原创 Internet是怎样工作的

Internet是怎样工作的
地址和协议的概念

  Internet的本质是电脑与电脑之间互相通信并交换信息，只不过大多是小电脑从大电脑获取各类信息。这种通信跟人与人之间信息交流一样必须具备一些条 件，比如：您给一位美国朋友写信，首先必须使用一种对方也能看懂的语言，然后还得知道对方的通信地址，才能把信发出去。同样，电脑与电脑之间通信，首先也 得使用一种双方都能接受的"语言"--通信协议，然后还得知道电脑彼此的地址，通过协议和地址，电脑与电脑之间就能交流信息，这就形成了网络。
TCP/IP协议

  Internet就是由许多小的网络构成的国际性大网络，在各个小网络内部使用不同的协议，正如不同的国家使用不同的语言，那如何使它们之间能进行信息交流呢？这就要靠网络上的世界语----TCP/IP协议。详细介绍请参考TCP/IP>>>

IP地址

  语言（协议）我们是有了，那地址怎么办呢？没关系，用网际协议地址（即IP地址）就可解决这个问题。它是为标识Internet上主机位置而设置的。 Internet上的每一台计算机都被赋予一个世界上唯一的32位Internet地址（Internet Protocol Address，简称IP Address），这一地址可用于与该计算机机有关的全部通信。为了方便起见，在应用上我们以8bit为一单位，组成四组十进制数字来表示每一台主机的位 置。
  一般的IP地址由4组数字组成，每组数字介于0-255之间，如某一台电脑的IP地址可为：202.206.65.115，但不能为202.206.259.3。

域名地址

  尽管IP地址能够唯一地标识网络上的计算机，但IP地址是数字型的，用户记忆这类数字十分不方便，于是人们又发明了另一套字符型的地址方案即所谓的域名地 址。IP地址和域名是一一对应的，我们来看一个IP地址对应域名地址的例子，譬如：河北科技大学的IP地址是202.206.64.33，对应域名地址为 www.hebust.edu.cn。这份域名地址的信息存放在一个叫域名服务器（DNS，Domain Name Server）的主机内，使用者只需了解易记的域名地址，其对应转换工作就留给了域名服务器DNS。DNS就是提供IP地址和域名之间的转换服务的服务 器。

域名地址的意义

  域 名地址是从右至左来表述其意义的，最右边的部分为顶层域，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：主机机器名.单位名.网络名.顶层域 名。如：dns.hebust.edu.cn，这里的dns是河北科技大学的一个主机的机器名，hebust代表河北科技大学大学，edu代表中国教育科 研网，cn代表中国，顶层域一般是网络机构或所在国家地区的名称缩写。
  域名由两种基本类型组成：以机构性质命名的域和以国家地区代码命名的域。常见的以机构性质命名的域，一般由三个字符组成，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如下表：
域名    含义
com    商业机构
edu    教育机构
gov    政府部门
mil    军事机构
net    网络组织
int    国际机构（主要指北约）
org    其他非盈利组织
  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。下表介绍了一些常见的国家或地区代码命名的域：
域名    国家或地区    域名    国家或地区
ar    阿根廷    nl    荷兰
au    澳大利亚    nz    新西兰
at    奥地利    ni    尼加拉瓜
br    巴西    no    挪威
ca    加拿大    pk    巴基斯坦
co    哥伦比亚    pa    巴拿马
cr    哥斯达黎加    pe    秘鲁
cu    古巴    ph    菲律宾
dk    丹麦    pl    波兰
eg    埃及    pt    葡萄牙
fi    芬兰    pr    波多黎各
fr    法国    ru    俄罗斯
de    德国    sa    沙特阿拉伯
gr    希腊    sg    新加坡
gl    格陵兰    za    南非
hk    香港    es    西班牙
is    冰岛    se    瑞典
in    印度    ch    瑞士
ie    爱尔兰    th    泰国
il    以色列    tr    土耳其
it    意大利    gb    英国
jm    牙买加    us    美国
jp    日本    vn    越南
mx    墨西哥    tw    台湾
cn    中国    　    　

统一资源定位器

　　统一资源定位器，又叫URL(Uniform Resource Locator)，是专为标识Internet网上资源位置而设的一种编址方式，我们平时所说的网页地址指的即是URL，它一般由三部分组成：传输协议： //主机IP地址或域名地址/资源所在路径和文件名，如今日上海联线的URL为：http://china- window.com/shanghai/news/wnw.html，这里http指超文本传输协议，china-window.com是其Web服务 器域名地址，shanghai/news是网页所在路径，wnw.html才是相应的网页文件。

标识Internet网上资源位置的三种方式：
　　IP地址：202.206.64.33
　　域名地址：dns.hebust.edu.cn
　　URL：http://china-window.com/shanghai/news/wnw.html
下面列表是常见的URL中定位和标识的服务或文件：
　　http：文件在WEB服务器上
　　file：文件在您自己的局部系统或匿名服务器上
　　ftp：文件在FTP服务器上
　　gopher：文件在gopher服务器上
　　wais：文件在wais服务器上
　　news：文件在Usenet服务器上
　　telnet：连接到一个支持Telnet远程登录的服务器上

Internet的工作原理

　 　有了TCP/IP协议和IP地址的概念，我们就很好理解Internet的工作原理了：当一个用户想给其他用户发送一个文件时，TCP先把该文件分成一 个个小数据包，并加上一些特定的信息（可以看成是装箱单），以便接收方的机器确认传输是正确无误的，然后IP再在数据包上标上地址信息，形成可在 Internet上传输的TCP/IP数据包。
　

使用TCP/IP传送数据

当TCP/IP数据包到达目的地后，计算机首先去掉地址标志，利用TCP的装箱单检查数据在传输中是否有损失，如果接收方发现有损坏的数据包，就要求发送端重新发送被损坏的数据包，确认无误后再将各个数据包重新组合成原文件。
　　
  就这样，Internet通过TCP/IP协议这一网上的"世界语"和IP地址实现了它的全球通信的功能。

1.4 Internet所提供的服务

  Internet是一个涵盖极广的信息库，它存贮的信息上至天文，下至地理，三教九流，无所不包，以商业、科技和娱乐信息为主。除此之外， Internet还是一个覆盖全球的枢纽中心，通过它，您可以了解来自世界各地的信息；收发电子邮件；和朋友聊天；进行网上购物；观看影片片断；阅读网上 杂志；还可以聆听音乐会；当然，我们还可以做很多很多其他的事。我们可以简单概括如下功能：

信息传播

　 　你或他人都可以把各种信息任意输入到网络中，进行交流传播。 Internet上传播的信息形式多种多样，世界各地用它传播信息的机构和个人越来越多，网上的信息资料内容也越来越广泛和复杂。目前， Internet己成为世界上最大的广告系统、信息网络和新闻媒体。现在，Internet除商用外，许多国家的政府、政党、团体还用它进行政治宣传。

通信联络

　　Internet有电子函件通信系统，你和他人之间可以利用电子函件取代邮政信件和传真进行联络。甚至你可以在网上通电话，乃至召开电话会议。

专题讨论

　　Internet中设有专题论坛组，一些相同专业、行业或兴趣相投的人可以在网上提出专题展开讨论，论文可长期存储在网上，供人调阅或补充。

资料检索

　　由于有很多人不停地向网上输入各种资料，特别是美国等许多国家的著名数据库和信息系统纷纷上网，Internet己成为目前世界上资料最多、门类最全、规模最大的资料库你可以自由在网上检索所需资料。
　　
  目前，Internet己成为世界许多研究和情报机构的重要信息来源。

　　Internet创造的电脑空间正在以爆炸性的势头迅速发展。你只要坐在微机前，不管对方在世界什么地方，都可以互相交换信息、购买物品、签订巨大项 目合同，也可以结算国际贷款。企业领导可以通过Internet洞察商海风云，从而得以确保企业的发展：科研人员可以通过Internet检索众多国家的 图书馆和数据库；医疗人员可以通过Internet同世界范围内的同行们共同探讨医学难题；工程人员可以通过Internet了解同行业发展的最新动态： 商界人员可以通过Internet实时了解最新的股票行情、期货动态，使自己能够及时的抓住每一次商机，永远立于不败之地；学生也可以通过 Internet开阔眼界，并且学习到更多的有益知识。

　　总之，Internet能使我们现有的生活、学习、工作以及思维模式式发生根本性的变化。无论来自何方，Internet都能把我们和世界连在一起。 Internet使我们可以坐在家中就能够和世界交流，有了Internet，世界真的小了，Internet将改变我们的生活。

  那么，Internet是怎样完成上述功能的呢？那就是它所提供的服务了。它提供的服务包括WWW服务，电子邮件（E-mail），文件传输（FTP）， 远程登录（Telnet），新闻论坛（Usenet），新闻组（News Group），电子布告栏（BBS），Gopher搜索，文件搜寻（Archie）等等，全球用户可以通过Internet提供的这些服务，获取 Internet上提供的信息和功能。这里我们简单的介绍以下最常用的服务：

1、 收发EMAIL（E-MAIL服务）

  电子邮件(E-mail) 服务是Internet 所有信息服务中用户最多和接触面最广泛的一类服务。电子邮件不仅可以到达那些直接与Internet连接的用户以及通过电话拨号可以进入Internet结点的用户，还可以用来同一些商业网（如CompuServe，America Online） 以及世界范围的其它计算机网络 （如 BITNET）上的用户通信联系。 电子邮件的收发过程和普通信件的工作原理是非常相似的。
 
  首先我们来看一下普通邮件的收发过程：

现在我们来看一下电子邮件的收发过程：
　
　 　电子邮件和普通信件的不同在于它传送的不是具体的实物而是电子信号，因此它不仅可以传送文字、图形，甚至连动画或程序都可以寄送。电子邮件当然也可以传 送订单或书信。由于不需要印刷费及邮费，所以大大节省了成本。通过电子邮件，如同杂志般贴有许多照片厚厚的样本都可以简单地传送出去。同时，您在世界上只 要可以上网的地方，都可以收到别人寄给您的邮件，而不象平常的邮件，必须回到收信的地址才能拿到信件。Internet为用户提供完善的电子邮件传递与管 理服务。电子邮件(E-mail)系统的使用非常方便。
2、共享远程的资源（远程登陆服务TELNET）

    远程登录是指允许一个地点的用户与另一个地点的计算机上运行的应用程序进行交互对话。

  远程登录使用支持Telnet协议的Telnet软件。Telnet协议是TCP/IP通信协议中的终端机协议。它有什么作用呢？
　　假设Ａ、Ｂ两地相距很远，地点Ａ的人想使用位于地点Ｂ的巨型机的资源，他应该怎么办呢？
　　乘坐交通工具从地点Ａ转移到地点Ｂ，然后利用位于地点Ｂ的终端来调用巨型机资源？这种方法既费钱又费时，不可取。
　　那把Ｂ地点的终端搬回Ａ地点，不就好了？但是Ａ、Ｂ两地相距太远了，即使可以把终端搬回去，线也无法连接了，这种方法也是不可行的。
　　但是有了Internet的远程登录服务，位于Ａ地的用户就可以通过Internet很方便的使用Ｂ地巨型机的资源了。
　　Telnet使你能够从与Internet连接的一台主机进入Internet上的任何计算机系统，只要你是该系统的注册用户。它的基本工作过程是这样的。
3、FTP服务
FTP是文件传输的最主要工具。它可以传输任何格式的数据。用FTP可以访问Internet的各种FTP服务器。访问FTP服务器有两种方式 : 一种访问是注册用户登录到服务器系统，另一种访问是用“隐名”（anonymous）进入服务器。
　　我们来看一下FTP的工作过程。
Internet网上有许多公用的免费软件，允许用户无偿转让、复制、使用和修改。这些公用的免费软件种类繁多，从多媒体文件到普通的文本文件，从大型的 Internet软件包到小型的应用软件和游戏软件，应有尽有。充分利用这些软件资源，能大大节省我们的软件编制时间，提高效率。 用户要获取Internet上的免费软件，可以利用文件传输服务（FTP）这个工具。FTP是一种实时的联机服务功能，它支持将一台计算机上的文件传到另 一台计算机上。工作时用户必须先登录到FTP服务器上。使用FTP几乎可以传送任何类型的文件，如文本文件、二进制可执行文件、图形文件、图像文件、声音 文件、数据压缩文件等。

  由于现在越来越多的政府机构、公司、大学、科研机构将大量的信息以公开的文件形式存放在Internet中，因此，FTP使用几乎可以获取任何领域的信息。

4、高级浏览WWW

  WWW（World Wide Web）， 是一张附着在Internet上的覆盖全球的信息"蜘蛛网"，镶嵌着无数以超文本形式存在的信息，其中有璀璨的明珠，当然也有腐臭的垃圾。有人叫它全球网，有人叫它万维网，或者就简称为Web（全国科学技术名词审定委员会建议，WWW的中译名为"万维网"）。WWW是当前Internet上最受欢迎、最为流行、最新的信息检索服务系统。它把Internet上现有资源统统连接起来，使用户能在Internet上已经建立了WWW服务器的所有站点提供超文本媒体资源文档。这是因为，WWW能把各种类型的信息（静止图像、文本声音和音像）无义无缝的集成起来。WWW不仅提供了图形界面的快速信息查找，还可以通过同样的图形界面（GUI）与Internet的其他服务器对接。
　　
  由于WWW为全世界的人们提供查找和共享信息的手段，所以也可以把它看作是世界上各种组织机构、科研机关、大学、公司厂商热衷于研究开发的信息集合。它基于Internet的查询。信息分布和管理系统，是人们进行交互的多媒体通信动态格式。它的正式提法是："一种广域超媒体信息检索原始规约，目的是访问巨 量的文档"。WWW已经实现的部分是， 给计算机网络上的用户提供一种兼容的手段，以简单的方式去访问各种媒体。它是第一个真正的全球性超媒体网络，改变了 人们观察和创建信息的方法。 因而，整个世界迅速掀起了研究开发使用WWW的巨大热潮。

　　WWW诞生于Internet之中，后来成为Internet的一部分，而今天，WWW几乎成了Internet的代名词。通过它，加入其中的每个人能够在瞬间抵达世界的各个角落，只要将一根电话线插入你的PC（它可能是你随身携带的笔记本电脑加上一部移动电话），此时全球的信息就在你的指尖！

　　WWW并不是实际存在于世界的哪一个地方，事实上，WWW的使用者每天都赋予它新的含义。Internet社会的公民们（包括机构和个人），把他们需要公之于众的各类信息以主页（Homepage）的形式嵌入WWW，主页中除了文本外还包括图形、声音和其他媒体形式；而内容则从各类招聘广告到电子版圣经，可以说包罗万象，无所不有。主页是在Web上出版的主要形是一些HTML文本（HTML即Hyper Text Markup Language，超文本标识语言）。

5、其它服务

  Gopher
  它是菜单式的信息查询系统，提供面向文本的信息查询服务。有的Gopher也具有图形接口，在屏幕上显示图标与图象。Gopher服务器对用户提供树形结构的菜单索引，引导用户查询信息，使用非常方便。
由于Www提供了完全相同的功能且更为完善，界面更为友好，因此，Gopher服务将逐渐淡出网络服务领域。

  广域信息服务器WAIS
  WAIS（Wide Area Information System）用于查找建立有索引的资料 (文件)。它从用户指明的WAIS服务器中，根据给出的特定单词或词组找出同它们相匹配的文件或文件集合。
由于WWW已集成了这些功能，现在的WAIS信息系统已逐渐作为一种历史保存在Internet网上。

  网络文件搜索系统Archie
  在Internet中寻找文件常常犹如"大海捞针"。Archie能够帮助你从 Internet分布在世界各地计算机上浩如烟海的文件中找到所需文件，或者至少对你提供这种文件的信息。
你要作的只是选择一个Archie服务器，并告诉它你想找的文件在文件名中包含甚麽关键词汇。Archie 的输出是存放结果文件的服务器地址、文件目录以及文件名及其属性。然后,你从中可以进一步选出满足需求的文件。
  这是一个非常有用的网络功能，但由于在Internet发展过程中信息量巨大，而没有更多的人员投入Archie信息服务器的建立，因此基于WWW的搜索 引擎已逐步取代了它的功能，随着Internet网信息技术的日渐完善，Archie的地位将被逐渐削弱。
1.5　Internet在中国
  作为认识世界的一种方式，我国目前在接入Internet网络基础设施已进行了大规模投入，例如建成了中国公用分组交换数据网CHINAPAC和中国公用 数字数据网CHINADDN。覆盖全国范围的数据通信网络已初具规模，为Internet在我国的普及打下了良好的基础。
  中国科学院高能物理研究所最早在1987年就开始通过国际网络线路接入Internet。1994年随着“巴黎统筹委员会”的解散，美国政府取消了对中国 政府进入Internet的限制，我国互联望建设前面展开，到1997年底，已建成中国公用计算机网互联网（ChinaNET）、中国教育科研网 （CERNET）、中国科学技术网（CSTNET）和中国金桥信息网（ChinaGBN）等，并与Internet建立了各种连接。
  下面我们分别看一下我国现有四大网络的基本情况。
  (1)公用计算机互联网ChinaNET

  ChinaNET是原邮电部组织建设和管理的。原邮电部与美国Sprint Link公司在1994年签署Internet互连协议，开始在北京、上海两个电信局进行Internet网络互联工程。目前，ChinaNET在北京和上海分别有两条专线，作为国际出口。
  ChinaNET由骨干网和接入网组成。骨干网是ChinaNET的主要信息通路，连接各直辖市和省会网络接点，骨干网已覆盖全国各省市、自治区，包括8个地区网络中心和31个省市网络分中心。接入网是又各省内建设的网络节点形成的网络。
  (2)中国教育科研网CERNET

  中国教育和科研计算机网CERNET是1994年由国家计委、远国家教委批准立项、远国家教委主持建设和管理的全国性教育和科研计算机互联网络。该项目的 目标是建设一个全国性的教育科研基础设施，把全国大部分高校连接起来，实现资源公享。它是全国最大的公益性互联网络。  
  CERNET已建成由全国主干网、地区网和校园网在内的三级层次结构网络。CERNET分四级管理，分别是全国网络中心；地区网络中心和地区主结点；省教 育科研网；校园网。CERNET全国网络中心设在清华大学，负责全国主干网的运行管理。地区网络中心和地区主结点分别设在清华大学、北京大学、北京邮电大学、上海交通大学、西安交通大学、华中科技大学、华南理工大学、电子科技大学、东南大学、东北大学等10所高校，负责地区网的运行管理和规划建设。

　　到2001年，CERNET主干网的传输速率已达到2.5Gbps。CERNET已经有28条国际和地区性信道，与美国、加拿大、英国、德国、日本和香港特区联网，总带宽在100Mbps以上。CERNET地区网的传输速率达到155Mbps，已经通达中国大陆的160个城市，联网的大学、中小学等教育和科研单位达895个（其中高等学校800所以上），联网主机100万台，网络用户达到749万人。
　　
  CERNET还是中国开展下一代互联网研究的试验网络，它以现有的网络设施和技术力量为依托，建立了全国规模的IPV6试验床。1998年CERNET正式参加下一代IP协议（IPv6）试验网6BONE，同年11月成为其骨干网成员。CERNET在全国第一个实现了与国际下一代高速网INTERNET2的互联，目前国内仅有CERNET的用户可以顺利地直接访问INTERNET2。

　　CERNET还支持和保障了一批国家重要的网络应用项目。例如，全国网上招生录取系统在2000年普通高等学校招生和录取工作中发挥了相当好的作用。

　　CERNET的建设，加强了我国信息基础建设，缩小了与国外先进国家在信息领域的差距，也为我国计算机信息网络建设，起到了积极的示范作用。

  (3)中国科学技术网：(China Science and Technology Network)（CSTNet）
  中国科技信息网(简称China STINET) 是国家科学技术委员会联合全国各省、 市的科技信息机构，采用先进信息技术建立起来的信息服务网络，旨在促进全社会广泛的信息共享、信息交 流。 中国科技信息网络的建成对于加快中国国内信息资源的开发和利用，促进国际间的交流与合作起到了积极的作用，以其丰富的信息资源和多样化的服务方式为国 内外科技界和高技术产业界的广大用户提供服务。
  中国科技信息网是利用公用数据通信网为基础的信息增值服务网，在地理上覆盖全国各省市，逻辑上联接各部、委和各省、市科技信息机构，是国家科技信息系统骨 干网，同时也是国际Internet的接入网。 中国科技信息网从服务功能上是INTRANET和INTERNET的结合。其INTRANET功能为国家科 委系统内部提供了办公自动化的平台以及国家科委、 地方省市科委和其它部委科技司局之间的信息传输渠道；其INTERNET功能则为主要服务于专业科技信息 服务机构，包括国家、 地方省市和各部委科技信息服务机构。
  中国科技信息网自1994年与INTERNET接通之后取得了迅速发展，目前已经在全国20余个省市建立网络节点。
  (4)国家公用经济信息通信网络（金桥网）(CHINAGBN)

  金桥网是建立在金桥工程的业务网，支持金关、金税、金卡等“金”字头工程的应用。它是覆盖全国，实行国际联网，为用户提供专用信道、网络服务和信息服务的基干网，金桥网由吉通公司牵头建设并接入Internet。