§7.4 Internet基础
1.什么是Internet?
Internet(因特网)专指一个把计算机网、数据通讯网以及公用电话交换网等网络互连起来的跨越国界世界上最大的互联网络。但它本身不是一种具体的物理网络技术。其核心是：
a.Internet的核心是TCP/IP协议，它由TCP(传输控制协议)和 IP(Internet协议)构成。
b.每个成员通过各种通信线路把自己内部的网络连接到Internet上,并自愿承担对网络的管理和费用。
c.所有的用户都可以通过各种工具访问所有的信息资源。
2. Internet的协议
协议的概念：人与人之间交谈需要使用同一种语言，如果语言不同则需要翻译，否则两人之间无法沟通。计算机之间的通信过程和人与人之间的交谈过程非常相似，需要通信计算机双方必须共同遵从的一组约定，即网络协议。如怎么样建立连接、怎么样互相识别等。只有遵守这个约定，计算机之间才能相互通信交流。
协议的分层
两个国家元首间的对话和交流方式，可以分成三个层次完成。它形象地解释了协议分层的概念。即最底层是“通信层”，中间层是“语义表达层”，最高层是“会话层”。
为什么计算机网络要采用分层结构？
由于计算机网络中两个实体之间的通信情况非常复杂，各种问题和约定都写成一套协议来规定双方通信的规则，万一其中新的情况出现或某些约定出现问题，可能影响整个协议，为此采用将整个网络的通信功能划分为多个层次（分层描述），每层规定各自完成一定的任务，而且功能相对独立，这样实现起来较容易，又能实现层与层之间的改动而不相互影响。这样实现的协议具有如下特点：
1、各层独立，复杂的问题模块化，每一层只需研究该层的问题。只需要知道相互之间的接口就可以获得所需要的服务；
2、灵活性好:各层都可以采用最适当的技术来实现，例如某一层的实现技术发生了变化，用硬件代替了软件，只要这一层的功能与接口保持不变，实现技术的变化都并不会对其他各层以及整个系统的工作产生影响；
3、易于实现和标准化：由于采取了规范的层次结构去组织网络功能与协议，因此可以将计算机网络复杂的通信过程，划分为有序的连续动作与有序的交互过程，有利于将网络复杂的通信工作过程化解为一系列可以控制和实现的功能模块，使得复杂的计算机网络系统变得易于设计，实现和标准化。
起初网络分层是标准的七层，也就是我们通常所说的 OSI 七层模型（OSI参考模型）。OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互联。 它是ISO（国际标准化组织）组织在1985年研究制定的一个用于计算机或通信系统间互联的标准体系，一般称为OSI参考模型或七层模型。ISO为了更好的使网络应用更为普及，推出了OSI参考模型。其含义就是推荐所有公司使用这个规范来控制网络。这样所有公司都有相同的规范，就能互联了。
OSI定义了网络互连的七层框架（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层），即ISO开放互连系统参考模型。
众所周知，OSI参考模型是学术上和法律上的国际标准，是完整的权威的网络参考模型。而TCP/IP参考模型是事实上的国际标准，即现实生活中被广泛使用的网络参考模型。它是以 OSI 七层优化而来，把某些层进行合并了，其实本质上还是相同的。
OSI七层网络模型 | TCP/IP四层概念模型 | 对应网络协议 |
应用层（Application） | 应用层 | HTTP、TFTP, FTP, NFS, WAIS、SMTP |
表示层（Presentation） | Telnet, Rlogin, SNMP, Gopher | |
会话层（Session） | SMTP, DNS | |
传输层（Transport） | 传输层 | TCP, UDP |
网络层（Network） | 互联网层（网络层） | IP, ICMP, ARP, RARP, AKP, UUCP |
数据链路层（Data Link） | 网络接口层（数据链路层） | FDDI, Ethernet, Arpanet, PDN, SLIP, PPP |
物理层（Physical） | IEEE 802.1A, IEEE 802.2到IEEE 802.11 |
TCP/IP的四层协议主要功能：
分组与路由交换（分组与交换的基本思想）
分组交换也称包交换，实际是“存储—转发”式的交换，它将用户传送的数据划分成多个更小的等长部分（数据段），在每个数据段的前面加上一些必要的控制信息组成首部，就构成了一个分组。
交换机根据每个分组首部用以指明该分组发往何地址的地址标志，对每收到的一个分组都作一次路由选择，将他们转发至目的地，到达目的地后自动组合汇聚还原成完整信息。同一个源节点连续发出的多个分组可能经过不同的路由而到达同一目的节点。
3. IP地址
就像手机都有一个唯一的电号码一样，任何连入Internet的计算机都要给它分配一个唯一的标识，即IP地址，Internet是根据IP地址来识别网络上的计算机。在Internet中，不论发送电子邮件还是检索信息，都必须知道对方的IP地址，目前较多采用IPv4格式，32位二进制数。
IP地址由网络号和主机号两部分组成，其中网络号用来标识一个逻辑网络，主机号用来标识网络中的一台主机。同一网络内的所有主机使用相同的网络号，主机号是唯一的。路由器会根据目的站IP 地址的网络号进行路由选择。
IPv4的书写格式
为了便于记忆就分为四段，每段八位，中间用小数点隔开。每段八位的二进制数转成十进制，大小为0至255
特殊用途的IP地址
IP地址用来标识互联网中的主机，但少数IP地址有特殊用途，不能分配给具体主机使用。
A、全为0的主机号表示该IP地址是本主机所连接到的单个网络地址；
B、主机号全为1表示该网络上的所有主机；
C、网络号不能以127开头，不能全为0，也不能全为l；
D、主机号不能全为0，也不能全为l；
IP地址不同类别的主机数
A类 主机地址:16777214 224-2（全0全1）
B类 主机地址:65534 216-2（全0全1）
C类 主机地址:254 28-2（全0全1）
4. IPv4和IPv6
目前流行的IPv4协议已经接近它的功能上限，主要危机来源于它的地址空间的局限性。因此提出下一代Internet协议由IPv6取代IPv4。
IPv4由32位二进制组成，理论IP地址数量232个
IPv6由128位二进制组成，理论IP地址数量2128个
IPv6表述和书写时，把长度为128个二进制位（bit）的IPv6地址分成8个16位的二进制段、每一个16位的二进制段用4位的16进制数表示，段间用“:”（冒号）隔开；
IPv6格式如下： HHHH:HHHH:HHHH:HHHH:HHHH:HHHH:HHHH:HHHH
其中H为16进制数
IPv6 地址范围从 0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0000
至 FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF:FFFF
5.域名系统DNS
域名系统（Domain Name System,DNS)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，管理名字和IP的对应关系，能够使人更方便的访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。
域名通常是按分层结构来构成；每个子域名都有其特定的含义。从右到左，子域名分别表示：国家或地区的名称、组织类型、组织名称、分组织名称、计算机名称等。如：
域名层次结构
顶级域名大致可分为两类：一类是组织性顶级域名，另一类是地理性顶级域名。
全世界的域名由非营利性的国际组织ICANN（互联网名称与数字地址分配机构）管理。每个国家都有自己的域名管理机构，我国的域名注册由中国互联网络信息中心CNNIC管理。
6. 万维网WWW
万维网WWW（World WideWeb）简称Web，是Internet应用最广泛的网络服务项目，它将世界各地的信息资源以特有的含有“链接”的超文本形式组织成一个巨大的信息网络。
WWW是以超文本标注语言（HTML，HypertextMarkup Language）与超文本传输协议（HTTP，Hypertext Transfer Protocol）为基础，能够向Internet提供面向服务的、体验良好的信息浏览系统。
7.互联网设备
1.交换机（Switch）意为“开关”，是一种用于电（光）信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机，光纤交换机等。
2.路由器（Router）,所谓“路由”，是指把数据从一个地方（如主机A）传送到另一个地方（如主机B）的行为和动作。而路由器，正是执行这种行为动作的机器。路由器利用路由表和转发策略为数据传输选择路径。路由器是全球互联网络的枢纽，可以连接不同类型的局域网和广域网，目前家庭广泛使用的WIFI，就是无线路由。
万维网（www）
常用的网络互联设备（交换机与路由器）
