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Internet的发展

 Internet,因特网,又叫国际互联网,是由使用公共语言进行通信的计算机连接而成的全球网络。Internet的应用范围由最早军事、国防、扩展到美国国内的学术机构,进而迅速覆盖了全球各个领域,运营性质也由科研、教育为主逐渐转向商业化,是当今世界覆盖范围最大、用户最多、资源最丰富、最实用的计算机网络。

IP地址和域名

为了实现网络环境下计算机之间的通信,网络中任何一台计算机必须有一个唯一地址。在进行数据传输时,通信协议必须在所传输的数据中增加发送信息的计算机地址(源地址)和接收信息的计算机地址(目标地址)。Internet有两种类型的地址:IP(IP address)地址和域名(DomainNames)。

IP地址

IP地址是唯一确定计算机的一组数字,如64.233.189.104。这些数字确认了想要访问的网络、子网络或计算机。

IP地址是一个32位(bit)的二进制数,为了表示方便,国际通行一种“点分十进制表示法”,就是将32位二进制数按字节分为4组,每组用十进制数表示出来,各字节之间用“.”隔开,每组数字取值为0~255,形式为AAA.BBB.CCC.DDD,如64.233.189.104。

IP地址分为两部分,由网络标识(NetID)和主机标识(HostID)组成。网络标识用来区分Internet上的不同网络,主机标识用来区分同一网络内的不同计算机。

Internet的网络地址可分为5类,常用的有A、B、C 3类,可容纳200多万个各类网络和36亿台主机。每类网络中IP地址的结构,即网络标识长度和主机标识长度都不一样,如表所示的三类IP地址:

 

IP地址类型

 
 

第一字节
 (十进制)

 
 

固定最高位
 (二进制)

 
 

网络位
 (二进制)

 
 

主机位
 (二进制)

 
 

A类

 
 

0~127

 
 

0

 
 

8

 
 

24

 
 

B类

 
 

128~191

 
 

10

 
 

16

 
 

16

 
 

C类

 
 

192~223

 
 

110

 
 

24

 
 

8

 


A类网络适用于主机较多的大型网络,一个A类IP地址由1字节的网络地址和3字节主机地址组成。网络地址的最高位必须是“0”,地址范围从1.0.0.0到126.0.0.0。可用的A类网络有126个,网络内部的主机数可达16 777 214个。其中127.0.0.1是一个特殊的IP地址,表示主机本身,用于本地机器上的测试和进程间的通信。

B类网络适用于中等规模网络,一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主机地址组成,网络地址的最高位必须是“10”,地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255。可用的B类网络有16 382个,每个网络能容纳65 534个主机。

C类网络适用于小型网络,一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成,网络地址的最高位必须是“110”。范围从192.0.0.0到223.255.255.255。C类网络可达209万余个,每个网络能容纳254个主机。

因为全“0”和全“1”的主机地址有特殊含义,不能作为有效的IP地址,所以A类和B类网络内的主机数量实际为16 777 214和65 534。这也是C类网络内部主机数量最多为254而非256的原因。

公有IP(PublicIP)和私有IP(Private IP

根据使用的效用,IP地址可以分为Public IP和Private IP。前者在Internet全局有效,后者一般只能在局域网中使用。

在互联网上进行通信,用户必须使用已经在国际互联网络信息中心InterNIC(Internet Network Information Center)注册的IP地址,称为Public IP。拥有Public IP的主机可以在Internet上直接收发数据,Public IP在Internet上必定是唯一的。局域网中的计算机要想连接到Internet,最简单的方法就是为局域网中的每一台主机都分配一个Public IP。但是Public IP的数目是有限的,并且使用PublicIP需要支付相应的费用,为每台需要访问Internet的计算机分配一个单独的Public IP并不是一种行之有效的方法。

凡在局域网内部有效的IP称为Private IP。例如在一个孤立的、没有和Internet连接的局域网内,可以使用任何A、B、C类地址。但是,考虑到这样的局域网有时仍有连接到Internet的需求或可能,因此InterNIC特别指定了某些范围内的IP地址作为专用的Private IP。InterNIC保留的Private IP为:

10.0.0.0……10.255.255.255        子网掩码为255.0.0.0

172.16.0.0……172.16.255.255      子网掩码为255.240.0.0

192.168.0.0……192.168.255.255    子网掩码为255.255.0.0

如果需要建立局域网,可以使用上面三组IP中的任何一组,由于这些地址可以被不同的局域网重复利用,因此可以大大节省Internet上的Public IP资源。


 域名

由于用数字难于记忆,为便于解释机器的IP地址,可以采用英文符号来表示IP地址,这就产生了域名系统(DNS),并按地理和机构类别来分层。每个域名也由几部分组成,每部分称之为域,域与域之间用圆点(.)隔开,最末的一组叫做域根,前面的叫做子域。一个域名通常包含3~4个子域。域名所表示的层次是从右到左逐渐降低的。例如,sun20.zzti.edu.cn,其中cn是代表中国的顶级域名;edu代表教育机构;zut代表中原工学院;sun20则表示主机,是一台具有IP地址的计算机的名字。

在Internet中,一台计算机只能有一个IP地址,但是却可以有多个域名。域名中字母的大小写是没有区分的。根据域名查找计算机时,必须将其翻译成IP地址,这一过程称为域名解析,负责域名解析的是一些被称为域名服务器的主机。在这些计算机上,安装了一种具有域名解析功能的软件,即域名服务系统(Domain Name System,DNS)。


IPV4与IPV6

目前IP协议的版本号是4(简称为IPv4),发展至今已经使用了30多年。IPv4的地址位数为32位,只有大约232即43亿个地址。近十年来由于互联网的蓬勃发展,IP地址的需求量愈来愈大,使得IP地址的发放愈趋严格。各项资料显示,全球IPv4地址可能在很短时间内消耗殆尽,地址空间的不足必将影响互联网的进一步发展。

IPv6是互联网协议的第6版,被称为互联网下一代协议。IPv6采用128位地址长度,一个IPv6的IP地址由8个地址节组成,每节包含16个地址位,以8个16进制数书写,节与节之间用冒号分隔,几乎可以不受限制地提供地址。按保守方法估算,IPv6能够给整个地球每平方米面积上分配1000多个地址。

目前IPv6还没有普遍推广,而是处于与IPv4相互并存和过度的阶段。

Internet接入方式

接入Internet的方式多种多样,一般都是通过提供Internet接入服务的ISP接入Internet。ISP(Internet Service Provider)就是为用户提供Internet接入和Internet信息服务的公司和机构。由于接入Internet需要租用国际信道,其成本对于一般用户来说是无法承担的。ISP作为提供接入服务的中介,需投入大量资金建立中转站,租用国际信道和大量的当地电话线,购置一系列计算机设备,通过集中使用、分散压力的方式,向本地用户提供接入服务。从某种意义上讲,ISP是全世界数以亿计的用户通往Internet的必经之路。

目前,常用的接入方式有以下5种:

ADSL

非对称数字用户线路ADSL(Asymmetric DigitalSubscriber Line)是利用现有的电话网络,以双绞铜线为传输介质的点到点的宽带传输技术,为用户提供上、下行非对称的传输速率。上行(从用户到网络)为低速的传输,可达1.5Mbit/s;下行(从网络到用户)为高速传输,可达8Mbit/s,非常符合普通用户联网的实际需要。使用ADSL上网不需要交纳电话费并且不需要拨号,一直在线,属于专线上网方式。安装ADSL也极其方便快捷,只需在现有电话线上安装ADSL Modem,而用户现有线路不需要改动(改动只在交换机房内进行)。

Cable Modem接入

目前,我国有线电视网遍布全国,很多城市提供Cable Modem接入Internet方式,速率可以达到10Mbit/s以上,但由于Cable Modem的工作方式是共享带宽,所以有可能在某个时间段出现速率下降的情况。

局域网接入

一般单位的局域网都已接入Internet,局域网用户可通过局域网直接接入Internet。通常情况下,局域网以单模光纤与ISP进行连接。光纤两端连接至局域网和ISP的路由器的以太网端口,从而实现局域网与Internet之间的连接。连接带宽通常为10Mbit/s、100Mbit/s,对于个别有特殊需求的网络,甚至可以达到1000Mbit/s。局域网接入传输容量较大,可提供高速、高效、安全、稳定的网络连接。现在许多住宅小区也可以利用局域网提供宽带接入。

光纤接入

 光纤接入技术是指局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体的接入方式。光纤用户网的主要技术是光波传输技术,用户网光纤化有很多方案,有光纤到路边(FTTC)、光纤到小区(FTTZ)、光纤到办公室(FTTO)、光纤到大楼(FTTF)、光纤到家庭(FTTH)。光纤进入家庭是未来必然的趋势。

无线方式接入

无线接入是指从用户终端到网络交换结点采用或部分采用无线手段的接入技术。无线接入Internet的技术分为两类,一类是基于移动通信的无线接入,通过中国移动通信的GPRS技术或中国联通的CDMA技术接入;另一类是基于无线局域网技术,利用无线AP(Access Point,无线访问节点、会话点或存取桥接器)接入Internet。进入21世纪后,无线接入Internet已经逐渐成为接入方式的一个热点。

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