6.4　Internet技术

Internet起源于美国国防部高级研究计划署于1969年主持研制的第一个分组交换网络ARPANET（阿帕网）。后来美国国家科学基金会（NSF）在ARPANET的基础上建立起SFnet，供大学和科研机构使用，并将其改名为Internet。1991年，商业机构踏入Internet，发现了其在通信、资料检索和客户服务方面的商业潜力，各大企业纷纷加入Internet。Internet利用统一的通信协议（TCP/IP）来连接各个国家、地区和机构的计算机网络，是一个数据通信网。同时，Internet将各个部门和领域的各种信息资源集为一体，供网上用户共享信息资源网。此外，Internet具有开放性、自由性、共享性和平等性等特点，可以看做是20世纪末最伟大的发明。

1990年，中国正式在国际互连网络信息中心（InterNIC）的前身DDNNIC注册登记了我国的顶级域名CN，1994年正式加入Internet。同年5月，中国科学院高能物理研究所实现了联网。中国经过几十年的发展，形成了4大主流网络体系，即:中科院的科学技术网（CSTNET）、国家教育部的教育和科研网（CERNET）、原邮电部的（CHINANET）和原电子部的金桥网（CHINAGBN）。

自从我国加入Internet后，网络发展迅速，中国互联网络信息中心（CNNIC）在枟第26次中国互联网络发展状况统计报告枠中公布，截至2011年6月底，我国网民规模突破4亿大关，达到4.2亿，因特网普及率攀升至31.8%，网络应用中的商务化程度迅速提高。

6.4.1　IP地址

IP是英文Internet Protocol的缩写，意思是“网络之间互联的协议”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守IP协议就可以与因特网互联互通。正是因为有了IP协议，因特网才得以迅速发展成为世界上最大的、开放的计算机通信网络。

IP地址（Internet Protocol Address）是一种在Internet上的给主机编址的方式，也称为网际协议地址。常见的IP地址分为IPv4与IPv6两大类。

1）IPv4地址

为了让Internet中的计算机能够相互通信，必须唯一地标识每一台计算机，使计算机之间能够识别彼此的身份，因此给每台计算机分配一个“号码”是一个很好的解决方法。由于各种原因，MAC地址并没有被采用为计算机的身份识别，而是采用了IP地址。Internet上的每一台计算机都被赋予了一个世界上唯一的32位Internet地址，这一地址可用于与该计算机有关的全部通信。在Internet上，IP地址采用分层结构，由网络地址和主机地址组成，用以标识特定主机的位置信息。IP地址的结构如表6.1所示。

表6.1　IP地址结构

一般的IP地址由4组数字组成，每组数字均在0～255范围内，数字间用“.”分隔。采用这种编址方法可使Internet容纳约40亿台计算机。

IP地址通常分为以下5类，如表6.2所示。

表6.2　IP地址的分类

①A类:IP地址的前8位表示网络号，后24位表示主机号。A类地址用于较大规模的网络，可容纳16000000万台计算机。A类地址最高位的取值一定是0，因此A类地址的网络号为1～126，最多可以有126个网络。

②B类:IP地址的前16位表示网络号，后16位表示主机号。B类地址通常用于中等规模的网络，可容纳60000多台计算机。B类地址前两位的取值一定是10，因此B类地址的网络号为128～191，最多可以有16384个网络。

③C类:IP地址的前24位表示网络号，后8位表示主机号。C类地址通常用于规模较小的网络，可容纳254台计算机。C类地址前3位的取值一定是110，因此C类地址的网络号为192～223，最多可以有2097151个网络。

④D类:D类IP地址多用于组播，其前4位的取值是1110。

⑤E类:保留地址用于试验，前4位的取值是11110。

2）IPv6

从计算机本身发展，以及从因特网规模和网络传输速率来看，现在IPv4已经很不适用了。最主要的问题就是32位的IP地址不够分配。全球因特网IP地址相关管理组织于2011年2月3日宣布，现有的因特网IP地址已于当天分配完毕，IP地址总库已经枯竭，因特网未来发展将系于在全球范围内普及下一代互联网络通信协议，这一通信协议就是具有更大地址空间的新版本IP协议IPv6。IPv6将地址从IPv4的32位增大到了128位。

向IPv6过渡只能采用逐步演进的办法，同时，还必须使新安装的IPv6系统能够向后兼容。IPv6系统必须能够接收和转发IPv4分组，并且能够为IPv4分组选择路由。双协议栈（dualstack）是指在完全过渡到IPv6之前，使一部分主机（或路由器）装有两个协议栈，即一个IPv4和一个IPv6。

6.4.2　域名系统

虽然IP地址能够唯一地标识网络上的计算机，但要让用户记忆这些数字型的IP地址却十分不方便。为了克服这个缺点，人们研究出一种能代表一些实际意义的字符型标识，即所谓的域名地址（domainname）。

域名系统（Domain Name System缩写DNS，Domain Name被译为域名）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，能够使人更方便地访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP地址数串。

原则上，IP地址和域名是一一对应的，这份域名地址的信息存放在一个名为域名服务器的主机内，使用者只需了解易记的域名地址，其对应IP地址的转换工作交给域名服务器去完成。

域名地址是从右至左来表述其意义的，最右边的部分为顶级域名，最左边的则是这台主机的机器名称。一般域名地址可表示为:主机名.单位名.网络名.顶级域名。

域名通常有以机构性质命名的域和以国家地区代码命名的域两种基本类型。常见的以机构性质命名的域一般由3个字符组成，如表示商业机构的com、表示教育机构的edu等。以机构性质或类别命名的域名如表6.3所示。

表6.3　常用顶级域名

以国家或地区代码命名的域，一般用两个字符表示，是为世界上每个国家和一些特殊的地区设置的，如中国为cn、香港为hk、日本为jp、美国为us等。但是，美国国内很少用us作为顶级域名，而一般都使用以机构性质或类别命名的域名。表6.4给出了一些常见的国家或地区域名。

表6.4　国家级域名

随着Internet迅速渗透到人们生活的各个方面，越来越多的组织机构希望拥有自己的顶级域名，因此，越来越多的域名被注册，部分新增的顶级域名如表6.5所示。

表6.5　新增的顶级域名

6.4.3　Internet接入方式

在接入网中，目前可供选择的接入方式主要有PSTN、ISDN、DDN、LAN、ADSL、VDSL、Cable-Modem、PON和LMDS，它们各有各的优缺点。

1）PSTN拨号:使用最广泛

PSTN（Published Switched Telephone Network，公用电话交换网）技术是利用PSTN通过调制解调器拨号实现用户接入的方式。这种接入方式目前最高的速率为56Kbit/s，已经达到仙农定理确定的信道容量极限，这种速率远远不能够满足宽带多媒体信息的传输需求。但由于电话网非常普及，用户终端设备Modem很便宜，而且不用申请就可开户，只要家里有电脑，把电话线接入Modem就可以直接上网。因此，PSTN拨号接入方式比较经济，至今仍是网络接入的主要手段。

2）ISDN拨号:通话上网两不误

ISDN（Integrated Service Digital Network，综合业务数字网）接入技术俗称“一线通”。它采用数字传输和数字交换技术，将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理。用户利用一条ISDN用户线路，可以在上网的同时拨打电话、收发传真，就像两条电话线一样。ISDN基本速率接口有两条64Kbit/s的信息通路和一条16Kbit/s的信令通路，简称2B＋D。当有电话拨入时，它会自动释放一个B信道来进行电话接听。

3）DDN专线:面向集团企业

DDN（Digital Data Network，数字数据网，即平时所说的专线上网），是随着数据通信业务发展而迅速发展起来的一种新型网络。DDN的主干网传输媒介有光纤、数字微波、卫星信道等，用户端多使用普通电缆和双绞线。DDN将数字通信技术、计算机技术、光纤通信技术以及数字交叉连接技术有机地结合在一起，提供了高速度、高质量的通信环境，可以向用户提供点对点、点对多点透明传输的数据专线出租电路，为用户传输数据、图像、声音等信息。DDN的通信速率可根据用户需要在N×64Kbit/s（N＝1～32）之间进行选择。当然，速度越快，租用费用也越高。

用户租用DDN业务需要申请开户。DDN的收费一般可以采用包月制和流量制，这与一般用户拨号上网的按时计费方式不同。DDN的租用费较贵，普通个人用户负担不起，DDN主要面向集团公司等需要综合运用的单位。按照不同的速率带宽，DDN收费也不同，例如在中国电信申请一条128Kbit/s的区内DDN专线，月租费大约为1000元。因此它不适合社区住户的接入，只对社区商业用户有吸引力。

4）ADSL:个人宽带流行风

ADSL（Asymmetrical Digital Subscriber Line，非对称数字用户环路）是一种能够通过普通电话线提供宽带数据业务的技术，也是目前极具发展前景的一种接入技术。ADSL素有“网络快车”之美誉，因其下行速率高、频带宽、性能优、安装方便、不需交纳电话费等特点而深受广大用户喜爱，成为继Modem、ISDN之后的又一种全新的高效接入方式。

ADSL方案的最大特点是不需要改造信号传输线路，完全可以利用普通铜质电话线作为传输介质，配上专用的Modem即可实现数据高速传输。ADSL支持上行速率640Kbit/s～1Mbit/s，下行速率1Mbit/s～8Mbit/s，其有效的传输距离在3～5km范围以内。在ADSL接入方案中，每个用户都有单独的一条线路与ADSL局端相连，它的结构可以看作是星型结构，数据传输带宽是由每一个用户独享的。

5）VDSL:更高速的宽带接入

VDSL（Very-high-bit-rate Digital Subscriber loop，甚高速数字用户环路）是ADSL的快速版本。使用VDSL，短距离内的最大下传速率可达55Mbit/s，上传速率可达2.3Mbit/s（将来可达19.2Mbit/s，甚至更高）。VDSL使用的介质是一对铜线，有效传输距离可超过1000m。但VDSL技术仍处于发展初期，长距离应用仍需测试，端点设备的普及也需要时间。

6）Cable-Modem:用于有线网络

Cable-Modem（线缆调制解调器）是近两年开始试用的一种超高速Modem。它利用现成的有线电视（CATV）网进行数据传输，已是比较成熟的一种技术。随着有线电视网的发展壮大和人们生活质量的不断提高，通过Cable Modem利用有线电视网访问Internet已成为越来越受业界关注的一种高速接入方式。

由于有线电视网采用的是模拟传输协议，因此网络需要用一个Modem来协助完成数字数据的转化。Cable-Modem与以往的Modem在原理上都是将数据进行调制后在Cable（电缆）的一个频率范围内传输，接收时进行解调。其传输机理与普通Modem相同，不同之处在于它是通过有线电视CATV的某个传输频带进行调制解调的。

Cable Modem连接方式可分为两种，即对称速率型和非对称速率型。前者的DataUpload（数据上传）速率和Data Download（数据下载）速率相同，都为500Kbit/s～2Mbit/s；后者的数据上传速率为500Kbit/s～10Mbit/s，数据下载速率为2Mbit/s～40Mbit/s。

7）PON:光纤入户

PON（Passive Optical Network:无源光纤网络）是指（光配线网）中不含有任何电子器件及电子电源。此技术是一种点对多点的光纤传输和接入技术，下行采用广播方式，上行采用时分多址方式，可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构。其光分支点不需要节点设备，只需要安装一个简单的光分支器即可，具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快、综合建网成本低等优点。

8）LMDS接入:无线通信

LMDS（Local Multipoint Distribution Services区域多点传输服务），是一种微波的宽带业务，工作在28GHz附近频段，可在较近的距离双向传输话音、数据和图像等信息。

LMDS采用一种类似蜂窝的服务区结构，将一个需要提供业务的地区划分为若干服务区。每个服务区内设基站，基站设备经点到多点无线链路与服务区内的用户端通信。每个服务区覆盖范围为几公里至十几千米，并可相互重叠。

目前，各国的核心网络建设均初具规模，基本可满足当前通信的需求。而突出的矛盾体现在接入网方面，即用户与核心网络的连接部分。这一问题是通信向宽带、智能、个人化发展的关键，因此我国也把研究、发展和建设接入网列为重要任务。

9）LAN:技术成熟成本低

LAN（local area network局域网）方式接入是利用以太网技术，采用光缆＋双绞线的方式对社区进行综合布线。具体实施方案是:从社区机房敷设光缆至住户单元楼，楼内布线采用五类双绞线敷设至用户家里，双绞线总长度一般不超过100m；用户家里的电脑通过五类跳线接入墙上的五类模块就可以实现上网。社区机房的出口通过光缆或其他介质接入城域网。

采用LAN方式接入可以充分利用小区局域网的资源优势，为居民提供10M以上的共享带宽，这比现在拨号上网速度快180多倍，并可根据用户的需求升级到100M以上。

以太网技术成熟、成本低、结构简单、稳定性、可扩充性好，便于网络升级，同时可实现实时监控、智能化物业管理、小区/大楼/家庭保安、家庭自动化（如远程遥控家电、可视门铃等）、远程抄表等，可提供智能化、信息化的办公与家居环境，满足不同层次的人们对信息化的需求。根据统计，社区采用以太网方式接入，每户的线路成本可以控制在200～300元；而对于用户来说，开户费为500元，每月的上网费则在100～150元，这比其他的入网方式要经济许多。