8.2.1 Internet及其服务
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1．Internet的概念
Internet即互联网，是全球最大的、资源非常丰富的计算机网络。随着时代的迅猛发展，Internet几乎成了人们生活中不可或缺的一部分，Internet之所以发展如此迅速，这与它自身的特点密切相关，即它是一个全球计算机互联网络且拥有极其丰富的信息资源。Internet起源于美国国防部高级研究计划局建设的阿帕网（ARPANET），之后万维网的成功开发为Internet实现广域超媒体信息截取/检索奠定了基础。20世纪90年代后，部分商家开始关注Internet，这使Internet开始走向商业化。目前，Internet已经渗入人类社会的各个领域，人们的学习方式、工作方式、娱乐方式、购物方式也开始慢慢依赖Internet。
2．TCP/IP协议
网络中的计算机要进行通信，就必须遵守相关的规则、标准等，这些规则、标准的集合称为网络协议。在网络的发展完善过程中，出现了很多协议，其中TCP/IP协议应用较为广泛。
TCP/IP协议包括两个核心协议：传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）和网际协议（Internet Protocol，IP）。TCP协议是Internet中的传输层协议，提供点对点的链接机制，负责把数据流分割成长度适当的数据包，然后将数据包传给IP层，IP层通过网络将数据包发送到接收端的TCP层。为保证传输的可靠性，TCP将每个包都编上序号，这样接收端也可按序接收。若接收端成功收到数据包就会返回一个确认信息，如果在合理的往返时延内发送端没有收到确认信息，就会重新发送该数据包。IP协议规定了在网络上进行数据传输时应遵循的规则等，它的任务是把数据包从发送端传送到接收端，但不保证传输的可靠性，对数据没有差错控制，主要功能是寻址、数据分段等。
TCP/IP参考模型分为4层，即网络访问层、互联网层、传输层和应用层，如图8-12所示。应用层对应于OSI 7层参考模型中的应用层、表示层和会话层，其包含所有的高层协议，如FTP、SMTP等；传输层对应于OSI 7层参考模型中的传输层，其提供可靠的传输服务；互联网层对应于OSI 7层参考模型中的网络层，其完成最佳传输路径的选择；网络访问层是TCP/IP参考模型中的底层，其对应于OSI 7层参考模型中的数据链路层和物理层。TCP/IP协议的层次结构如图8-13所示。
3．IP地址
互联网上的设备数量极其庞大，为实现信息的正确传送，需要为互联网上的每个设备都分配一个“编号”。基于TCP/IP协议分配的地址称为IP地址或网络协议地址，互联网上的每台主机都拥有一个唯一的可识别的IP地址，我们可以把一台计算机比作一部手机，那么IP地址就相当于手机号码。为了便于寻址以及层次化构造网络，每个IP地址都包括网络地址和主机地址两部分，同一个物理网络上的主机使用的网络地址相同，不同的主机拥有不同的主机地址，即主机地址是区分各个主机的依据。
IP地址有IPv4和IPv6两大类。IPv4地址的长度为32位，因此大约有43亿个地址，由此产生了IPv4地址耗尽的问题。为了从根本上解决IPv4地址耗尽的问题，IPv6应运而生。
将组成IPv4地址的32位二进制数分成4段，每段8位，例如11001010 11001001 00000111 00001100，但这样表示不便于记忆，将二进制数转化为十进制数后就方便许多。用十进制数表示时，每段数字范围为0～255，通常采用“点分十进制”的方法表示。
IPv6的优势就在于它大大地扩展了地址的可用空间，IPv6地址的长度为128位。IPv6的128位地址通常写成8组、每组为4个十六进制数的形式。
4．主机域名
IP地址是用数字进行表示的，为了便于人们记忆和使用，出现了一套为主机命名的机制，用来标识网络上的主机，即域名。IP地址与域名的表示方式不同，但都具有唯一性，每个域名对应着主机的IP地址。当用户利用域名在互联网上进行查询等相关操作时，域名解析服务器会将用户输入的域名转换为其对应的IP地址，这样计算机才可以完成相关工作。
域名是由一串用“.”分隔的字符组成的，代表了互联网上某一计算机或计算机组的名称。域名一般包含3～4个子域，子域级别由左向右逐渐升高，最右边的子域称为顶级域，最左边的子域是互联网上主机的名字。
顶级域名一般可以分为机构域和地理域两类，如表8-1所示。
表8-1 部分常见的顶级域名
机构域
说明
地理域
说明
.com
商业机构
.cn
中国
.edu
教育及研究机构
.hk
中国香港
.info
信息服务机构
.tw
中国台湾
.net
网络服务机构
.au
澳大利亚
.gov
政府机构
.fr
法国
.org
民间组织或非营利性组织
.uk
英国
5．Internet接入方式
Internet接入方式指最终用户接入Internet的方法。接入Internet的方式多种多样，例如拨号上网、ISDN接入、ADSL接入、光纤入户接入、无线网络等。
（1）拨号上网
拨号上网是家庭用户普遍使用的一种接入Internet的方式。用户通过电话线，利用当地运营商提供的接入号码，拨号接入Internet。这种方式的优点是使用方便，缺点是传输速率较低。
（2）ISDN接入
ISDN俗称“一线通”，用户利用一条ISDN线路，就可以在上网的同时拨打电话、收发传真，就像拥有两条电话线一样。这种接入Internet的方式比拨号上网传输速率要快，但仍无法实现一些高传输速率要求的网络服务。
（3）ADSL接入
ADSL可以在普通电话线上传输高速数字信号，通过在线路两端安装ADSL设备，用户便可使用宽带服务。ADSL与普通电话线共用一条线，接听、拨打电话与ADSL传输互不影响。相比于拨号上网和ISDN接入方式，ADSL的费用相对较低，因为它传输数据时不通过电话交换机，用户无须支付额外的电话费。
（4）光纤入户接入
现在很多小区都支持光纤到户，用户只需办理相关业务便可接入Internet。光纤入户接入的优点是传输速率高，可以实现各类高传输速率要求的互联网应用，例如视频服务、远程交互等，并且它的抗干扰能力很强；其缺点是一次性布线成本较高。
（5）无线网络
无线网络是有线接入的一种延伸，主要使用无线射频技术收发数据，可以减少线路连接。一般情况下，无线网络会作为已存在的有线网络的补充。
6．Internet服务
（1）Web服务
Web服务是目前应用最为广泛的一种Internet服务，可以帮助运行在不同机器上的不同应用相互交换数据，而无须借助第三方软硬件。它建立在请求/服务模式上，用户只需请求服务，无须知道所请求的服务是怎样实现的。在Web服务的体系结构中，有Web服务提供者、Web服务请求者和Web服务中介者3类角色。Web服务提供者将自己已有的功能、服务提供给其他用户；Web服务请求者就是Web服务功能的使用者；Web服务中介者相当于管理者，主要负责将合适的Web服务请求者与Web服务提供者联系在一起。这3类角色在实际应用中可能存在交叉，例如Web服务提供者在某种情况下也可以是Web服务请求者。
（2）FTP服务
早期在Internet上传输文件并不容易，Internet环境比较复杂，有各种各样的终端且终端的操作系统可能不同。为解决各种操作系统之间的文件交流问题，出现了FTP，即文件传输协议。FTP服务与大多数Internet服务一样，也是一种请求/服务模式的应用。初期用户只有通过FTP客户端软件才可以访问FTP服务，实现文件的上传和下载，现在使用浏览器就可以完成相应的工作，但用户需要在获得相应的权限后，才能上传或下载文件。Internet上存在大量的匿名FTP服务器，为了网络安全，大多数匿名FTP服务器允许用户从其下载文件，但不允许用户向其上传文件。也有部分匿名FTP服务器允许用户向其上传文件，但之后系统管理员会检查这些文件，这样可以有效保护远程主机的安全，防止病毒文件传播。
（3）E-mail服务
E-mail服务是Internet上应用较广的服务之一，用户通过电子邮件系统可以快速地与其他网络用户联系。起初，用户发送和接收E-mail需要使用专门的客户端软件，例如Outlook。现在Internet上有许多免费的邮件系统，例如腾讯邮件系统，用户只需要一台联网的计算机便可进行访问。用户使用邮件系统时需要先开通自己的邮箱账号，邮件内容可以是文字、图片、音频等。在邮件收发过程中涉及发送方和接收方，发送方编辑好的电子邮件会被送到服务器，服务器识别接受者的地址并将电子邮件存放在接受者的邮箱内，之后接受者便会收到邮件提醒。
（4）电子公告板
电子公告板（Bulletin Board System，BBS）是一种发布并交换信息的在线服务系统。早期的BBS只能同时接受一两个人访问，而且内容没有严格的规定。之后出现了以Internet为基础的BBS，受到了广大网友的欢迎，BBS的功能也逐渐扩展，目前BBS主要包括信件讨论区、文件交流区、信息布告区和交互讨论区等功能模块。
（5）网格计算
网格计算是分布式计算的一种，它可以将一个需要巨大计算能力才能解决的问题分割成许多小的部分，例如分析来自外太空的电信号、寻找隐蔽黑洞等，然后把这些小部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终结果。参与分布式计算可以充分发挥个人计算机的利用价值且不会对个人计算机的使用造成影响。参与分布式计算的绝不是一台计算机，而是一个计算机网络，这样的计算方式拥有很强的数据处理能力，具有共享稀有资源和平衡计算负载等优点，很多超级计算机都难以完成的项目，却可以通过网格计算得以实现。
（6）P2P
P2P（Peer to Peer）即对等网络，是一种分布式网络，具有非中心化、可扩展性、健壮性和负载均衡等特点。在P2P网络结构中不存在中心服务器，所有节点都是平等的，每个节点既可以是信息消费者，同时也可以是信息提供者，即每个节点既充当服务器为其他节点提供服务，同时也享用其他节点提供的服务。P2P网络打破了传统的客户端/服务器模式，没有服务器的介入，避免了可能的瓶颈，并且网络中的节点越多，下载速度就越快。常见的P2P应用包括协同处理服务、文件资源服务、及时通信等。
