等级考试三级网络技术考点分析之因特网基础

等级考试三级网络技术考点分析之因特网基础

2006-9-6

5.1 因特网的构成

考点1 因特网的构成与工作原理

通过因特网访问的大部分信息都是存储在称为“服务器”的计算机上。服务器可以是任意一种类型的计算机；使它成为服务器的原因是因为它所起的作用：存储着可供客户机使用的数据。

客户机是一台计算机，更确切地说，是一个特殊的计算机程序，它知道如何与某种类型的服务器通信以便使用服务器上存储的信息。例如当在Web上冲浪时，会使用一种被称为Web浏览器的客户机程序与存储Web页的计算机通信。

一般而言，每一种类型的因特网活动都涉及不同的客户机和服务器类型。要使用Web，就需要使用Web客户机程序与Web服务器通信；要使用电子邮件，就需要使用电子邮件程序与邮件服务器通信。

这种客户机和服务器的关系表明：因特网实际上只是一种通信媒介，计算机之间的通信是通过一种虚拟线路实现的。决定实现各种活动的是各种类型的客户机和服务器，，而不是因特网本身。因为会出现新的客户机和服务器类型，所以新的活动类型可能会随时被添加到因特网。

5.2 IP协议

IP协议位于因特网协议栈的第三层，最早于1970年在UNIX系统平台上开发成功。今天，IP协议已经发展成为网络操作系统相互之间进行通信的标准机制，是HTTP和TCP等高层协议的基础。除了可以提供网络路由之外，IP协议还具有错误控制及网络分段等众多功能，是整个因特网协议栈的核心。

考点2 IP地址

在因特网中，每台主机至少有一个IP地址，而且这个IP地址必须是全网惟一的。在因特网中允许一台主机有两个或多个IP地址。如果一台主机有两个或多个IP地址，则该主机属于两个或多个逻辑网络。但是在同一时刻一个合法的IP地址只能分配给一台主机。否则，就会引起IP地址的冲突。

一个完整的IP地址由4字节，即32位的二进制数字组成。为了方便人们的使用，IP 地址经常被写成十进制数的形式，中间使用符号“．”隔开不同的字节。例如，采用32位形式的IP地址如下：

00001010000000000000000000000001

如果使用十进制数的形式则为：10.0.0.1

IP地址可以被划分成不同的类，根据最左边4个地址位的值决定具体的网络类型。

例如，所有的A类网络的地址最左边一位的值均为0，而其他剩余31位的值既可以取

0也可以取1。即：

Oxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx (x代表0或1)

根据A类网络地址的规定，可知道A类型网络地址的有效取值范围是从0.0.0.0到127.255.255.255。

B类网络地址从左向右第一位必须为1，第二位必须为0，其他30位则可以自由取值。例如：

l0xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

因此，B类型网络地址的有效取值范围是从128.0.0.0到191.255.255.255。

除第一位必须为1之外，C、D和E类网络地址的第二、三和四位都应当分别为1。

C类IP地址的最高3个比特位，从高到低依次是110。

D类IP地址的最高4个比特位，从高到低依次是1110。

E类IP地址的最高4个比特位，从高到低依次是1111。

除了最常用的A、B、C类地址以外，D类地址用于多目的地址发送，E类地址目前很少使用。

网络地址和IP地址非常相似，但是不能把两者混为一谈。网络地址由主机的IP地址和网络类型决定。例如，对于10.0.0.1这个主机地址，默认情况下最左边的8位代表网络地址，其他各位为0，即网络地址为10.0.0.0。

考点3 子网和子网掩码

除了由主机地址和网络类型决定的网络地址之外，IP协议还支持用户根据自己网络的实际需要创建子网络，子网与网络地址相结合，不仅可以把位于不同物理位置的主机组合在一起，还可以通过分离关键设备或者优化数据传送等措施提高网络安全性能，降低网络流量。

在TCP/IP协议中，子网掩码的作用是用来区分网络上的主机是否在同一网络区段内。在大型网络中，A类地址的子网掩码为255.0.0.0，B类地址的子网掩码为255.255.0.0，C类地址的子网掩码为255.255.255.0。

如果所分配的IP地址仅能满足对主机的需求，但远不能满足在局域网中再建若干子网的需要，设置子网掩码就是不得不采取的措施了。

子网掩码同样也以4个字节来表示，！月来区分IP地址的网络号和主机号，默认子网掩码如下所示：

A类：255.0.0.0

B类：255.255.0.0

C类：255.255.255.0

当IP地址与子网掩码相“与”时，非零部分即被确认为网络号。

5.3 TCP协议和UDP协议

考点4 TCP和UDP

TCP和UDP是TCP/IP协议中的两个传输层协议，它们使用IP路由功能把数据包发送到目的地，从而为应用程序及应用层协议提供网络服务。TCP提供的是面向连接的、可靠的数据流传输，而UDP提供的是非面向连接的、不可靠的数据流传输。面向连接的协议在任何

数据传输前就建立好了点到点的连接。ATM和帧中继是面向连接的协议，但它们工作在数据链路层，而不是在传输层。普通的音频电话也是面向连接的。

如果比较UDP包和TCP包的结构，很明显UDP包不具备TCP包复杂的可靠性与控制机制。与TCP协议相同，UDP的源端口数和目的端口数也都支持一台主机上的多个应用。一个if ？位的UDP包包含了一个字节长的头部和数据的长度，校验码域使其可以进行整体校验。许多应用只支持UDP，如多媒体数据流，不产生任何额外的数据，即使知道有破坏的包也不进行重发。

5.4 主机名与域名服务

考点5 域名体系

IP地址为因特网提供了统一的寻址方式，直接使用IP地址便可以访问因特网中的主机资源，但是由于IP地址只是一串数字，没有任何意义，对用户来说，记忆起来十分困难，所以，因特网应用软件都不需要用户输入主机的IP地址，而是直接使用具有一定意义的主机名。

因特网域名是具有一定的层次结构的。DNS将整个因特网划分为多个域，即顶级域，并为每个顶级域提供了国际域名，见表5-4。顶级域的划分采用了组织和地理两种模式。前7种对应组织模式，表示组织的类别；后一种表示地理域名，如cn表示的是中国，us表示的是美国。

顶级域名分派给制定的管理机构，并继续划分成二级域，并在此基础上继续划分，形成层次型的域名结构。

[理解DNS 服务器的工作原理最好的标准还是RFC 1035]

既可以使用主机名标识一台主帆，也可以使用IP地址标识。人们更愿意使用便于记忆的主机名标识符，而路由器则只愿使用长度固定并有层次结构的IP地址。

我们需要一个把主机名转换成IP地址的目录服务。这就是因特网的域名系统(Domain Name System，DNS)的主要任务。DNS既是一个在由名称服务器主机构成的层次结构中实现的分布式数据库，又是一个允许客户主机和名称服务器主机通信以使用域名转换服务的应用层协议。名称服务器主机通常是运行Berkeley Internet Name Domain(简称BIND)软件的UNIX主机。DNS协议运行在UDP之上，使用端口号53。

其他应用层协议(例如HTTP，SMTP,FTP)普遍使用DNS把由用户提供的主机名转换成IP地址。作为例子，我们考虑某个用户使用运行在本地主机上的一个浏览器(也就是HTTP客户)请求https://www.360docs.net/doc/179262352.html,时会发生什么。为了把HTTP请求消息发送到名为https://www.360docs.net/doc/179262352.html,的web服务器主机，浏览器必须获悉这台主机的IP地址。我们知道，差不多每台主机都运行着DNS应用的客户端。浏览器从URL中抽取出主机名后把它传递给本地主机上的DNS应用客户端。DNS客户于是向某个DNS服务器发出一个包含该主机名的DNS 查询消息。DNS客户最终收到一个包含与该主机名对应的IP地址的应答消息。浏览器接着打开一个到位于该IP地址的HTTP服务器的TCP连接。从这个例子中可以看出，DNS给使用它的因特网应用引入了额外延迟(有时还相当大)。所幸的是，正如我们即将讨论的那样.预期的主机名—IP地址对应关系往往高速缓存在就近的DNS名称服务器主机中，从而帮助降低了DNS访问延迟和DNS网络流量。

某所大学的某人在指向你的最新子域的网页上看见了一个链接https://www.360docs.net/doc/179262352.html,。然后她点击该链接，于是她的本地DNS 服务器（很可能位于这所大学的某台计算机上）开始工作。首先，服务器搜索它自己的DNS数据库以转换信息，但

是，因为它以前从来没遇见过https://www.360docs.net/doc/179262352.html,，所以服务器没有该域存在的记录而且不能解析IP地址。不过，它的DNS 数据库包含了一个根服务器的地址（所有的DNS 服务器必须设置该索引）。于是本地DNS 服务器就到Internet上查询该根服务器。根服务器在其DNS 数据库里查找COM 顶级域，然后它用NS 记录回复该大学的DNS 服务器，告诉它可以从https://www.360docs.net/doc/179262352.html, 处查询到https://www.360docs.net/doc/179262352.html, 的信息。大学的服务器就这样做了，而且从https://www.360docs.net/doc/179262352.html,那里知道了https://www.360docs.net/doc/179262352.html, 的对应IP 地址。在这一过程中最根本的阶段是，大学的DNS 服务器缓冲了该NS 记录，结果下次该大学的任何人在需要涉及到https://www.360docs.net/doc/179262352.html,、https://www.360docs.net/doc/179262352.html, 、https://www.360docs.net/doc/179262352.html,等对应的IP地址转换时，相关信息在本地即可获得。

5.5 因特网提供的主要服务功能

考点6 电子邮件(E-mail)服务

电子邮件服务采用客户／服务器模式。邮件服务器是因特网邮件服务系统的核心。邮件服务器一方面负责接收用户收来的邮件，并根据邮件所要发送的目的地址，将其传送到对方的邮件服务器中；另一方面它负责接收从其他邮件服务器发来的邮件，并根据收件人的不同将邮件分发到各自的邮箱中。

在因特网中每个用户的邮箱都有一个全球惟一的邮箱地址，即用户的电子邮件地址。每个用户可以申请多个邮箱。用户可以通过任何与因特网连接的计算机访问自己的邮箱并收发邮件。

电子邮件应用程序在向邮件服务器传送邮件时使用简单邮件传输协议(SMTP)，而从邮件服务器的邮箱读取时可以使用POP3协议和IMAP协议。

考点7 远程登录(Telnet)服务

远程登录使用支持Telnet协议的Telnet软件。Telnet协议是TCP/1P通信协议中的终端机协议。有了因特网的远程登录服务，位于A地的用户就可以通过因特网很方便地使用B地巨型机的资源了。Telnet使用户能够从与因特网连接的一台主机进入因特网上的任何计算机系统，只要该用户是该系统的注册用户。

考点8 文件传输(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可以访问因特网的各种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“匿名”进入服务器。使用FTP下载和上传文件的过程是一样的。

与远程登录软件Telnet相比，FTP的不同之处在于：Telnet把用户的计算机当成远端计算机的一台终端，用户在完成远程登录后，具有远端计算机上的本地用户一样的权限。而FTP 没有给予用户这种地位，它只允许用户对远方计算机上的文件进行有限的操作，包括查看文件、交换文件及改变文件口录等。

考点9 WWW(World-Wide Web)服务

WWW是当前因特网上最受欢迎、最为流行、最新的信息检索服务系统。它把因特网上现有的资源系统连接起来，使用户能在因特网上已经建立了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天衣无缝地集成起来，WWW 不仅提供了图形界面的快速信自、查找，还可以通过同样的图形界面与因特网的其他服务器对接。

WWW的用户端程序称为浏览程序。有面向字符和面向图形的浏览程序，现在的浏览器，如IE、Netscape Navigator、Opera等，都趋向于支持图形浏览。不仅如此，越来越多的浏览器都提供了插件型多媒体播放功能的支持。

5.6 接入因特网

考点10 ISP接入方式

1帧中继方式

帧中继的主要特点是低网络时延、高传输速率，以及在星型和网状网仁的高可靠性连接。这些特点使帧中继特别适用于因特网的不可预知的、大容量的和突发性数据业务，如E-mail、客户／服务器等系统。但是，帧中继还不适用于传送大量的大容量(大于100 MB)文件、多媒体文件或连续型业务量的应用。

2专线(DDN)方式

DDN(Digital Data Network)是通过数字信道为用户提供语音、数据、图像信号传输的数据网。DDN可为公共数据交换网及各种专用网络提供用户数据信道，为帧中继、局域网及各类不同网络的互联提供网间连接。DDN具有速度快、质量高的特点，但使用上不及模拟方式灵活，且投资成本较大。

3 ISDN方式

ISDN是数字技术和电信业务结合的产物，可用于取代租用线路实现网间的互联。在这种连接方式中，ISDN可以为用户提供高速、可靠的数字连接，并使主机或网络端口分享多个远程设备的接入。从窄带ISDN(N-ISDN)发展而来的宽带ISDN(B-ISDN)还能支持不同类型、不同速率的业务，不但包括连续性宽带业务，还包括突发型宽带业务。

考点11 电话交换网与专线网

对于互联网用户来说公共传输网络基本可以分成两类：一类是电路交换网络，主要是公用电话网(PSTN)和综合业务数字网(ISDN)；一类是专线网络，主要是X.25分组交换网、帧中继和DDN等数据出租服务。

1电话交换网

通过电话线路介入因特网的费用通常由3部分组成：开户费、因特网使用费(连接费用和占用磁盘空间费用)和电话费。

当采用拨号访问速率不能满足需要时，则可以考虑采用综合数字业务网(ISDN)访问的方式。ISDN是广大因特网用户提高上网速度的一种经济而有效的选择。ISDN的基本速率接

口(BRI)服务提供2个B信道和1个D信道(2B+D)。B信道速率为64 Kbps，用于传输用户数据D信道的速率为16 Kbps，主要传输控制信令。我国电话局提供的ISDN基群速率接口(PRI)为30B中+D。ISDN的PRI提供30个B信道和1个64 Kbps的D信道，总速率可达2. 048Mbps。

ISDN可以使用拨号建立与ISP的连接。ISDN也可以作为DDN或帧中继线路的备用电路。ISDN采用计时收费，在主线路发生故障时启用ISDN，按时收取通信费用当主线路恢复时，ISDN自动断开不再发生通信费。采用ISDN作为DDN或帧中继的备份，是十分经济的一种方式。

2专线网

当有大量和稳定的数据传输需要时，采用DDN和帧中继传输业务将是很好的选择方案。DDN是随着数据通信业务而发展的新型网络用户端可使用普通电缆和双绞线进行数据传输。DDN采用数字信道传输数据信号，传输质量高、速度快、网络时延小，特别适合于计算机网络的大容量、中高速通信的传输。

帧中继是一种由X. 25演变来的面向连接的数据链路层通信技术一帧中继利用其上层协议提供错误检测，帧中继用户的接入速率在56 Kbps ~2 Mbps，甚至可以达到34 Mbps帧中继在功能和结构上与X.25有所不同，它没有窗口和重传机制，因此处理效率很高，这样为用户提供了高速但没有错误校验的网络。