第2課因特網(wǎng)基礎(chǔ)

1、第2課 因特網(wǎng)基礎(chǔ)本課內(nèi)容因特網(wǎng)概述因特網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展因特網(wǎng)的功能和服務(wù)模式因特網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)因特網(wǎng)編址機(jī)制1計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.1 因特網(wǎng)概述什么是因特網(wǎng)？因特網(wǎng)是在TCP/IP協(xié)議基礎(chǔ)上建立的國際互聯(lián)網(wǎng)。它是“計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”，即將全世界不同國家、不同地區(qū)、不同部門和機(jī)構(gòu)的不同類型的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)在一起，形成一個世界范圍的信息網(wǎng)絡(luò)。2計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.1 因特網(wǎng)概述因特網(wǎng)是全球信息基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，作為全球信息高速公路的雛形，它將全世界范圍內(nèi)幾乎所有國家與地區(qū)的各領(lǐng)域的信息資源聯(lián)為一體，組成一個龐大的電子資源數(shù)據(jù)庫，供全世界的網(wǎng)上用戶共享。它對全人類社會發(fā)展

2、和文明進(jìn)步起到了巨大的推動作用。3計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.2 因特網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展 利奧納德科侖洛克他在其博士論文中最早用排隊論證明分組交換網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)越性(1961)。并在1969年12月，參與了美國四所大學(xué)使用接口消息處理器（IMP) 建立起阿帕網(wǎng)(ARPA Net)。Leonard Kleinrock4計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.2 因特網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展 APARNet實際上是冷戰(zhàn)的產(chǎn)物。1969年美國國防部高級研究計劃署(Defense Advanced Research Project Agency，DARPA)決定研究一種計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，能夠在戰(zhàn)爭狀態(tài)下經(jīng)受得起局部被破壞，即一種無

3、中心的網(wǎng)絡(luò)，并能夠?qū)⑹褂貌煌嬎銠C(jī)和操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)連接在一起。5計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.2 因特網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展 APARNet聯(lián)接了猶他大學(xué)、斯坦福研究所、加利福尼亞大學(xué)圣巴巴拉分校和加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校四個不同的計算機(jī)系統(tǒng)，這就是因特網(wǎng)的前身。 6計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.2 因特網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展APARNet是美國軍方建立的實驗性網(wǎng)絡(luò)，其發(fā)展受到諸多限制最初4個節(jié)點1970s的60多個節(jié)點地域跨越美洲、歐洲具有現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的許多特征，例如分組交換分層次的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)較為完善的通信協(xié)議7計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.2 因特網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展 1974年，斯坦福大學(xué)的兩位研究員瑟夫

4、（cerf）和康恩（kahn）發(fā)表了互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基本原則：小型化、自治：各種網(wǎng)絡(luò)可以自行運(yùn)行，當(dāng)需要互聯(lián)時不必在其內(nèi)部再進(jìn)行修改。盡力而為的服務(wù): 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)提供盡力而為的服務(wù)，如果需要可靠的通信，則由發(fā)送端通過重傳丟失的報文來實現(xiàn)。無狀態(tài)路由器: 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的路由器不保存任何現(xiàn)行連接中已經(jīng)發(fā)送過的信息流狀態(tài)。分散化的控制結(jié)構(gòu)：在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中不存在全局性的控制機(jī)制8計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.2 因特網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展 以太網(wǎng)在1980s在全世界開始普及，也是目前因特網(wǎng)中數(shù)量最多的局域網(wǎng)絡(luò)。 曾在施樂公司工作的邁特考夫博士（Dr. Metcalfe) 于1973年發(fā)明了與傳統(tǒng)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)方法完全

5、不同的局域網(wǎng)絡(luò)-以太網(wǎng)（ Ethernet）。9計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.2 因特網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展1970s末，ARPA開始了一個稱為Internet的研究計劃，主要研究如何將各種局域網(wǎng)（LAN）和廣域網(wǎng)（WAN）互聯(lián)起來，這個研究項目的成果就是TCP/IP協(xié)議。TCP/IP協(xié)議和過去某些計算機(jī)公司開發(fā)的協(xié)議不同點在于它是完全開放的，其所有的技術(shù)和規(guī)范都是公開的，任何公司都可以利用其來開發(fā)兼容的產(chǎn)品。以這兩個協(xié)議為中心，以ARPAnet為主干網(wǎng)開始將許多不同的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)在一起，構(gòu)成了因特網(wǎng)的原型。10計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.2 因特網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展 蒂姆.本尼斯李(Tim Berners

6、-Lee)于1989年在歐洲粒子物理實驗室主持研制出萬維網(wǎng)的原型。并將全部技術(shù)公諸于世，無償?shù)毓┧耸褂谩?萬維網(wǎng)的出現(xiàn)，是因特網(wǎng)爆炸性發(fā)展的導(dǎo)火索。 11計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.2 因特網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展豐富的信息和便利的使用是其規(guī)模迅速增長的主要驅(qū)動力截止到2000年,因特網(wǎng)的規(guī)模為網(wǎng)絡(luò)數(shù)105（以數(shù)十萬計）, 主機(jī)數(shù)107 （以數(shù)千萬計）, 用戶數(shù)108 （以數(shù)億計） ，主干速率為2.5Gb/s美國政府資助的“下一代因特網(wǎng)計劃”目標(biāo)是主干網(wǎng)的速率比現(xiàn)在的因特網(wǎng)高1000倍端到端的速率要達(dá)到100Mb/s10Gb/s12計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.3 因特網(wǎng)的功能和服務(wù)模式資源共享

7、（包括計算處理能力、數(shù)據(jù)資源、軟件等通過Telnet、FTP實現(xiàn)）信息交流（電子郵件、BBS、ICQ）獲取信息(北大天網(wǎng)、新浪)信息發(fā)布（萬維網(wǎng)是繼電視、廣播、報紙、雜志之后的第五媒體）電子商務(wù)的運(yùn)行平臺13計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.3 因特網(wǎng)的功能和服務(wù)模式local ISPcompanynetworkregional ISProuterworkstationservermobile端接系統(tǒng)（PC、服務(wù)器、PDA等）交換/節(jié)點設(shè)備（路由器、集線器、交換機(jī)等）通信鏈路（光纖、線纜、無線信號等）因特網(wǎng)服務(wù)提供商（ISP）提供網(wǎng)絡(luò)接入路由器服務(wù)器計算機(jī)筆記本14計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2

8、.3 因特網(wǎng)的功能和服務(wù)模式客戶/服務(wù)器（Client/Server）模式客戶模塊(Client module):在本地主機(jī)上運(yùn)行，用來訪問網(wǎng)絡(luò)上其他計算機(jī)的資源；服務(wù)器模塊(Server module)：一般在遠(yuǎn)程主機(jī)上運(yùn)行，用來應(yīng)答來自其他計算機(jī)的客戶程序請求，提供其本身的服務(wù)資源；15計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.3 因特網(wǎng)的功能和服務(wù)模式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：通信中必須遵守的規(guī)則和約定； 常用協(xié)議組：TCP/IP(應(yīng)用于所有現(xiàn)代NOS) NetBEUI(應(yīng)用于早期的MS_NOS) IPX/SPX(應(yīng)用于早期的NetWare)網(wǎng)卡和驅(qū)動程序：局域網(wǎng)中的通信控制器或通信處理機(jī)，負(fù)責(zé)執(zhí)行通信協(xié)議。16

9、計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課17計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課 2.4 因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)因特網(wǎng)從1983年開始使用傳輸控制/網(wǎng)間協(xié)議(Transmission Control Protocol/Internet Protocol ，TCP/IP)參考模型。TCP/IP不是一兩個協(xié)議，而是由數(shù)十個具有一定層次結(jié)構(gòu)的協(xié)議組成的一個協(xié)議集。而TCP和IP是該協(xié)議中兩個最重要的協(xié)議。整個協(xié)議集常被稱為TCP/IP體系結(jié)構(gòu)或簡稱為TCP/IP。 18計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課層次性體系結(jié)構(gòu)的案例19計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課層次性體系結(jié)構(gòu)的案例（續(xù)）20計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課 2.4 因特網(wǎng)體系結(jié)

10、構(gòu)因特網(wǎng)協(xié)議棧和協(xié)議數(shù)據(jù)單元協(xié)議棧PDUs應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層物理層Message（報文）Segment（段）Datagram（分組）Frame（幀）1-bit(比特流)21計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課 2.4 因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層：SMTP、HTTP、FTP,DNS傳輸層：TCP、UDP網(wǎng)絡(luò)層：IP,ICMP、ARP鏈路層：PPP, 802.3, ATM、幀中繼物理層：無特定協(xié)議22計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.5 因特網(wǎng)編址機(jī)制因特網(wǎng)目前主要有三種不同形式但可以互相映射的地址管理機(jī)制：域名地址：(幫助記憶)IP v4地址：0(32位邏輯編碼，用來在因特網(wǎng)中定位主機(jī)和路由器的接口)介質(zhì)

11、訪問控制（MAC）地址：12-FA-9B-23-DB-11(48位物理編碼，用來在局域網(wǎng)中定位主機(jī)和路由器的接口)23計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.5 因特網(wǎng)編址機(jī)制TCP/IP協(xié)議中各類地址的映射在廣域網(wǎng)中主要使用邏輯編址。按IP地址來確定網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)段和主機(jī)。依靠域名服務(wù)系統(tǒng)（DNS）來實現(xiàn)域名地址到IP地址的映射和轉(zhuǎn)換在局域網(wǎng)中，需要使用網(wǎng)卡的MAC地址來通信， MAC地址是在網(wǎng)卡出廠時就固化在芯片中。在局域網(wǎng)中，由各主機(jī)上的地址解析協(xié)議(ARP)模塊負(fù)責(zé)完成IP地址到MAC地址間的轉(zhuǎn)換。24計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.5 因特網(wǎng)編址機(jī)制IP協(xié)議采用固定的地址方案來傳送數(shù)據(jù)。無論在哪種

12、鏈路上傳送IP數(shù)據(jù)包中的IP地址都是不變的。在局域網(wǎng)網(wǎng)段上使用ARP協(xié)議，將信宿的IP地址轉(zhuǎn)換為該信宿主機(jī)使用的MAC地址，以便將IP數(shù)據(jù)包再封裝在鏈路幀送到信宿站點。IP和ARP互相配合，完成將數(shù)據(jù)包傳送到目的地。25計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.5 因特網(wǎng)編址機(jī)制域名服務(wù)(DNS)和地址解析（ARP）的比較DNS是一種廣域網(wǎng)中全局性的服務(wù)，由分布在全球的DNS服務(wù)器形成一個服務(wù)鏈，提供關(guān)于廣域網(wǎng)中的域名到IP地址間的映射。ARP是在局域網(wǎng)中區(qū)域性的服務(wù)，其服務(wù)程序駐留在局域網(wǎng)中的主機(jī)（接口）中，由各個主機(jī)負(fù)責(zé)解析IP到MAC地址間的映射。26計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.5 因特網(wǎng)編址

13、機(jī)制 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上的每一臺主機(jī)都需要唯一的IP地址。這個IP地址在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)必須是唯一的。對于大的、世界范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)，例如因特網(wǎng)來說，地址分配的權(quán)限是必需集中處理的。對因特網(wǎng)來說，因特網(wǎng)號碼分配管理局（Internet Assigned Number Authority，IANA）確立IP地址分配的規(guī)則并且主管它們的分配。27計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.5 因特網(wǎng)編址機(jī)制每臺因特網(wǎng)中主機(jī)必須考慮四個重要參數(shù)：IP地址，每個IP網(wǎng)中的主機(jī)都須要有一個獨(dú)立的地址；子網(wǎng)掩碼，也是32 位信息，用來區(qū)分IP地址中的網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)接口地址；默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的IP地址，可選的32位地址，用來標(biāo)識路由器的

14、地址。要送往另一個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包，由這個指定的路由器轉(zhuǎn)送。DNS服務(wù)器的IP地址，負(fù)責(zé)主機(jī)域名到IP地址的轉(zhuǎn)換28計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.5 因特網(wǎng)編址機(jī)制IP地址IP協(xié)議規(guī)定使用32位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成IP地址；一般將32位二進(jìn)制數(shù)分為4組，每組8位，用一個等值的十進(jìn)制數(shù)來表示，十進(jìn)制數(shù)之間用.分隔；如：11001010011000110110000010001100表示為：4029計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.5 因特網(wǎng)編址機(jī)制IP地址由兩部分組成：網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)（接口）地址；在廣域傳送時使用網(wǎng)絡(luò)地址。Internet 將IP地址分為5類(A 、B、C、D、E)，對一般的用戶是使用A、B

15、、C類地址；30計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.5 因特網(wǎng)編址機(jī)制A類地址：網(wǎng)絡(luò)地址為8位，主機(jī)（接口）地址為24位，屬于大型網(wǎng)絡(luò)。 A類地址的首位二進(jìn)制數(shù)一定是0。可分配的A類地址共126個（全0全1地址不分配）；每個A類地址可容納主機(jī)16,777,214臺。地址范圍：55為回路測試地址31計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.5 因特網(wǎng)編址機(jī)制B類地址：網(wǎng)絡(luò)地址為16位，主機(jī)（接口）地址為16位，屬于中型網(wǎng)絡(luò)。B類地址前2位二進(jìn)制數(shù)一定是10?？煞峙涞腂類地址共16,384個（全0全1地址不分配）；每個B類地址可容納主機(jī)65,534臺。地址范圍：128.x

16、.y.z191.x.y.z32計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.5 因特網(wǎng)編址機(jī)制C類地址：網(wǎng)絡(luò)地址為24位，主機(jī)地址為8位，屬于小型網(wǎng)絡(luò)。C類地址的特征是前3位二進(jìn)制數(shù)一定是110。 可分配的C類地址共2,097,152個（全0全1地址不分配）；每個C類地址可容納主機(jī)254臺。地址范圍：192.x.y.z223.x.y.z33計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課2.5 因特網(wǎng)編址機(jī)制子網(wǎng)掩碼可用來區(qū)分IP數(shù)據(jù)報是否發(fā)送到外部網(wǎng)絡(luò)，每臺主機(jī)必須設(shè)置正確的子網(wǎng)掩碼對于A、B、C三類網(wǎng)絡(luò)的確省子網(wǎng)掩碼為：A類： a.b.c.d/8B類： a.b.c.d/16C類： a.b.c.d/2434計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ) 第2課本章小結(jié)什么是因特網(wǎng)？（萬網(wǎng)之網(wǎng)） 什么是因特網(wǎng)發(fā)展的四大發(fā)明，W