5.2Internet及其作用

5.2.1Internet概述

       Internet称为互联网，又称英特网，始于1969年的美国ARPANET（阿帕网），是全球性的网络。

       互连网指的是两个或多个不同类型的网络通过路由器等网络设备连接起来，形成一个更大的网络结构。互连网可以是任何大小和范围的网络集合，它可以是私有的、内部的或者局部的，不是全球范围的。

       目前，我们的连接的计算机网络是这样的：局域网 → 城域网 → 国家广域网（互连网） → 每个国家的互连网相互连接（最大的广域网，互联网）。

       在这里面，一般情况下局域网里面的路由器配置局域网为私网，然后局域网连接到城域网里面，私网通过一种技术接入到了公网，达到你可以访问公网，公网访问不了你。但是有些局域网里面的路由器配置为公网，直接和公网接入，是因为其业务的特殊需求。

5.2.2IP地址

       IP 地址（Internet Protocol Address，为网际协议地址）是 IP 协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异，Internet中的任何一台计算机或路由器都必须有一个全球唯一的 IP 地址。

       IP地址属于网络层。

       IPv4地址的编制方法经历了如下三个历史阶段：

       我们只学习分类编址。

       1.IP 地址书写格式

       目前所使用的 IP 地址的版本为 IPv4，它由 32 位二进制构成，占 4 个字节。为了方便用户理解和记忆，采用带点的十进制标记法，将每个字节的 8 位二进制数值，用一个十进制数值表示，数值中间用“.”隔开。

       例如，二进制 IP 地址“11001010 11001010 00010110000000001”用十进制标记法表示为“202.202.44.1”。       

       2.IP 地址组成

       最初设计互联网时，为了便于寻址以及层次化构造网络，每个 IP 地址包括网络号和主机号。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络号，网络上的每一个主机(包括网络上工作站，服务器和路由器等)有一个主机号与其对应。

       3.分类编址的IPv4地址

       Internet 委员会定义了 5 种 IP 地址类型以适合不同容量的网络，即 A~E 类，其中 A、B、C三类为基础地址。D、E 类也为特殊地址。D 类为多播地址，E 类保留为今后使用。

类别	十进制（范围）
A类	0.0.0.0~127.255.255.255
B类	128.0.0.0~191.255.255.255
C类	192.0.0.0~223.255.255.255
D类	224.0.0.0~239.255.255.255
E类	240.0.0.0~255.255.255.255

       例如，A类地址 127 专用于测试，不可用于其他用途。如果某计算机发送信息给 IP 地址为 127.0.0.1 ~127.255.255.255的主机，则此信息将传送该计算机本身。

       4.子网掩码

       子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。如表所示为子网掩码及对应的IP地址类型格式。

类别	子网掩码	IP地址（二进制）
A类	255.0.0.0	网络地址（8位）	主机地址（24位）
B类	255.255.0.0	网络地址（16位）	主机地址（16位）
C类	255.255.255.0	网络地址（24位）	主机地址（8位）
D类		多播地址
E类		保留为今后使用

       ① A类地址网络地址8位，最高位均为0，A类地址网络数个（0和127有特殊用途），主机数最多，适合大型网络。

       ② B类地址网络地址16位，最高两位为10，主机数最多，适合中型网络。

       ③ C类地址网络地址24位，最高三位为110，主机数最多，适用于主机数量不超过254的小型网络。

       5.私有地址

       私有地址也称为内网地址或局域网地址，当私有网络内的主机要与位于公网上的主机进行通信时必须经过网络地址转换，将其私有地址转换为合法公网地址才能对外访问。

网络类别	地址段	网段数（子网数）
A类	10.0.0.0~10.255.255.255	1
B类	172.16.0.0~172.31.255.255	16
C类	192.168.0.0~192.168.255.255	256

       地址段就是说，这些属于哪些网络类别。网段数，就是说可以划分多少个子网。

       6.IPv4有关计算

       相关间题:已知某网段下主机的IP地址和子网掩码,求出对应网络允许分配的主机数,网络地
广播地址和IP地址的范围。

       求解方法:

       (1)当前网络允许分配的主机数

       (n为IP地址主机号的二进制位数或子网掩码末尾0的个数)。

       (2) 当前网络地址

       将IP地址和子网掩码转为二进制，进行逻辑与运算（或将IP地址转为二进制，主机号变为0）。

       (3) 当前广播地址

       得到的二进制网络地址的主机位部分变为1。

       (4) 当前网络IP地址范围

       除掉网络地址（主机号全为0时）和广播地址（主机号全为1时），保留中间的可用地址段。

       例1 已知IP地址为192.168.10.24，子网掩码为255.255.255.0。求该IP地址所对应的网络允许分配的主机数、网络地址、广播地址和IP地址的范围。

       IP地址：11000000 10101000 00001010 00011000 （192.168.10.24）
       子网掩码：11111111 11111111 11111111 00000000 （255.255.255.0）
       逻辑与运算结果：11000000 10101000 00001010 00000000 （192.168.10.0）

       从上述过程看，网络地址即为：192.168.10.0；子网掩码把前面的24位划成了网络号，后面8
位划成了主机号，将得到的二进制网络地址的主机号部分变为1，得到11000000 10101000 00001010 11111111，广播地址即为192.168.10.255；当前网络允许分配的主机数为2^8-2，即254；除去网络地址和广播地址，IP地址范围为192.168.10.1 ~ 192.168.10.254。

       7.IPv6

       由于IPv4地址仅由32位二进制位数构成，能够表示的IP地址数量有限，为了解决IP地址资源紧缺，则逐渐使用由128位二进制位数构成的IPv6地址，它的地址空间是IPv4的2^96倍。

       为了书写简便，通常将IPv6地址转换为其对应的十六进制，每4个分为一组，一共写为8组，每组十六进制数之间用冒号隔开。例如：FE80:0000:0000:0000:AAAA:0000:00C2:0002。

       由于IPv6地址较长，所以书写起来比较麻烦，可以使用“零压缩法”来缩短其长度。如几个连续段位的值都是0，那么这些0就可以简单地以“::”来表示，则上述地址就可以写成FE80::AAAA:0000:00C2:0002。该方法只能简化连续的段位的0，其前后的0都要保留，并且只能用一次。在上例中的AAAA后面的0000就不能再次简化。当然也可以在AAAA后面使用“::”，这样的话前面的12个0就不能压缩了。这个限制的目的是为了能准确还原被压缩的0，不然就无法确定每个“::”代表了多少个0。例如，下列IP地址均是合法的，并且它们等价。

       2001:0DB8:0000:0000:0000:0000:1428:0000
       2001:0DB8:0000:0000::1428:0000
       2001:0DB8::1428:0000

       但2001:0DB8::1428::是非法的，因为这样会不清楚每个压缩中有几个全零的分组。有时也可以将前导的零省略，例如，2001:0DB8:02DE::0E13等价于2001:DB8:2DE:E13。

       5.2.3域名

       由于IP地址不易记忆，所以使用了域名来代替IP地址。域名是由一串用点分隔的字符串组成的Internet上某一台计算机或计算机组的名称，用于在数据传输时标识计算机的电子方位。(有时也称为物理位置)。

       域名是一个IP地址的“面具”，它主要是便于记忆和沟通的一组服务器的地址。(网站、电子邮件、FTP等）。

       1.域名结构

       域名用点号将各级子域名分隔开来，如jsjjc.tongji.edu.cn。域名从右至左分别为顶级域名、三级域名等不同级别，典型的域名结构为主机名，单位名，机构名，国家名。

       2.顶级域名

       顶级域名分为两类：一是国际顶级域名；二是国家顶级域名，用两个字母表示世界各个国家和地区，部分顶级域名如表5-5所示。

国家顶级域名	cn	中国	国际顶级域名	com	盈利性商业机构
	us	美国		edu	教育机构
	jp	日本		gov	政府机构
	hk	中国香港特别行政区		mil	军事组织
	tw	中国台湾地区		ac	科研机构
	de	德国		net	网络机构
	gb	英国		org	非营利性组织

       3.DNS

       将域名翻译成对应的IP地址的翻译系统称为域名系统(Domain Name System，DNS)。它是因特网的一项核心服务，它作为可以将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使人更方便地访问互联网，而不必去记住能够被机器直接读取的IP地址。在域名系统中，存放的是域名和IP地址的对照表。

       4.URL

       URL 也称为统一资源定位器(符)，是可以从互联网上得到的资源的地理位置和访问方法的一种简洁的表达，是互联网上标准资源的地址。互联网上的每个文件都有一个唯一的URL，它包含的信息指出文件的位置以及浏览器应该怎么处理它。

       完整的 URL 由4 部分组成:资源类型(协议)、存放资源的主机名(域名)、端口号、资源具体地址(路径和文件名)，如下所示:

       其中，端口号(是一种特定服务的软件标识)一般省略不写。常见协议默认端口号如下: HTTP 使用80端口，FTP 使用20 和21 端口，Telnet 使用23 端口等。

       5.2.4Internet提供的服务

       Internet为广大用户提供的服务非常多，常见的服务有万维网服务、文件传输服务、远程登录服务、电子邮件服务、电子公告板系统、电子商务、电子政务、信息浏览与检索等。

       1.万维网服务（WWW）

       WWW（World Wide Web，万维网）也称全球信息网，是Internet上应用最广泛的一种服务。它采用超文本和多媒体技术，将不同文件通过关键字建立链接，提供一种交叉式查询方式，解决了 Internet上的信息传递问题。WWW采用客户机/服务器工作模式，用户在客户机上使用浏览器发出访问请求，服务器根据请求向浏览器返回信息。当浏览器和服务器之间交换数据时，使用HTTP协议，为了安全，可使用HTTPS协议。

       2.电子邮件服务（E-Mail）

       在电子邮件系统中，负责电子邮件收发管理的计算机称为邮件服务器，分为发送邮件服务器和接收邮件服务器。

       要使用Internet提供的电子邮件服务，必须先申请电子信箱账号和邮箱地址，电子邮箱地址一般格式为“邮箱名@邮箱所在的主机域名”。

       3.文件传输(FTP)

       FTP服务是一种在两台计算机之间传送文件的服务，采用客户机/服务器工作方式。访问FTP服务器有以下两种方式。

       (1) 匿名方式

       匿名方式不使用账号和密码,如FTP://JSJC.TONGJI.EDU.CN,这种形式相当于使用了公共账号:Anonymous,密码是一个有效的E-mail地址或者Guest。

       (2) 使用账号和密码

       如FTP://Users:[e-mail],其中Users是账号,123456是密码。

       4.其他应用

       （1）即时通信

       即时通信是Internet提供的一种能够即时发送和接收信息的服务。常用的即时通信服务有：腾讯的QQ和微信、MSN、微软的Skype等。

       （2）博客和微博

       博客（Blog），又称为网络日志，是一种通常由个人管理、不定期张贴新的文章的网站，是社会媒体网络的一部分。

       微博（Micro Blog）是一个基于用户关系的信息分享、传播以及获取的平台。用户可以通过微博组建个人社区。

       (3)VPN

       VPN(Virtual Private Network,虚拟专用网络)是一种远程访问技术。什么是远程访问?外地的员工访问单位内网的服务器资源就是远程访问。实现远程访问的一种常用技术就是VPN,即在Internet上架设一个专用网络。        

       (4)远程桌面

       远程桌面(Remote Desktop,RDP)是让用户在本地计算机上控制远程计算机的一种技术。有了远程桌面功能后，用户可以操作远程的计算机，如安装软件、运行程序等，所有的一切都好像是在本地计算机上操作一样。

       5.2.5 接入方式        

       要想访问 Internet 所提供的服务，用户必须通过 ISP（Internet 服务提供商）把自己的计算机接入 Internet。Internet 为公众提供了各种接入方式：ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line，非对称数字用户线）接入、有线电视接入、光纤接入、无线接入、共享接入等。                  

       1.ADSL 入网        

       ADSL 是一种利用电话线和公用电话网接入 Internet 的技术。它通过专用的 ADSL Modem 连接到 Internet。是一种宽带的接入方式，具有下载速率高、上网和打电话兼顾、安装方便等优点。

       2.有线电视接入

       是一种利用有线电视网接入到 Internet 的技术。它通过 Cable Modem（线缆调制解调器）连接有线电视网，进而连接到 Internet，也是一种宽带的 Internet 接入方式，可兼顾上网、模拟节目和数字点播。

       3.光纤接入

       光纤接入（FTTH，光纤到家）是一种以光纤为主要传输媒介的接入技术。用户通过光纤 Modem 连接到网络，再通过 ISP 的骨干网出口连接到 Internet，是一种宽带的 Internet 接入方式。

       4.无线接入方式

       个人计算机或者移动设备可以通过 WLAN 连接到 Internet。在一些校园、机场、饭店、展会、休闲场所等公共场所内，由电信公司或单位统一部署了无线接入点，建立起无线局域网。

       5.共享接入

       前面的接入方式都可以使一台计算机使用一个账号接入 Internet。如果要使一批计算机接入 Internet，而只使用一个账号，这种方式称为共享接入。共享接入通过构建局域网，将能接入 Internet 的计算机与其他计算机连接起来，其他计算机通过共享方式接入 Internet。常见的共享方式是利用路由器接入到 Internet，而其他的计算机或设备只要连接到路由器就能上网了。        

       5.2.6 信息检索

       在WWW上浏览信息是Internet最基本的功能。信息浏览可以分为3个层次:基本使用、搜索引擎、文献检索。        

       1.基本使用

       使用浏览器时,只要在浏览器的地址栏中输入相应的URL或IP地址即可。当用户输入域名访问Web站点时看到的第一个网页称为主页(Home Page)。保存当前网页时要指定保存类型。常用的保存类型有两种。
       ① 网页,全部(.htm;.html)。保存整个网页,网页中的图片被保存在一个与网页同名的文件夹内。

       ② Web档案,单一文件 (*.mht)。把整个网页文字和图片一起保存在一个 mht 文件中。

       2.搜索引擎

       搜索引擎是用来搜索网上资源的工具,国内常用的搜索引擎如表所示。

搜索引擎名称	说明
百度	全球最大的中文搜索引擎
Google	全球最大的搜索引擎
360搜索、搜狗搜索、神马	其他搜索引擎

       3.文献检索

       文献检索是指将文献按一定的方式组织和存储起来,并根据用户的需要找出有关的文献过程。常见文献数据库:中国知网(CNKI)、万方数字资源系统、维普中国科技期刊、IEEE/IEE(IEL)等,这些电子资源以镜像站点的形式链接在校园网上供师生使用,各学校的网络管理部门通常采用 IP 地址控制访问权限,在校园网进入时无须账号和密码。