计算机专业人员。新的使用者发觉，加入Internet除了可共享NSFnet的巨型机外，还能进行相互间的通信，而这种相互间的通信对他们来讲更有吸引力。于是，他们逐步把Internet当作一种交流与通信的工具，而不仅仅是共享NSFnet巨型机的运算能力。

在20世纪90年代以前，Internet的使用一直仅限于研究与学术领域。商业性机构进入Internet一直受到这样或那样的法规或传统问题的困扰。事实上，像美国国家科学基金会等曾经出资建造Internet的政府机构对Internet上的商业活动并不感兴趣。

1991年，美国的三家公司分别经营着自己的CERFnet、PSInet及Alternet 网络，可以在一定程度上向客户提供Internet联网服务。他们组成了“商用Internet协会”（CIEA），宣布用户可以把它们的Internet子网用于任何的商业用途。Internet商业化服务提供商的出现，使工商企业终于可以堂堂正正地进入Internet。商业机构一踏入Internet这一陌生的世界就发现了它在通信、资料检索、客户服务等方面的巨大潜力。于是，其势一发不可收拾。世界各地无数的企业及个人纷纷涌入Internet，带来Internet发展史上一个新的飞跃。

Internet目前已经联系着超过160个国家和地区、4万多个子网、500多万台计算机主机，直接的用户超过5000万，成为世界上信息资源最丰富的计算机公共网络。

20世纪90年代初，中国作为第71个国家级网加入Internet，目前，Internet已经在我国开放，通过中国公用互联网络（CHINANET）或中国教育科研计算机网（CERNET）等都可与Internet联通。只要有一台微机，一部调制解调器和一部国内直拨电话就能够很方便地享受到Internet的资源；这是Internet逐步走入普通人家的原因之一；原因之二是其友好的用户界面、丰富的信息资源、贴近生活的人情化感受使非专业的家庭用户既做到应用自如，又能大饱眼福，甚至利用它为自己的工作、学习、生活锦上添花，真正做到“足不出户，可成就天下事，潇洒作当代人”。

3.3.2  IP地址与域名

1．IP地址

为了使联入Internet的众多计算机主机在通信时能够相互识别，Internet中的每一台主机都分配有一个唯一的32位地址，该地址称为“IP地址”，也称作网际地址。IP地址由4个数组成，每个数可取值0～255，各数之间用一个点号“.”分开，例如：

  201.86.1.68

实际上，每个IP地址是由网络号和主机号两部分组成的。网络号表明主机所连接的网络，主机号标识了该网络上特定的那台主机。如：上例中201.86是网络号，1.68是主机号。

IP地址有三种基本类型，由网络号的第一组数字来表示。

A类地址的第一组数字为1～126。注意，数字0和127不作为A类地址，数字127保留给内部回送函数，而数字0则表示该地址是本地宿主机，不能传送。

B类地址的第一组数字为128～191。

C类地址的第一组数字为192～223。

例如：上例的网络号是201.86，它的第一组数字为201，因此201.86.1.68是C类地址。而159.203.221.199则是B类地址。

目前IP地址资源较紧张，向Internet亚太中心能申请到的大多是C类地址。

2．域名

IP地址是以数字来代表主机的地址，比较难记。为了使用和记忆方便，也为了便于网络地址的分层管理和分配，Internet采用了域名管理系统（Domain Name System），入网的每台主机都具有类似于下列结构的域名：

    主机号.三级域名.二级域名.顶级域名

加入Internet的各级网络依照域名管理系统的命名规则对本网内的主机命名和分配网内主机号，并负责完成通信时域名到IP地址的转换。对使用者来说，绝大部分情况可以不使用IP地址，而直接使用域名，Internet上的服务系统自动地转为IP类型的地址。

Internet的顶级域名由Internet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Internet的每一台主机分配唯一的IP地址。

顶级域名（区域）有两种主要的类型：

·    机构名称

·    地理名称

如果顶级域名有3个字母，那么它是一个机构名称，这3个字母的代码标明机构的类型，如表3-2所示。

表3-2  机构名称及其字母代码

如果顶级域名是2个字母，那么它是一个地理名称。这2个字母的代码确定了某个国家或地区。部分地理区域名称如表3-3表示。

表3-3  部分地理区域名称及其字母代码

有经验的用户在通过Internet查询信息时，根据得到的信息资源的网络域名就能判定该资源所在的国别或地区，甚至还能判断出提供该资源的机构。

3．中国的域名体系

中国互联网络信息中心（CNNIC）负责管理中国顶级域名cn。

中国互联网络的二级域名分为“类别域名”和“行政区域名”两类。“类别域名”是纵向域名，表示各单位的机构，全国各单位都可以作为三级域名登记在相应二级域名下。目前有6个“类别域名”，如表3-4所示。

表3-4  我国的类别域名及其机构类型

“行政区域名”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。目前有34个“行政区域名”，如表3-5所示。

表3-5  我国的行政区及其域名

从2003年3月开始，允许在.cn下直接注册二级域名。二级域名就是用户直接在我国国家顶级域名.cn下选择注册域名的形式。这是目前国际上比较普遍采用的一种域名形式，如gb163.cn就是中国互联网络信息中心的二级域名。注册二级域名的优点是：简短、更易于记忆并且能够突出体现中国概念。

3.3.3  Internet接入技术

接入技术也称“最后一公里”技术，表示从最终用户到本地电信服务商之间的一段连接。

1．PSTN拨号

PSTN（Public Switched Telephone Network），就是传统的电话交换网络，是目前全球最普及的电话网络。通过电话拨号接入Internet的方式，通常称其为拨号IP方式。用拨号IP方式进入Internet时，需要一台普通Modem（调制解调器），用户的计算机与接入设备连接，该接入设备不是一般的主机，而是称为接入服务器（Access Server）的设备，同时在用户计算机与接入设备之间的通信必须使用专门的通信协议题SLIP或PPP。

以拨号上网的方式接入Internet，对用户来说投资较少，是一般家庭及个人用户常用的接入方式，但其接入速度受电话线及相关接入设备的硬件条件限制，远远不能满足网络多媒体服务的高带宽要求，逐渐被更好的、更快速的接入方式所代替。

2．ISDN接入技术

ISDN（Integrated Service Digital Network，综合业务数字网），通常称为“一线通”，又称窄带综合业务数字网业务（N-ISDN）。它是在现有电话网上开发的一种集语音、数据和图像通信于一体的综合业务形式。它采用数字传输和数字交换技术，利用一条ISDN用户线路，就可以在上网的同时拨打电话、收发传真，就像两条电话线一样。

采用ISDN技术接入Internet，用户就可以得到最高128Kbps的接入速率。我国ISDN网的建设，大多是在PSTN基础上叠加建网，即在PSTN交换机上增扩ISDN功能。所以ISDN接入可以像普通电话线接入方式一样简便廉价。

3．ADSL接入技术

ADSL又称非对称数字用户线，是DSL家族系列技术（HDSL、VDSL、IDSL等）中应用最广的一种。它的最大好处是利用现有的电话双绞线作为传输介质，因此成本较低；接入带宽却相对电话线传输的PSTN（目前最高115.2Kbps）快了许多，从局端到用户的下行速率理论上可达7Mbps～8Mbps，实际使用的下行速率一般为1.5Mbps～2Mbps，从用户到局端的上行速率为640Kbps，这也比PSTN有了很大提高；ADSL的非对称性与终端用户的网络访问特点是相一致的，个人用户多数应用都是以客户方式从网上去获取数据，如WWW、FTP，只在个别时候才向网络大量发送数据，如发送附带多媒体信息的E-mail，因此下行数据量大、上行数据量小，也为非对称方式。

采用ADSL技术接入Internet，只需在用户端安装一台ADSL Modem和一只电话分离器，用户线路不用改动，极为方便，是目前使用很广泛的一种接入Internet的方式。

4．DDN接入技术

DDN（Digital Data Network，数字数据网）是利用数字传输通道（光纤、数字微波、卫星）和数字交叉复用节点组成的数字数据传输网，可以为用户提供各种速率的高质量数字专用电路和其他新业务，以满足用户多媒体通信和组建中高速计算机通信网的需要。

DDN区别于传统的模拟电话专线，其显著特点是采用数字电路，传输质量高、时延小，通信速率可根据需要选择；电路可以自动迂回，可靠性高；一线可以多用，既可以通话、传真、传送数据，还可以组建会议电视系统，开放帧中继业务，做多媒体服务，或组建自己的虚拟专网，设网管中心，由用户管理自己的网络。

通过DDN方式入网，实际上用户首先接入CHINADDN——由邮电部门经营管理的中国公用数字数据网，然后通过其接入Internet。目前，CHINADDN网络已覆盖到全国所有省会城市、绝大部分和部分县城，可以提供市内、国内和国际DDN的各种服务。

使用DDN方式接入，用户入网方式灵活。用户可以通过模拟专线（用户环路）和调制解调器入网，这种方式适用于大部分用户（尤其是光纤未到户的用户），但通信速率受用户入网距离的限制，最高可达2.048Mbps。另外，用户还可以通过光纤电路入网，这适用于光纤到户的用户，通信速率可灵活选择。

DDN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有机地结合在一起，提供了高速度、高质量的通信环境，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，因此在多种接入方式中深受广大客户的青睐。

5．GPRS接入技术

GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）相对原来GSM的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS是分组交换技术。由于使用了“分组”的技术，用户上网可以免受断线的痛苦。使用GPRS上网的方法与WAP并不同，用WAP上网就如在家中上网，先“拨号连接”，而上网后便不能同时使用该电话线，但GPRS就较为优越，下载资料和通话是可以同时进行的。从技术上来说，如果单纯进行语音通话，不妨继续使用GSM，但如果有数据传送需求时，最好使用GPRS，它把移动电话的应用提升到一个更高的层次。同时，发展GPRS技术也十分“经济”，因为它只需对现有的GSM网络进行升级即可。GPRS的数据传输速度达到了115Kbps。除了速度上的优势，GPRS还有“永远在线”的特点，即用户随时与网络保持联系。GPRS的用途十分广泛，包括通过手机发送及接收E-mail，在Internet上浏览等。

6．CDMA接入技术

CDMA（Code-Division Multiple Access，码分多址分组数据传输技术）被称为第2.5代移动通信技术。目前采用这一技术的市场主要在美国、日本、韩国等，全球用户达9500万。CDMA与GSM一样，也是属于一种比较成熟的无线通信技术。与GSM不同的是，CDMA并不给每一个通话者分配一个确定的频率，而是让每一个频道使用所能提供的全部频谱。因此，CDMA数字网具有以下几个优势：高效的频带利用率和更大的网络容量、简化的网络规化、通话质量高、保密性强等。基于宽带技术的CDMA使得移动通信中视频应用成为可能。

7．3G通信技术

业界通常将移动通信分为三代。第一代是模拟的无线网络，第二代是数字通信，第三代是分组型的移动业务，称为3G（3rd Generation的缩写）。

3G是将无线通信与Internet等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、视频会议、电子商务等多种信息服务。为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2M/s、384K/s以及144K/s的传输速度。

3.3.4  Internet的功能与应用

Internet是个庞大的互联系统，其上的资源非常丰富，涉及到人们从事的各个领域、行业及社会公共服务等方面，包括自然科学、社会科学、技术科学、农业、气象、医学、军事等各个领域和专业，社会、经济、教育和文化等各种组织团体以及社会公共服务等。通过Internet可获得各式各样的服务，这些服务都是通过Internet的基本功能来实现的。

1．E-mail

E-mail（Electronic Mail，电子邮件）是利用计算机网络交换的电子媒体信件。它是随计算机网络而出现的，依靠网络的通信手段实现普通邮件信息的传输。计算机网络通过E-mail系统来传送与管理E-mail。每一种网络，包括局域网和广域网在内，通常都有自己的E-mail系统。Internet作为全球范围内各种网络的联网，在其上能够使用许多网络系统的E-mail系统。

E-mail通信是计算机网络通信的一部分，与一般邮件相比，它具有许多独具的优点：可以用先进的计算机工具书写、编辑或处理E-mail；它提供一种简易、快速的方法，使每个人能通过伸向世界各地的Internet同任何其他人或小组通信；邮件传递不仅准确快捷，而且不受时间和用户计算机状态的限制；E-mail除能代替一般邮件功能外，还可广泛用于各种信息交流和消息传播的领域；E-mail的收发与管理可以利用非常简便和有效的工具等。

E-mail服务通常是计算机网络中应用最广泛和使用最频繁的一项服务。由于它的使用，加速了世界范围内的数据交换和信息传播。

2．WWW

WWW（World Wide Web，俗称“万维网”）是一个基于超文本（Hypertext）方式的信息检索服务工具。它将位于全世界Internet网上不同地点的相关数据信息有机地编织在一起，WWW 提供友好的信息查询接口：用户仅需提出查询要求，而到什么地方查询及如何查询则由WWW自动完成。因此，WWW是世界范围的超级文本服务：只要操纵计算机的鼠标器，就可以通过Internet从全世界任何地方调来所希望得到的文本、图像（包括活动影像）和声音等信息。通过使用WWW，一个不熟悉网络使用的人也可以很快成为Internet的行家。

WWW是目前Internet为人们提供的最主要的信息服务项目，它用非常友好的图形界面，简单方便的操作方法，以及图文并茂的显示方式，使人们可以在Internet各网站之间漫游，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。

3．FTP

FTP（File Transfer Protocol）是在Internet网络上最早用于传输文件的一种通信协议，通常也就把采用这种协议传输文件的应用程序称为FTP。FTP经过不断的改进和发展，已成为Internet上普遍应用的重要信息服务工具之一。尽管FTP的最初设计是从一般网络文件的传输角度出发的，但至今它已用于从Internet网络上获取远程主机的各类文件信息，包括公用程序、源程序代码、可执行程序代码、程序，说明文件、研究报告、商业情报、科技论文、数据和图表，等等。

从根本上说，FTP的功能是在Internet上各种不同类型的计算机系统之间按TCP/IP协议传输各类文件。使用FTP的用户能够使自己的本地计算机与远程计算机（一般是FTP的一个服务器）建立连接，通过合法的登录手续进入该远程计算机系统。这样，用户便可使用FTP提供的应用界面，以不同方式从远程计算机系统获取所需文件，或者从本地计算机对目标计算机发送文件。对于在各种不同领域工作的人来说，FTP是一个开放的非常有用的信息服务工具，可用来在全世界范围内进行信息交流。

4．Telnet

Telnet通常被译为“远程登录”，是一个利用Telnet协议与另一台计算机通信，从而使本地主机或终端成为远程计算机的终端的程序。远程登录是Internet提供的基本服务之一，它允许用户在本地机器上对远方节点进行账号注册，注册成功后，可以把本地机器看作是远方节点的一个普通终端，用户可以同远方节点上的其他用户一样使用远方机器上的软、硬件资源。

5．Usenet

Usenet新闻组是一个利用Internet提供“专题讨论”的服务，讨论所涉及的问题包罗万象，参与讨论的人可以是世界上任何一个接入Internet的用户。由于讨论场所根据不同的主题划分极为细致的讨论区域，从而就形成了不同的“新闻讨论组”。

6．其他

Internet上有聊天室，远隔千万里的网友们可以相会在网上实时聊天。如果不喜欢敲键盘，可以拿起麦克风，用Internet打长途。如果想看看远在天边的网友长什么样子，那就装上摄像头吧。通过Internet的实时服务软件，何止聊天、看电影、玩游戏、听音乐会、远程会诊……当今技术的发展已远远超过人们的想象。

Internet发展迅猛，提供的服务在不断增加，应用领域也在不断扩大。一方面，Internet提供了极为便捷的科研交流环境，各个领域研究者纷纷用它公布自己的设想和成果或从网上寻找信息获得灵感；另一方面，由于它连接着大量的用户，并且是用户们交流信息的场所，就必然隐藏着大量的商机，也就必然要引起人们极大的商业兴趣。

利用Internet的丰富资源主要可进行信息传播与交流、通信联络和信息交换、开展专题讨论和进行信息查询。

（1）信息传播与交流。各类用户都可以把各种信息任意输入Internet网中，互相交流传播。Internet已逐渐成为世界上最大的广告系统、信息网络和新闻媒体。目前各国正在Internet上举行Internet环球博览会，参展者可以是政府部门、企业、各种组织甚至个人，是一个纯属网上交流的博览会。同时，Internet除用于商业应用外，还被许多国家的政府、政党、团体用于进行政治宣传等。

（2）通信联络和信息交换。Internet用户之间可利用E-mail替代传统的信件或传真进行通信往来，省时省钱。同时在许多地区，用户还可以在Internet上通电话，召开电话会议，用HTTP进行信息与资料的传输和交换等。

（3）开展专题讨论。一些相同专业、行业或兴趣相投的Internet用户可在网上就某个专题进行自由讨论，论文可长期存储在网上，供人调阅或补充。

（4）进行资料检索。由于大量用户不停地向网上输入各种资料，许多国家的著名数据库和信息系统纷纷上网，使得Internet成为目前世界上资料最多、门类最全、规模最大的信息资源库，用户可在其上检索所需的信息。目前Internet已成为世界许多研究和情报机构的重要信息来源。

Internet已成为全球最大的信息资源基地，是人类巨大的财富。大到天文地理、小到衣食起居，人们都可以从中获取所需的信息。同时，经过二十多年的发展，Internet已逐步渗透到人类生活的各个领域，如政治军事、电子商务、教学科研、新闻媒体、医疗卫生、休闲娱乐等等，影响并改变着人类的工作及生活方式。