Internet 及其应用

Internet及其应用

因特网简介 • 什么是因特网? • 顾名思义internet是互联网络 • 80年代初期 Internet 是项目组和实验性互联网络的名字，各网络执行TCP/IP协议，经路由器互连并连接在NSFNET上，路由器以网络为寻址目标 • 90年代中人们认为Internet实际上是全球范围的数字化信息库

美国联邦网络署的定义, 1995.10.24 Internet是具有下列特性的全球信息网(the global information system) -- (i)基于IP协议(或其后继者)的全球唯一的地址空间，逻辑地连接在一起； (ii)能够支持使用TCP / IP协议集 (或其后继者及其它与IP兼容的协议)来通信； (iii)公开或私下地提供、利用或形成在上述通信与相关基础设施之上的高层服务。

因特网的层次结构 主干网络中级网络园区网络 ISPs的地位

进入因特网的基本条件 一台计算机（或NC）一条与ISP连接的信道用网卡接入局域网或经MODEM拨号上网 IP地址或一个ISP帐号

因特网用户的类别 Internet核心主机胖、瘦客户机的用户模拟终端的微机用户 NC(Internet计算机)

PPP(点对点协议) • 在因特网上广泛使用 PPP 协议 • 它提供了一种由点对点链路传送多协议数据报的标准方法，它包括三个主要成分： • 提供一种用来封装不同数据报的共同方法； • 建立、配置、测试数据链路连接的链路控制协议(LCP)； • 一套分别用于建立与配置不同质网络的网络控制协议(NCPs)

TCP/IP协议集简介

IP地址(32位) A类 0 网址网内主机号 B类 1 0 网址网内主机 C类 1 1 0 网址网内主机号 D类 1 1 1 0 多投点组地址 E类 1 1 1 1 0

点分十进制地址 • 人们不习惯直接使用 2 进制数 • 32 比特可分成 4个字节，分别用十进制数表示每个字节，并用圆点把这 4个字节隔开，这就是 IP 地址的点分十进制表示法 • 202.112.88.31代表的 32位依次是 11001010 01110000 01011000 00011111 • 10.2.64.112代表的 32位依次是 00001010 00000010 01000000 01110000

地址掩码 • 为了取出 IP 地址中的网址，对 A 类网用 255.0.0.0 作掩码，对 B 类网用 255.255.0.0 作掩码对 C 类网用 255.255.255.0 作掩码 • 对于连续16个C类网址，掩码是 255.255.240.0 即 11111111 11111111 11110000 00000000 • 而 255.255.224.0 能够取出连续32个 C 类网址，或把 B 类网划分为8个子网时，子网的地址

关于IP地址的进一步讨论 IP地址的两种格式是： ﹛＜网络号＞，＜主机号＞﹜； ﹛＜网络号＞，＜子网号＞，＜主机号＞﹜ 有特殊含义的地址 0代表全0；-1代表全1 • { 0 ,0 } 指本网、本主机的源地址； • { 0 ,＜主机号＞} 指本网、该主机的源地址； • {＜网络号＞ ,0 } 指网络地址（路由表用）； • { -1 ,-1 } 为限制在本网内广播的目的地址； • { ＜网络号＞,-1 } 对指定网络定向广播的目的地址； • {＜网络号＞,＜子网号＞,-1 } 对指定子网定向广播的目的地址； • {＜网络号＞,-1 ,-1 } 对指定网络各子网广播用的目的地址； • { 127 ,＜任意值＞} 是主机内用以测试的一种地址，不用在主机之外

IP数据报格式

数据报的格式说明 版本IP 的版本号，为 4 报头长度以 32 比特为单位，最小为 5 服务类型优先级 D T R 数据报(片)总长以字节为单位，故总长最大为 65535 标识号每个原始数据报有一个特定的标识号标志利用标志表示数据报片的特性报片偏移表明数据报片在原始数据报中的位置生存时间与经过的站点数及在路由器中的等待时间相关协议指明数据部分为哪个协议的数据单元报头检查和按每个 16 比特累加求和，然后取反源地址发方 32 比特的 IP 地址目的地址信宿的 32 比特的 IP 地址任选项和填充用于测试和查错的任选项，填充至32b 倍数

路由器（1） • 路由器( Router ) 路由器是因特网中的重要部件，用来连接网址不同的网络。路由器是在网络层按照协议（如 IP ）地址完成对分组（如 IP 数据报）的路径选择和存储转发的。显然，路由器一定有连接到不同网络的不同端口，且不同端口连接了不同的数据电路。(路由器的不同端口有不同的IP) 路由器可运行软件，提供复杂的功能

路由器（2） 边界路由器协议层次示意图： IP 以太网 FRN 帧中继线路校园网

路由器和主机中的路由表 202.1.10.8 202.1.1.1 202.1.3.1 C A R1 R2 202.1.3.1 202.1.1.5 202.1.10.1 在UNIX主机A中，有路由表的文件，例如： 202.1.1.2 D R3 E B 202.1.10.4 202.1.4.5 202.1.4.1 202.1.1.10

地址解析 • 因特网使用 IP 地址，但计算机最终是按网卡地址通信的。 • 地址解析的作用就是从 IP 地址，变换成实际的网卡地址。 • ARP协议 • 地址绑定( Binding )

ICMP及IGMP简介 • ICMP 是 IP 层中的控制报文协议 • 该协议的作用是确保 IP 协议的实施 • IGMP 是 IP 层中使用 D 类地址的组播协议该协议支持 IP 网络中的虚拟工作组及 VOD (视频点播)

C/S模式 • 在 C/S 模式下，用传输协议进彼此通信的进程包括客户进程(C)和服务器进程(S) • 向网上服务提供者主动提出服务请求，并得到服务的进程称作客户进程 ( Client ) • 随时等待服务请求，并及时响应，提供网上资源的进程称作服务器进程( Server ) • 服务器进程通常是并发、多线程的，可同时分别处理多个不同客户进程的服务请求 • 为区别与标识同在一台计算机上运行的多个服务器进程及客户进程，要分别标识每个进程

Internet中的运输层TCP 和 UDP • 协议端口号 • 运输层是面对应用进程的，协议端口号实际上指明了主机上的具体进程，在一台主机上同时运行着多个通信进程的情况下，以不同的端口号来标识不同的进程，这是必不可少的。 • 顾名思义，协议端口号包括协议和端口号两部分： 2/TCP与 2/UDP 是两个不同的通信进程的协议端口号

协议端口号 • 1024以内的协议端口号是由IANA (Internet Assigned Number Authority)统一分配的。 • IANA在Internet的STD 2(即2号标准)中列出了熟知(Well Known)的一些服务端口的编号，这些编号只能用于系统进程，或者由特权用户运行的程序。 • 对于客户进程，则由主机分配给一个较大的协议端口号。

协议端口号举例 • 25/TCP 简单邮件传输协议（SMTP） • 20/TCP FTP数据连接 • 53/UDP 域名系统 • 80/TCP 超文本传输协议（HTTP) • 110/TCP 邮局协议（POP3) • 虽然 IANA 不负责分配 1024 以上的编号，但也把已经向它登记使用的编号在 STD 2 之内列了出来，供他人参考

UDP—用户数据报协议 • UDP协议，提供无连接的数据报传送，它给出了信源和信宿的端口号，使通信是针对进程的 • 协议数据单元是用户数据报(User Datagram) 数据部分

UDP使用的伪报头 • 在计算检查和时要添加6个16比特，这个添加的部分叫做伪报头

TCP协议 • TCP是Transmission Control Protocol的缩写，译为传输控制协议 • 面向连接、端对端(进程对进程)、全双工且能连续传送字节流的报文和高可靠性是TCP的主要特色 • 功能涉及到可靠性——从出错(检验错、丢失、重复或无序接收)恢复到有序递交；以及相关的流量控制、多路复用、连接控制、拥塞避免、优先级与安全等诸多方面

TCP报文段的格式 数据

6 个标志位 • U－URG 指明紧急指针有效 • A－ACK 表明确认序号有效 • P－PSH 此报文段请求一次推进 • R－RST 连接重建 • S－SYN 设置同步序号 • F－FIN 标志报文结束

选项 * 要求 SYN为 1 TCP选项，主要用于提高端对端连接的性能，使连接质量更好

套接字与 TCP 连接 • 套接字(socket)是包括了主机的IP地址和该进程的通信端口的一种标识，这两个成分使套接字能唯一地标识出网上某处的特定通信进程 • 一对套接字指明了通信的一对应用进程，也就确定了一个 TCP连接

传输控制块 • 在建立 TCP 连接时，每个端系统都要建立传输控制块TCB，即 Transmission Control Block，它保存连接状态，通过连接名可得到 TCB的指针，靠 TCB使用与维护 TCP 连接 • TCB包括本地和远方的套接字(socket)，连接的安全度和优先级、用户发送与接收缓冲区的指针(指向可重发的队列和当前收的报文段)以及有关发送与接收的序号 • 一个 TCP 连接终结时要删除双端端系统中的传输控制块TCB

TCP的几种操作 • 建立连接时的三次联络和传输控制块(TCB)的创建 • 按字节计数的滑动窗口（发、收） • 发方的超时重传机制 • TCP的慢启动和拥塞避免 • 简化的TCP连接状态图 • 用户接口

域名域名是IP地址的等价物管理域的逻辑名bnu.edu.cn elec.bnu.edu.cn主机的逻辑名www.bnu.edu.cn www.elec.bnu.edu.cn ftp.cnc.ac.cn sunsite.net.edu.cn

域名系统介绍 • 域名系统包括三个成分：域名空间和资源档案；名字服务器；解析程序 • 通过域名系统把域名译成IP地址在各级网络中的名字服务器和相应的解析程序，承担把域名转化为IP地址的工作 • 名字服务器要有备份

ISP Internet接入服务提供者，或称作Internet运营商

与Internet相关的机构 Internet协会Internet体系结构委员会(IAB) Internet工程部(IETF) Internet研究部(IRTF)Internet信息中心(NIC)网络运行中心

RFC(Request For Comments) RFC是在因特网上保存的备忘录式的文档其中有3个特别的系列：STD系列（Internet的正式标准）FYI 系列（提供信息的文档）BCP系列（IETF指导组推荐的系列）

RFC的进一步介绍 RFC由专人负责(RFC 编辑 RFC-Editor.org) 通常RFC先在www.isi.edu上发布，随后许多NIC将其放到自己的相关目录之下特点：RFC文档非常多，内容五花八门，可联机阅读，也可下载研究，每个文档有唯一的编号，现已超过 RFC3115 RFC有专门的索引，且不断充实更新计算机专业的从业者应当会用RFC文档

两类RFC的作用 • 为各类用户提供信息的RFC 目前最重要的已经进入FYI或BCP系列 • 与INTERNET标准制定相关的RFC 现在Internet每个新标准的制定过程都在RFC文档上反映出来。按照协议成熟的程度分成几类：协议状况英文标识含义 • 正式标准 STANDARD已批准的正规标准 • 标准草案 DRAFT STANDARD经验证测试形成的草案 • 标准提案 PROPOSED STANDARD提交供审批的协议初稿 • 实验性的 EXPERIMENTAL早期研究的结果 • 过时的 HISTORIC已经过时的旧版本

Internet标准的形成 • 一个协议成为RFC文档前先要写出草稿，称作Internet Draft，ID也作为电子文档，允许人们读取，IEGS也开始研究审查它。 • IESG发布RFC规定其为标准提案，协议就进入了准备形成新标准的过程，可形象地称作“入轨”，有了RFC 编号，状态为PROPOSED STANDARD • 起码要经过6个月，广泛征求意见，并且由2个以上独立的实验证明其安全上没问题，才可以经IESG修改形成标准草案DRAFT STANDARD形成另一个RFC文档。 • 至少过4个月，并经过2个以上的运行与示范性试验，才能被IESG批准成为正式的Internet标准，又成为修改后的文档。

标准的状态（类别） 类别英文标识含义必须采用 Required 因特网上的系统都必须采用建议采用 Recommended 因特网上的系统都应采用选用 Elective 根据网络情况选用限制使用 Limited use 限制在一定条件下使用不应使用 Not recommended 在通用的场合不推荐使用

标准化进程 | +<----------------------------------------------+ | ^ V 0 | 4 +-----------+ +===========+ | enter |-->----------------+-------------->|experiment | +-----------+ | +=====+=====+ | | V 1 | +-----------+ V | proposed |-------------->+ +--->+-----+-----+ | | | | | V 2 | +<---+-----+-----+ V | draft std |-------------->+ +--->+-----+-----+ | | | | | V 3 | +<---+=====+=====+ V | standard |-------------->+ +=====+=====+ | | V 5 +=====+=====+ | historic | +===========+

Internet提供的服务 • Internet的传统服务 • 电子函件（Email） • 文件传输（FTP） • 远程登录（TELNET） • 万维网（WWW） ——Web信息浏览

电子函件 电子函件是计算机或网络用户之间通过计算机网络传送的数字化的信函电子函件的优点是传送快、占用通信资源少（花费小）、能存入计算机保存、让使用者摆脱了时间和空间对通信的限制，能够很方便的与他人通信

电子函件地址与别名 电子函件地址是用户的标识如：cshen@bnu.edu.cnysheny@263.net别名是为某个或某些用户起的代号

电子函件的系统构成 • 报文传输系统 • 由各个执行SMTP的主机组成 • 利用假脱机方式建立TCP连接传送邮件 • 电子邮局 • 接收并管理开了帐号的用户的电子函件 • Email用户程序 • 用户与电子函件系统的接口

电子函件的用户程序 • 功能是使用户便于使用电子函件系统 • 编辑发给他人的电子函件 • 发送与接收电子函件 • 管理来往的电子函件 • 常用的Email用户程序 • Internet mail • 收件箱（Exchange） • Outlook 或 Outlook Express • Unix主机上的 mailx或 mail 等

正文、附件与附件的格式 • 电子函件的正文是纯文本 • ASCII码的字符序列（7-bit 字符） • HTML文档（超文本） • 汉字或其它语种的字符序列（双字节或多字节字符） • 附件可以是各种形式的计算机文件 • 附件转化为纯文本时的常用格式 • MIME • Base 64 • UUencode

用户程序的设置 • 帐号 • 用户标识及全名 • STMP服务器（发信） • 收信的电子邮局服务器及协议 • POP3 或 IMAP • 确定发件的格式 • 其它

TELNET远程登录 • 远程登录使用户能够模拟终端去使用远方的计算机 • TELNET协议利用TCP连接 • 除登录进入自己的帐号外，可以访问某些提供公共服务（如BBS）的站点

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