第六节 Internet工作原理

第六节Internet工作原理•本节从Internet的一些相关概念及基本工作方式出发，简要说明Internet的工作原理。这些对正确有效地使用Internet具有直接的作用。（一）Internet总体结构•Internet是一种典型的广域互连网，网中的每部计算机称为一部Internet主机。主机之间以局域网方式互连，也可以以广域网方式互连。互连所用的物理设备与传输介质也可以是多种多样的，由相应的连接方式而定。Internet并不限定它的方式。例如，以局域网方式互连的主机可以是以太网、FDDE网、ATM网、同轴电缆以太网等。以广域网方式互连的主机可以通过DDN、ISDN、帧中继、X.25等公共数据网相连或通过拨号方式连接。子网A子网BG1G1子网F子网D子网EG3子网C图1.6Internet总体结构Internet总体结构•不论物理连接方式如何，各互连主机间必须以TCP/IP协议通信，这是Internet的最基本的要求。•在Internet中，网络/子网是一种抽象的概念，一个局域网（如某种以太网）、一个X2.5网或一个两台机器间的连接都可以称为一个网络/子网。•一个子网可以通过称为Internet网关/Internet路由器的设备与另外一个或多个子网互连接。网关从物理连接上讲，负责建立两个子网间的物理连接（将不同传输介质的网连在一起），从逻辑上讲，负责数据（IP包）的路由选择，它根据数据的IP地址将数据传到另一个网络。•子网的划分也与IP地址及IP地址的子网掩码密切相关，这将在后面介绍。一个子网/主机A通过网关连到另一子网B时，称B为A的接入点/连入点/入口。（二）客户/服务器（Client/Server）模式•客户/服务器（Client/Server）模式是现代计算机网络的产物，在Internet开始流行之前就广泛应用于已局域网系统。它是一种目前普遍使用的分布式计算模式。•通俗地讲，客户/服务器模式是一种多机合作方式，它的概念来源于服务机构中的服务员与顾客。顾客向服务员提出服务请求，服务员按顾客的请求进行工作。从整体上看，服务员与顾客配合完成工作，这就是客户/服务器模式的含义所在。•在计算机网络中，一些机器被指定为服务器，为其它机器上的请求提供服务。这些向服务器提出请求的机器就是客户。服务器提供的功能可以是多种多样的，所以可以有不同种类的服务器。例如，有文件服务器、数据库服务器、服务器、email服务器及其他应用服务器等。服务器的功能一般是按客户机的请求访问本机的数据，并向客户回送访问结果，也有的服务器只负责“请求”的传递作用。不论服务器的功能如何不同，各种服务器都有一种共同的功能：随时检听各客户的请求。服务器功能处理消息监听图1.7客户服务器模式客户客户•服务器与客户机在硬件配置上并没有原则上的不同，只不过由于服务器一般要面向多个客户，所以应有较强的处理能力（并发处理能力）。在软件配置上，服务器机应运行相应的服务器软件，客户机上要运行相应的客户软件。在许多情况下，一部机器既可作服务器，又可做客户，可在这两种角色之间切换。•Internet上的应用绝大多数是基于客户/服务器模式的。Internet上有些主机专门做服务器，提供一定的功能/服务。用户从某一主机上请求服务时，该主机就作为客户机。例如，Internet上的服务FTP、Telnet、Email、及各种信息查找引擎（如Gopher、Archie、WAIS、Yahoo等）均是以客户/服务器模式工作的，网中建有相应的FTP服务器、Archie服务器、Telnet服务器、email服务器、服务器等。（三）Internet/IP地址与域名•为了实现通信，网中每部主机至少应有一个唯一的地址（数据化名称）作为对相应计算机的标识。在Internet中，通信用的地址称IP地址（也称Internet地址）。它是对Internet中的主机的一种数字化标识。•IP地址是TCP/IP协议的概念，它是个数32位二进制数(4个字节)。实际使用时为了直接明了，将IP地址表示成点分隔的十进制形式：•n1.n2.n3.n4•其中，n1，n2，n3，n4各表示IP地址中的一个字节，n1为最高字节，n4为最低字节，n1~n4均为十进制形式，范围均为0~255（字节值范围）。•在计算机中，将8位二进制数称为一个字节，ASCII编码的长度就是一个字节，字一般是指CPU指令所直接处理的最长数据（一个二进制序列）例如，386CPU的字节长是32位。•例如，202.38.212.254就是一个合法的IP地址形式，由于十进制数202、38.、212.、254的十六进制形式分别为CD、26、D4、FE，故该IP地址的十六进制值为CD26D4FE。对应的二进制形式为11001101001001101101010011111110。•IP地址是一种按位编码法，它的高位部分代表子网络号，低位部分代表子网中的主机号，但子网号与主机号的分界点在何处？该问题由子网掩码（Subnetmask）确定。•子网掩码也是一个32位二进制制数，表示形式与IP地址相同，作用是用来标识IP地址中子网号与主机号各在什么位置。所以，IP地址与子网掩码是成对存在的。•IP地址中的子网号通过与子网掩码进行按位逻辑“与”运行得出，即按位逻辑与的结果即为子网号。从而，子网号的后面（低位部分）为网络号。例如设202.38.212.254的子网俺码为255.255.255.0则，子网号为202.38.212．而主机号为254。•由于IP地址中子网号与主机号是按界划分的，故子网掩码的形式应是：高位部分连续若干个“1”，其余为“0”。子网掩码的这一特点决定了子网是按位序嵌套/分级的。类标志网络号占位主机号占位网络地址数目主机地址数目A最高位二进制为0最高字节(标志位后的7位)低3个字节12616387064B最高2位二进制为10最高2个字节中低14位低2个字节1625664576C最高3位二进制为110最高3个字节中低21位最低字节2064512254为了管理方便，将IP地址主要划分为三类，分别称A、B、C类地址。有关说明见表。•A类地址中网络号所占位最少，而主机号位数最多，这表示，A类子网的总数不多（126个），但其中可包含的主机数最多（多达成16387064个），因此每个子网可以包含更多的子网。C类地址中网络号占位最多，所以C类地址（网）最多，但C类网中主机最少，因而每个C类地址可包含的子网数最少。•IP地址中，全“0”与全“1”（二进制）具有特殊含意：•主机号全“0”：为网络地址。•例如C类地址202．38．212．0表示一个C类网，子网地址为202．38．212。•主机号全“1”：表示相应网中的各主机（广播地址）。•例如C类地址202.38.212..255表示Ｃ类子网202.38.212中的各部主机。•网络号全“0”：保留。•网络号全“1”：所有网。•一般情况下，一部主机具有一个IP地址，但有的主机逻辑/功能上兼作多个主机用（如主机作网关），此时这种主机就具有多个IP地址。•IP地址是数字形式的，不便记忆与识别，为此引入了域名（Domainname）的概念。域名含意com商业机构edu教育部门gov政府部门mil军事部门net网络信息中心org其它非盈利性组织int国际性特殊组织•域名与IP地址对应，每个IP地址可以有一个或多个域名。一般情况下，域名与IP地址可以同等使用。一个域名由多个部分组成，各部分间用圆点分隔，每个部分的形式是英文字母打头的字母数字串。•例如：scut.edu.cn、microsoft.com就是两个形式合法的域名。•域名中最右部分代表国家名称（地址位置名称），称为一级域名。其按国际统一标准表示，一般为两个字母。•如cn、jp、hk分别代表中国、中国香港、日本。对于美国，由于Internet起源于美国，所以美国的域名中无国家名称。如上例中的microsoft.com就代表美国的一个域名。域名中右边起第二部分为组织/机构的类别名称，称为二级域名，一般用三个字母表示，也由国际统一指定。例如，上两个域名中，edu表示教育部门，com代表商业部门。•域名中其它部分为用户域名，一般由ISP指定（根据用户的申请），如上例中的scut和microsoft就是用户域名。•IP地址与域名由专门的管理机构管理与分配，最高管理机构是InternNIC（InternetNetworkInformationCentre）负责管理一级与二级域名，InterNIC按地理位置在世界各地设立一些代理机构。用户的IP地址与三级及其以下的域名要向自已的Internet接入点所对应管理机构申请。•一个IP地址可以对应多个域名，多域名可以带来引用上的方便。•域名与IP地址的对应关系存放在一种称为IP地址映射表的结构中。域名到IP地址的映射（对应）由域名服务器DNS（DomainNameServer）完成。一个DNS由某一主机充当（该主机本身也有IP地址），它负责本子网内的域名的翻译（译为IP地址）。域名服务器按子网嵌套结构分层分布，一般的Internet接入点都设置DNS服务器，如无DNS，则只能使用IP地址。DNS属TCP/IP协议的应用层协议。（四）Internet标准服务•TCP/IP的应用层协议（如FPT,HTTP,Telnet,SMTP,DNS等）的实现体，一般是终端用户直接可使用的系统，它们称为Internet标准服务。例如，服务（HTTP协议）、FTP服务、Telnet服务、Email服务（SMTP协议及其扩展）等都是Internet服务。•Internet服务以都是客户/服务器模式工作。服务器端软件由服务提供者设置，客户端软件在用户的客户端设置。•服务器端软件负责执行具体的服务所需的操作，而客户端软件负责用户（操作员）与服务器软件的交互，向服务器提出服务请求，等服务器执行完相应的操作后，接收服务器送来的操作结果，并在客户端显示或提交客户端。服务器端都是以IP地址或域名标识的，用户通过客户端访问服务是，需要提供相应服务的IP地址或域名及端口号。•最常用的服务，它采用HTTP协议，服务器端软件称为Web服务器。客户端软件是Web浏览器。•的基本功能是接受客户端的浏览超文本(HTML文本)的请求，将用户欲浏览的超文本经适当处理（或不处理）后发送到客户端。客户端否则将超文本展示给用户。•Web服务器与Web浏览器之间的交互采用超文本传输协议HTTP。•常见的Web服务器系统很多，如MicrosoftIIS(MSWindows平台)，NetscapeEnterpriseServer，Apathe（多种操作系统）以及IBM和BEA等公司的Web解决方案中的WebServer。•常见的Web浏览器就更多，有Windows下自带的IE，NetscapeNavigate及众多的免费Web浏览器。•Web站点（Web服务器）的建立是比较简单的，安装了Web服务器软件后，一般只需睡这设置Web服务器的域名(IP地址)、主页路径、访问权限等项目。•FTP（文件传输协议）也是常用的服务。FTP用于支持用户通过TCP/IP网络存取服务器一侧的文件，或者将用户端文件上传到服务器端，或者将服务器端的文件下载到客户端。•FTP的服务器软件也很多，一般的网络操作系统都自带。FTP服务器的免费/自由软件很多。•FTP的客户软件也往往嵌在操作系统中。一般的Web浏览器也带有FTP客户端功能，所以，一般可以通过Web浏览器访问FTP服务。（五）代理服务与代理服务器•代理服务器（ProxyServer）是一种特殊的服务器，用于代理它的客户机访问网上的服务。代理服务一般多用在Internet。为什么要为客户机进行代理？原因主要有：•客户机由于网络连接或其他原因，无直接访问网上服务的能力。如客户机通过局域网代理连入Internet，客户机没有标准IP地址，并未真正连入Internet。•由于记帐管理的原因。许多网络服务的访问，都是要记帐