第13章Internet网络协议与技术(1)

第13章internet网络协议与技术(1)

internet网络被广泛应用于各个行业和领域，提供大量资源，给人类的生活和学习带来了很多方便。internet网络是一个复杂的、遍布全世界、由多个网络互联起来的网络，也称为国际互联网。本章将介绍internet网络的发展及tcp／ip网络体系等内容。

【本章主要内容】

internet的发展。

tcp／ip各层协议。

internet网络接入技术。

4.1无处不在的internet

4.1.1internet的发展历史和现状

1969年，美国国防部高级研究计划管理局（advancedresearchprojectsagency，arpa）开始建立一个名为arpanet的网络，把美国的几个军事和研究所使用的电脑主机连接起来。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，美国加利福尼亚大学伯克莱分校把该协议作为其bsdunix的一部分，使得该协议能够在社会上流行起来，从而诞生了真正的internet。

1986年，美国国家科学基金会（nationalsciencefoundation，nsf）利用arpanet发展的tcp／ip通讯协议，在5个科研教育服务超级电脑中心基础上，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、私营的研究机构纷纷把自己的局域网并入nsfnet中。arpanet的军用部分脱离出来，建立起自己的网络——milnet，改造后的arpanet则逐步被nsfnet替代。

1989年，cern成功开发万维网（worldwideweb，www），为internet实现信息检索和服务奠定了基础，使得人们访问互联网的资源更方便，这大大推进了internet的发展。

1990年，arpanet退出了历史舞台。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。进入90年代初期，internet事实上已成为一个大型网络，各个子网分别负责自己的建设和运作费用，这些子网通过nsfnet互联起来——nsfnet已成为internet的重要骨干网之一。使用internet的人们逐步把internet当作一种交流与通信的工具。

1991年，分别经营cerfnet、psinet及alternet网络的三家公司，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，世界各地无数企业及个人纷纷涌入internet，带来了internet发展史上的一个新的飞跃。

internet目前已经联系着超过160个国家和地区、几万个或更多的子网、千万台电脑主机，成为世界上信息资源最丰富的公共网络。

以发展最快的中国为例，来自cnnc2008年7月的统计报告称：“截至2008年6月底，中国网民数量达到2.53亿，网民规模跃居世界第一位。中国网民规模继续呈现持续快速发展的趋势。比去年同期增长了9100万人，同比增长56.2%。在2008年上半年，中国网民数量净增量为4300万人。中国网民中接入宽带比例为84.7%，宽带网民数已达到2.14亿人。”报告称：

“ipv4地址数量为1.58亿个，2008年6月份，中国ipv4地址拥有量已经超过日本，跃升至世界第二位。我国的域名注册总量为1485万个，同比增长61.8%。中国cn域名数量为1190万个，同比增长93.5%，已占我国域名数量的80.1%，是我国域名数量增长的主要拉动因素。中国网站数量为191.9万个，年增长率为46.3%。其中cn下的网站数为137万，占总网站数71.4%。

中国互联网国际出口带宽数达到493729mbps，年增长率为58.1%。目前人均拥有水平为20mbps／万网民，比2007年12月增长了2mbps，中国互联网国际出口连接能力不断增强。”

4.1.2网络结构

internet是一个大型网络，但不是广域网，因为它是由若干属于不同组织的网络连接而成的网络，这些连接起来的网络，属于不同组织管理，网络结构、设备以及使用的协议都有可能不同。

以一个国家范围内的internet为例，其中的网络之间的连接依靠路由器这个设备，网络结构是三层结构，最底层为校园网和企业网，中间层是地区网络，最上一层是全国骨干网。

4.2internet协议体系结构

4.2.1tcp／ip体系结构

osi的七层参考模型是传统的开放式系统互联参考模型，是一种七层抽象的参考模型，其中每一层执行某一特定任务。tcp／ip协议并不完全符合该模型，采用了四层结构，但遵循同样的规则，即下一层为其上一层提供服务。

这部分内容请参见1.5.3小节。

4.2.2internet中的协议

在internet网络中，使用tcp／ip网络体系结构，不同层次的协议完成不同工作。

1.ip协议

网络互联（网际）协议（internetprotocol，ip）是tcp／ip的核心，也是internet网络层中最重要的协议。

在数据传输接收一方，ip协议接收由其下一层（网络接口层，例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到传输层中的tcp协议或udp协议；在发送数据一方，ip层协议把从tcp或udp协议接收来的数据包传送到低一层。

ip数据包的传输不采用面向连接方式，ip协议不去确认数据包是否按顺序发送或者是否出现差错。ip数据包中包含发送数据的主机地址（源地址）和接收数据的主机地址（目的地址）。

ip协议是尽量做到最好的协议，但没有质量保证。

2.tcp协议

如果ip数据包中已经有封装好的tcp数据包，那么ip将向上一层传送到传输层。

tcp协议对数据报文排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。tcp数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，损坏的包可以被重传。

在接收一端，tcp协议层将它的数据送到高层应用程序，例如送给telnet的服务程序和客户程序。在发送一端，应用程序轮流将数据送回tcp协议层，tcp层将它们向下传送到ip层，以及设备驱动程序，并通过物理介质（线路），传送到接收一端。

面向连接的服务（例如telnet、ftp、http和smtp等）需要高度的可靠性，所以这些服务使用tcp协议传输数据。在某些情况下，dns服务也使用tcp协议发送和接收域名数据库。

3.udp协议

udp协议与tcp协议都位于传输层，udp不提供面向连接服务，udp主要用于那些面向查询或应答的服务，例如nfs，这些应用服务所交换的数据量较小。

4.icmp协议

icmp协议与ip协议位于同一层，它被用来传送ip协议层的控制信息。其主要任务是提供有关通向目的地址的路径信息，例如，icmp协议的“redirect”信息通知主机通向其他系统的更好路径，“unreachable”信息指出路径有问题，ping是最常用的基于icmp协议的服务。

5.应用层协议

应用层协议请参考第6章内容。

4.3internet网络接入技术

在cnnic第20次互联网报告中指出，目前，在我国众多的宽带网民中，adsl接入方式和专线接入占有较大的比例。

几种主流接入方式的变化趋势和网民规模各不相同。目前，宽带（含专线）网民数量明显上升，每年都以千万人的数量级增长。其中专线网民平稳发展，年增长百万量级；拨号网民继续下降，但目前仍有超过3000万网民在使用拨号上网。

无线接入1，特别是其中以手机为终端的无线接入在中国的发展比较迅速，满足了一部分网民的特殊需求，网民已经拥有了一定的规模。目前使用无线接入的网民已超过5000万人，其中以手机为终端的无线接入已经达到4000多万人。

下面主要介绍目前常见的几种互联网接入技术。

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