計算機導(dǎo)論-第6章 因特網(wǎng)

第6章因特網(wǎng)主要內(nèi)容因特網(wǎng)基礎(chǔ)知識固定因特網(wǎng)接入便攜式和移動因特網(wǎng)接入因特網(wǎng)服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)因特網(wǎng)基礎(chǔ)知識因特網(wǎng)是英語Internet的音譯，又稱互聯(lián)網(wǎng)，是世界上最大的廣域網(wǎng)。截止至2014年3月，因特網(wǎng)用戶數(shù)量約為29億，占全球總?cè)丝诩s40%。因特網(wǎng)中的數(shù)據(jù)量正在以指數(shù)級別增長，從地球起源到2003年，人類社會只產(chǎn)生了5EB（1EB=1048756TB）的數(shù)據(jù)，而現(xiàn)如今每天，都有2.5EB的數(shù)據(jù)被生成。2012年，整個互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)量是2.8ZB（1ZB=1024EB）。因特網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施因特網(wǎng)的結(jié)構(gòu)可以理解成是一個繁雜而龐大的公路網(wǎng)，其中有城市中的普通公路，有鄉(xiāng)間小路，還有連接城市之間的高速公路。因特網(wǎng)主干網(wǎng)類似于高速公路，它由高性能的路由器和光纖通信鏈路組成，為不同的子網(wǎng)絡(luò)進行高速的數(shù)據(jù)交換。主干網(wǎng)鏈路和路由器是由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商（NetworkServiceProvider，簡稱NSP）維護的。每個NSP都有自己的主干網(wǎng)，不同的主干網(wǎng)之間通過網(wǎng)絡(luò)接入點（NetworkAccessPoint，簡稱NAP）連接以進行數(shù)據(jù)交流。因特網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施NSP為大的因特網(wǎng)服務(wù)提供商（InternetServiceProvider，簡稱ISP）提供因特網(wǎng)連接。ISP再向普通用戶、企業(yè)、或較小的因特網(wǎng)服務(wù)提供商提供因特網(wǎng)接入。ISP維護有自己的路由器、通信設(shè)備和其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，用于在用戶和互聯(lián)網(wǎng)間傳輸數(shù)據(jù)。ISP還可能會提供多種服務(wù)，如電子郵件服務(wù)器、域名服務(wù)器、文件服務(wù)器等。數(shù)據(jù)從因特網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶計算機需要經(jīng)過如下的路徑：因特網(wǎng)主干網(wǎng)->NSP路由器->ISP路由器->用戶調(diào)制解調(diào)器->用戶局域網(wǎng)路由器->局域網(wǎng)內(nèi)的用戶計算機。數(shù)據(jù)包在因特網(wǎng)中，信息都是被分成許多小塊，以數(shù)據(jù)包（packet）的形式來傳輸?shù)?。每個數(shù)據(jù)包都包含有發(fā)送者地址、接收者地址、包序號以及所包含的信息。當(dāng)數(shù)據(jù)包到達目的地時，它們會按照包序號的順序重新組合起來。這種通過將數(shù)據(jù)分成小塊分別進行傳輸?shù)姆绞椒Q為分組交換（packetswitching）。因特網(wǎng)協(xié)議生活中常見的因特網(wǎng)協(xié)議有以下幾種：TCP（TransmissionControlProtocol，傳輸控制協(xié)議），負責(zé)創(chuàng)建連接并交換數(shù)據(jù)包。IP（InternetProtocol，因特網(wǎng)協(xié)議），為每個連入因特網(wǎng)的設(shè)備提供唯一的地址。HTTP（HyperTextTransferProtocol，超文本傳輸協(xié)議），主要用于瀏覽器和服務(wù)器間的數(shù)據(jù)傳輸FTP（FileTransferProtocol，文件傳輸協(xié)議），負責(zé)在用戶計算機和服務(wù)器間傳輸文件。POP（PostOfficeProtocol，郵局協(xié)議），將電子郵件從服務(wù)器傳送到客戶端。SMTP（SimpleMailTransferProtocol，簡單郵件傳輸協(xié)議），將電子郵件從客戶端傳送到服務(wù)器。VoIP（VoiceoverInternetProtocol，因特網(wǎng)語音傳輸協(xié)議），負責(zé)傳輸語音消息。BitTorrent（比特流），在分散的客戶端之間傳輸文件。因特網(wǎng)地址——IP地址由于IPv4的容量過小，IP地址是動態(tài)的，只在用戶需要時分發(fā)，以減少IP地址用盡的可能性。但也有一些IP的地址是靜態(tài)的。靜態(tài)IP地址固定不變，一般用于ISP、網(wǎng)站、服務(wù)器等，它們需要一直使用相同的IP地址以避免不必要的麻煩。每個ISP都能支配一組唯一的IP地址，在用戶需要連接因特網(wǎng)時，ISP的DHCP服務(wù)器會發(fā)給用戶一個臨時的IP地址；當(dāng)用戶斷開因特網(wǎng)連接后，這個IP地址會被“回收再利用”。因此，用戶每次連接因特網(wǎng)獲得的IP地址幾乎不可能是完全相同的。因特網(wǎng)域名訪問網(wǎng)站時，更多使用的是域名而不是網(wǎng)站的IP地址。域名的全稱是完全限定域名（FullyQualifiedDomainName，簡稱FQDN），是網(wǎng)頁地址和電子郵件地址的關(guān)鍵部分。如網(wǎng)址/download和郵件地址msbop@中，域名是。因特網(wǎng)域名域名由兩個或兩個以上的詞構(gòu)成，中間用“.”分開。其中最右面的詞稱為頂級域名，頂級域名標(biāo)識這個域名的所屬國家或所屬分類。頂級域名含義頂級域名含義com商業(yè)機構(gòu)net網(wǎng)絡(luò)服務(wù)機構(gòu)org非營利組織gov政府機構(gòu)edu教育機構(gòu)biz商業(yè)機構(gòu)info信息提供cn中國us美國uk英國hk中國香港tw中國臺灣mo中國澳門gu關(guān)島li列支敦士登公司/網(wǎng)絡(luò)/中國等中文頂級域名域名的申請域名是由因特網(wǎng)域名與數(shù)字地址分配機構(gòu)（TheInternetCorporationforAssignedNamesandNumbers，簡稱ICANN）管理的。ICANN監(jiān)管著一些盈利性質(zhì)的授權(quán)域名注冊機構(gòu)（AccreditedDomainRegistrars），可以通過這些機構(gòu)按年付費注冊域名（如我國的萬網(wǎng)、新網(wǎng)等）。在中國，按頂級域名的不同，每年價格從30元到500元不等。域名的解析用戶在瀏覽器地址欄中輸入的域名需要被翻譯成IP地址才能進行訪問。每個域名都對應(yīng)有唯一的IP地址，這一對應(yīng)關(guān)系存儲在域名系統(tǒng)（DomainNameSystem，簡稱DNS）中。存儲有域名系統(tǒng)的服務(wù)器稱為DNS服務(wù)器或域名服務(wù)器。域名的解析從用戶輸入網(wǎng)址到網(wǎng)頁被返回可分為以下幾步：用戶輸入網(wǎng)址如

（這種形如“協(xié)議://域名”的地址稱為URL，即統(tǒng)一資源定位符）。ISP將

路由到DNS服務(wù)器。DNS服務(wù)器對URL進行解析，向ISP返回對應(yīng)的IP地址如6。ISP向用戶返回6，之后這個IP地址就會被附加到數(shù)據(jù)包上用于對網(wǎng)頁的請求等。IP地址和網(wǎng)站地址不是分段對應(yīng)的（如192對應(yīng)http，168對應(yīng)www），而是作為一個整體。因特網(wǎng)的連接速度常用延遲和網(wǎng)速來衡量因特網(wǎng)的連接速度。延遲是指數(shù)據(jù)從起點傳輸?shù)浇K點，再傳輸回起點所用的時間。一般來說，200ms以內(nèi)的延遲可以保證大多數(shù)因特網(wǎng)應(yīng)用的正常運行。網(wǎng)速是指單位時間內(nèi)在用戶計算機和ISP間所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，一般用Kbps、Mbps衡量。網(wǎng)速與因特網(wǎng)接入類型有很大關(guān)系。因特網(wǎng)的連接速度網(wǎng)速還可分為上行速度和下行速度。上行速度是指用戶計算機向ISP上傳數(shù)據(jù)的速度。下行速度是指將數(shù)據(jù)從ISP下載到用戶計算機的速度。一般來說，常用家庭因特網(wǎng)連接的上行速度遠比下行速度要慢，這可以阻止用戶架設(shè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。ISP廣告上說的網(wǎng)速是指下行速度。當(dāng)上行速度與下行速度不同時，稱因特網(wǎng)連接為非對稱因特網(wǎng)連接，反之，稱為對稱因特網(wǎng)連接。固定因特網(wǎng)接入主要的固定因特網(wǎng)接入方式：撥號連接DSLFTTH有線電視因特網(wǎng)衛(wèi)星因特網(wǎng)固定無線因特網(wǎng)撥號連接撥號連接是使用標(biāo)準電話線和語音頻帶調(diào)制解調(diào)器進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓潭ㄒ蛱鼐W(wǎng)接入方式。撥號連接是非對稱因特網(wǎng)連接，網(wǎng)速很慢，下行速度最高只有56Kbps。但由于電話線和調(diào)制解調(diào)器質(zhì)量的限制，通常只能達到44Kbps，上行速度通常在35Kbps以下。撥號連接時，語音頻帶調(diào)制解調(diào)器實際上是給ISP撥打了一個電話，ISP接聽后，用戶計算機就和ISP建立起了連接。ISDNISDN（IntegratedServicesDigitalNetwork，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）使用數(shù)字電話網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。ISDN的速度通常為128kbps，雖然比撥號連接要快，但仍遠遠不能滿足人們的需求。隨著DSL技術(shù)的成熟與推廣，ISDN已被DSL取代。DSLDSL（DigitalSubscriberLine，數(shù)字用戶線路）也采用數(shù)字電話網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸，它能將數(shù)字信號附加到普通電話線中未使用的頻譜上，從而可以同時傳輸語音和數(shù)據(jù)。由電話線傳出的語音信號和數(shù)據(jù)信號會在本地的電話交換站中分離，其中語音信號會被路由到普通的電話系統(tǒng)，而數(shù)據(jù)信號被路由到ISP。DSLDSL又可分為：ADSL（AsymmetricDSL，非對稱數(shù)字用戶線路，即上行速度慢于下行速度）SDSL（SymmetricDSL，對稱數(shù)字用戶線路，即上行速度等于下行速度）HDSL（High-RateDSL，高速數(shù)字用戶線路）VDSL（Veryhigh-rateDSL，極高速數(shù)字用戶線路）DSL速度較快，下行速度隨具體類型的不同可達6Mbps到55Mbps，但其會受與電話交換站距離的影響。DSL信號會隨著距離的增加而衰減。一般來說，連接點到本地電話交換站距離不宜超過5公里。FTTHFTTH指的是光纖入戶（fiber-to-the-home），即使用光纖而不是傳統(tǒng)的同軸電纜或雙絞線，連接到用戶的家中。FTTH是非對稱的，速度很快，下行速度可達100Mbps，上行速度可達4Mbps。有線電視因特網(wǎng)服務(wù)有線電視因特網(wǎng)服務(wù)利用有線電視網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。有線電視的電纜具有足夠的帶寬，可以同時傳輸電視信號及多個上行數(shù)據(jù)信號和下行數(shù)據(jù)信號。有線電視因特網(wǎng)是非對稱的，速度很快，下行速度可達50Mbps，上行速度可達10Mbps。但有線電視因特網(wǎng)會受區(qū)域內(nèi)的用戶數(shù)量影響。通過有線電視線路連入因特網(wǎng)，實際上是連接到了有線電視網(wǎng)絡(luò)的一個有線局域網(wǎng)中，再通過這個局域網(wǎng)統(tǒng)一進行因特網(wǎng)訪問。衛(wèi)星因特網(wǎng)服務(wù)衛(wèi)星因特網(wǎng)服務(wù)通過個人的碟型衛(wèi)星天線在計算機和同步衛(wèi)星間進行數(shù)據(jù)傳輸。衛(wèi)星因特網(wǎng)服務(wù)適合偏遠地區(qū)用戶使用，它是非對稱的，下行速度一般為3Mbps，極限可達15Mbps，上行速度一般為400Kbps。衛(wèi)星因特網(wǎng)服務(wù)的不足有：不良天氣會減慢甚至阻斷網(wǎng)絡(luò)連接。網(wǎng)絡(luò)延遲很大。帶寬是所有用戶共享的，用戶越多，網(wǎng)速越慢。固定無線服務(wù)固定無線因特網(wǎng)服務(wù)（也稱無線寬帶服務(wù)）可以通過廣播數(shù)據(jù)信號向大范圍內(nèi)的用戶提供因特網(wǎng)接入。固定無線因特網(wǎng)服務(wù)適合于DSL和有線電視網(wǎng)絡(luò)不可用（距離電話交換站較遠、沒有有線電視線路）的地區(qū)，且其網(wǎng)絡(luò)延遲比衛(wèi)星因特網(wǎng)服務(wù)要短，適合于偏遠地區(qū)需要高速上網(wǎng)的用戶。目前最流行的固定無線因特網(wǎng)服務(wù)是WiMAX，在其在中國發(fā)展受限。固定因特網(wǎng)連接比較

撥號連接DSL有線電視衛(wèi)星固定無線最大下行速度56Kbps6-55Mbps50Mbps15Mbps70Mbps最大上行速度35Kbps1-20Mbps10Mbps400Kbps70Mbps實際下行速度44Kbps1-50Mbps3-10Mbps3Mbps10Mbps網(wǎng)絡(luò)延遲100-200ms10-20ms10-20ms1-3秒10-50ms需要條件電話線、語音頻帶調(diào)制解調(diào)器電話線、DSL調(diào)制解調(diào)器、距電話交換站5公里以內(nèi)有線電視線路、電纜調(diào)制解調(diào)器碟型衛(wèi)星天線、衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器、南方天空無遮擋（指向赤道方向）無線調(diào)制解調(diào)器、視距天線（5公里外）安裝支出無較便宜較便宜中等較便宜每月使用費用便宜中等中等中等中等便攜式和移動因特網(wǎng)接入便攜式因特網(wǎng)接入可以方便地從一個地點攜帶到另一個地點，它主要強調(diào)的是設(shè)備的便攜性。常見接入方式：Wi-Fi熱點便攜式WiMAX便攜式衛(wèi)星服務(wù)蜂窩數(shù)據(jù)服務(wù)Wi-Fi熱點Wi-Fi熱點是指提供了覆蓋有Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域，用戶可以在區(qū)域范圍內(nèi)通過Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)訪問因特網(wǎng)。在公共場所登入Wi-Fi熱點需要有強烈的安全保護意識，因為竊聽者很有可能會輕易獲取網(wǎng)絡(luò)訪問數(shù)據(jù)。Wi-Fi的便攜式很強，路由器可以很方便地進行移動，但Wi-Fi的移動性較差，用戶只能在覆蓋范圍內(nèi)進行因特網(wǎng)訪問便攜式WiMAX和移動WiMAX便攜式WiMAX是指集成了天線的非視距調(diào)制解調(diào)器可以在發(fā)射塔覆蓋范圍內(nèi)移動，從而可以達到在覆蓋范圍內(nèi)的任何區(qū)域都可使用WiMAX接入因特網(wǎng)的效果。裝有WiMAX電路和天線的筆記本電腦可直接在覆蓋范圍內(nèi)訪問因特網(wǎng)。移動WiMAX是由ISP和手機運營商部署的，它能夠在不同的發(fā)射塔覆蓋范圍內(nèi)提供無縫的因特網(wǎng)接入。同樣在中國發(fā)展受限。便攜式衛(wèi)星服務(wù)便攜式衛(wèi)星服務(wù)通過便攜的碟型衛(wèi)星天線提供因特網(wǎng)接入，適合于遠行到人煙稀少的區(qū)域時使用。碟型衛(wèi)星天線通?？梢约茉O(shè)在車輛上，只要調(diào)整好其朝向就可訪問因特網(wǎng)了。蜂窩數(shù)據(jù)服務(wù)蜂窩數(shù)據(jù)得名于其基站覆蓋范圍有如蜂窩狀的正六邊形分布。蜂窩數(shù)據(jù)服務(wù)是移動設(shè)備常用的因特網(wǎng)接入方式。除了可以在移動設(shè)備上使用蜂窩數(shù)據(jù)服務(wù)訪問因特網(wǎng)外，其他設(shè)備也可通過以下方法受惠于蜂窩數(shù)據(jù)服務(wù)：利用移動設(shè)備的個人熱點功能，可以將移動設(shè)備作為Wi-Fi熱點。筆記本電腦等設(shè)備可以使用蜂窩服務(wù)提供商提供的無線調(diào)制解調(diào)器。蜂窩技術(shù)的分代蜂窩技術(shù)可分為以下四代：1G：采用了模擬技術(shù)，只可以進行語音通信。2G：數(shù)字技術(shù)替代了模擬技術(shù)，能夠進行窄帶的數(shù)據(jù)通訊。常用的2G無線通信協(xié)議有CDMA，以及基于TDMA發(fā)展出來的GSM兩種。3G：在2G的基礎(chǔ)上發(fā)展了高帶寬的數(shù)據(jù)通信，并提高了語音通話的安全性。常用的3G標(biāo)準有WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等。4G：目標(biāo)是為移動中的設(shè)備提供100Mbps的峰值數(shù)據(jù)傳輸速率，或是在設(shè)備靜止時提供1Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。4G的實現(xiàn)技術(shù)稱為LTE，4GLTE又可分為TD-LTE和FDD-LTE。除去以上標(biāo)準的四代外，還有介于它們之間的GPRS（相當(dāng)于2.5G）、EDGE（相當(dāng)于2.75G）等。因特網(wǎng)服務(wù)因特網(wǎng)服務(wù)主要有：云計算社交網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)格計算FTP對等文件共享云計算云計算是一種商業(yè)計算模型，是一種概念而不是具體的技術(shù)。云計算由位于網(wǎng)絡(luò)上的一組服務(wù)器把其計算、存儲、數(shù)據(jù)等資源以服務(wù)的方式提供給請求者，同時服務(wù)器管理者可以以最優(yōu)利用的方式動態(tài)地把資源分給眾多的請求者，以達到最大效益。在云計算中，因特網(wǎng)中的服務(wù)器不再是單獨的個體，而是被統(tǒng)一起來，形成一個“云”，以云為整體進行服務(wù)。云計算云計算可以認為包括以下幾個層次的服務(wù)：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（InfrastructureasaService，簡稱IaaS），即消費者可以從因特網(wǎng)的計算機基礎(chǔ)設(shè)施中獲得服務(wù)，如硬件服務(wù)器租用。平臺即服務(wù)（PlatformasaService，簡稱PaaS），是將軟件研發(fā)的平臺作為一種服務(wù)，如虛擬服務(wù)器和操作系統(tǒng)。軟件即服務(wù)（SoftwareasaService，簡稱SaaS），是指消費者通過因特網(wǎng)從云中獲取軟件，這些軟件通常是基于Web的，可以用瀏覽器打開。社交網(wǎng)絡(luò)社交網(wǎng)絡(luò)的功能就像是一個由因特網(wǎng)在線用戶組成的團體。通過網(wǎng)站的形式，這種在線團體的成員可以分享共同的興趣愛好、宗教信仰、政治觀點以及另類的生活