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第八章 网络的基本概念和分类

本章主要讲述了网络的基本概念、网络的分类及一些基本功能：并介绍了网络通信协 议和网络编址，使读者对网络有一个基本的了解。

8．1 网络的基本概念

8．1．1 网络的定义

“网络”已经成为了当今社会最流行的词汇之一，但是网络的实质到底是什么?这个 问题到现在还没有一个统一的、被认同的答案。这是因为网络对于不同的人、不同的应用层 次会有如下不同的作用：

● 它是一个可以获取各种信息、资料的海洋。

● 它是一个能够进行科研、办公、商业贸易等活动的地方。 ● 它可以使各领域的专业人士在全球领域中直接进行学术研讨。 ● 它可以为人们提供各种各样的娱乐服务，提高人们的生活质量。 ● 它是能使人们与位于全球各地的朋友和家人进行通话的场所。

为了让读者先对网络有?‘个初步的印象，我们先给出网络的基本定义：“网络是一个数据通信系统，它将不同地方的计算机系统互相连接在·?起。网络可由LAN(局域网)、MAN(城域网)和WAN(广域网)的任意组合而构成。”在最简单的情况下，——个网络可由两台计算机或终端设备组成，它们之间用电缆连接，以便进行通信；在最复杂的情况下，一个网络(如Internet)则是全球的多学科技术和多操作系统的综合结晶，是全球1亿台电脑连在一起形成的巨大的信息高速公路。

8．1．2 网络的发展历史

1．ARPAnet的诞生及发展

在今天，读者可以悠闲地坐在显示屏前面，通过点击鼠标，在瞬息间与世界的另一端 通信。无数的节点和服务器默默而迅速地帮您将触角伸向世界上任何一个可能达到的角落。1960年前，人们印象中的电脑都是一些体积庞大的家伙，“连接”的概念尚未深入人心。 远程连接相当罕见，通常只有那些教育和研究机关的用户才能与一些由政府提供资金的项目 连接。电脑间的连接受限于一条特殊数据电缆的最大长度。1957年美国国防部(DOD)颇有 先见之明地设想开发出一种新技术，叫作“包交换”。他们的主要想法是制定一套方法，能 够将国与国之间的电脑连接起来，而且使最终建立起来的干线结构尽可能稳定，同时具有强 大的容错性。即便其中的一部分由于灾难性的事件甚至战乱而被破坏，其他部分仍然能够正 常通信。由此诞生了一个示范性的网络，叫作ARPAnet，其中ARPA是DOD的一个部门“高级研究工程管理局”(AdvancedResearchProjectsAgency)的缩写。这个示范性的网络便是今 I 天Web的前身，在当时，只有—些大学和研究机构通过一条50bitls的环路连接在——起。 从这些连接在?—起的少数机构中，人们认识到了协同工作的价值和便利条件，因而越 来越多的人们逐渐地将各自的机构连接起来。为科研任务提供设备、-计算机和软件的制造

商也陆续加入了这种连接。在20多年的发展中，网络为科研工作提供了良好的服务。随着早期连接的较大机构中的工作人员向较小机构的转移和扩散，网络每年也得到了新的发展。 在70年代中期，最早的协议Telnet、FTP(文件传输协议) 和“网络控制协议”(NCP) 的最初版本被正式制定出来。但那时只提供了极少的客户机／服务器功能。通过Telnet，机器可从一个远程位置登录，并执行命令行操作。利用FTP，可以在不同机器间传输文件。NCP 提供了基本的数据传输控制和网间定址代码。 {

1972年，在华盛顿召开的“国际计算机通信会议”(1CCC)为公众演示了——个示范性网络，普通人可以用它跨越国界运行程序。同时会议还建立了“国际信息处理联盟”(1EIP)， 它是今天因特网的国际化连接基础。 2．网络实施方案的新发展

以太网的概念最开始是在1973年由Xerox(施乐公司)的Palo Alto(帕拉图)研究中心提出 来的。这个概念的基础是将随机访问无线系统的方法应用到一个同轴电缆里的想法。今天的 以太网是世界-卜最流行的网络媒介。在开始开发的时候，以太网就将自己的设计目标定在填补长距离、低速率网络连接所造成的真空地带，专门建立高速率、专门化、短距离的电脑间的连接。

那时出现的另—‘个流行标准是令牌环，令牌环网络最开始时是由IBM公司在开发以太网的同——个时期里设计出来的。即使到现在令牌环仍然是IBM的主要局域网技术，它的流行程度仅次于以太网。

互联网络正在持续得以扩展，越来越多的研究人员需要访问计算系统，那时主要是为了发电子邮件。远程连接服务也开始得到开发。跨越众多的公共数据网络(PDN)，需要通过 一系列协议为用户提供广域网连接。Telnet和Tymnet在这个时候得到极大的成功。随着协 议的标准化，硬件设备也逐渐统一，从而使连接费用大大减少。其中一个显著的成果是X．25。 这个协议是由电话公司开发的，能够在忽略客户机系统类型的前提下工作。X．25规范在全 世界得到了广泛采纳。如今，该协议由联合国的‘个机构“国际电信联盟”(1TU)管理，在 它的努力下，X．25成为全球所有电信标准中最具普遍性的一种．

70年代最后——今重要的协议开发项目是XNS(XeroNetworksSystem)，XNS的设计目标是跨越不同的通信媒体和处理器。由于它的市场开发较早，所以XNS得到了大多数局域网公司的采纳。每家公司都对其进行了进一步的修改，使它更符合自己的系统。其中最著名的修改是Novell公司作出的，它直接成为今天的IPX(网间报文交换)协议。 3．因特网的成长

1977年，新的数据传输媒体问世了。

经过多年的开发和运行，ARPAnet取得了极大的成功，ARPA开始着手研究用同步卫星 和地面机动报文收发设备与海画船只及地面移动单位进行报文交换的可能性，并取得巨大成 就。到1979年末，ARPAnet已经成为美国的一条骨干网络，为政府投资的研究项目提供新闻和函件服务。AT&T此时发行了Unix操作系统的第七版，其中便包括了一项新功能，叫 Unix-to-Unix复制，或称UUCP。杜克大学和东卡罗莱纳大学的一些学生联合起来，开始设计自动拨号调制解调器，并用UUCP软件连接位于这两所大学的Unix主机。在学校举办的 用户会议上展示了他们的成就后，更多的地方开始互相连接起来，并着手开发NetNews NetWork，这个东西今天就称为UsenetNews。

在各家公司都在跃跃欲试的时候，DEC公司率先提出了“透明网桥”的概念。透明网 桥意味着将网桥接入网络以后，它就开始监视网络通信，并根据它对网络通信的控制记录构 建自己的路由选择表。这样便将实际通信与用户感受到的响应时间的改善有效地隔离开来。 透明网桥在今天的以太局域网络里得到了广泛应用。

BerkeleySoftwareDistribution(BSD)公司将TCP／IP集成到自己的UN~4．2版本里，在

1985年的时候，因特网开始蔓延到——些专用网络领域，BSD UNIX迅速成为最受欢迎的因特网商用产品。在这个产品里，随附了一个新版的“路由选择信息协议”(RIP)，它的目标是维持路由器目标表格的——条最佳路径。RIP在当今的许多商用路由器中得到了广泛的应用。

在这个新型网络产品满天飞的时代里，另?—些值得注意的商业化产品包括苹果公司的 AppleTalk、Novell公司的NetWare以及Banyan公司的“虚拟综合网络服务”(VINES)。 到1984年的时候，因特网的成长步伐明显加快，这使任何一个站点都几乎不可能冉像 以前那样维持—‘个随时更新的主机表，在其中列出接入因特网的所有主机。此时便出现了一种新的机制，即现在非常有名的“域名服务”(DNS)。利用DNS，可以分布式地进行名称解析，不用再像以前那样进行集中式管理。人们可以读懂站点的名称，而机器则可以查询域名服务器，在为服务器分配的域内查找与任何站点对应的数字化IP地址。

国际标准化组织(1SO)意识到有必要建立——个统?·的网络模型。在它的基础上，不同类型的网络相互间可以沟通。这便是著名的七层OSI协议模型。OSI模型很快成为基本的网络结构，而且在今天得到了最为／?泛的应用，特别是在与一种新型接口进行沟通的时候，只要它是按照该模型设计的，通信就不成问题。

新的技术继续被开发出来，但是，并不是每个人都有能力支付高速专线服务的昂贵费 用。看起来，似乎很有必要为数量众多的电话用户设计—‘种方法，让他们能够通过电话线和—台电脑获得同样的服务，这便导致了ISDN(综合业务数字网)的诞生。

4．万维网(WWW)的发展

万维网WWW(World WideWeb)是在CERN诞生的。CERN是设在瑞土：日内瓦的“欧洲粒子物理实验室”的简称。由于CERN需要进行跨国研究，而且需要用——种方法传送他们的研究材料，所以就独自设计了一套网络化的超文本系统。“超文本”是·‘种将文本链接起来的机制，可以将文字、图像、声音等各种形式的材料嵌在——起进行浏览。如图8．1所示。

1991年3月，设在加州斯坦福加速器中心的服务器成为世界上的首台万维网服务器。1991年8月初，Web服务器软件通过因特网免费发放。Web服务器迅速膨胀起来，到1992年，世界-上大约有50台Web服务器。

1993年1月，InterNIC(因特网网络信息中心)成立，它是AT&T、GeneralAtomics和Network Solutions公司的·—个合作项目，并与国家科学基金会正式签约。InterNIC的宗旨是对因特网的访问进行管理，并负责全世界的域名注册工作。 5.网络技术的未来展望

最开始的时候，世界上只有几台计算机和大量的电话，而今天的个人电脑不仅能与大 型机通信，还可以与大型计算机进行主机形式的通信，而且在个人电脑之间也能通信。我们 可以不管制造厂商是谁，不管主机是多少位的系统，不管处理器速度的快慢，它们都可以通过一个组合起来的软件层面进行通信。这种层也叫作“接口”。对于这些接口和因特网的基 础结构的发展需求是无止境的。未来的网络技术正在日新月异地发展，在这个发展过程中将 不断涌现出新的概念、新的技术协议和新的应用接口。未来的网络技术将深入到人们生活的 方方面面，如可控制电视、微软提出的“维纳斯”计划等，都给人以一种梦幻般的感受

8．2 网络的基本功能

通过前面介绍，你一·定会注意到网络的美妙之处和实用性主要在于它丰富的信息资源 和最先进的信息交流手段。这些资源涉及到人们从事的各个领域、行业以及社会公共服务等方面，包括自然科学、社会科学、技术科学、农业、气象、医学、军事等。网络的信息资源

是分布在整个网络中的，没有统一的组织和管理，也没有统一的目录。但对于用户来说，网络提供了以下一些基本信息服务：使用远程计算机资源的远程登录，传送文件的FTP服务，用来收发信件的电子邮件服务，通过网络进行用户交流的网络新闻服务，用来查询网络用户电子邮箱地址的名址服务，用来查询信息的索引服务，用于查询信息的检索工具以及其他应用。下面分别介绍。

8．2．1 远程登录和文件传输

远程登录(Telnet)、文件传输(FTP)、电子邮件(E-mail)是网络的三大基本信息服务，也是 网络上使用最为频繁、应用最为广泛的服务工具。每一个网络用户既可通过这三大基本信息服务从网络上获取大量的有用信息，也可以通过这些服务去访向网络的其他信息服务，如Gopher、ArChie和WWW等，从而共享网络的丰富资源。远程登录、文件传输是通过网络交换访问远程计算机的两个重要工具。

1．远程登录

远程登录(Telnet)是最主要的网络应用之一，也是最早的网络应用。早在1969年，ARPAnet就开始在网上使用远程登录进行远程访问。远程登录可以让你在一台入网计算机的键盘上通过网络与远程的一台人网计算机相连，如同是那台计算机的终端一样。—·旦连接成功，远程计算机就可以向你提供为本地提供的一切服务。这种连接可在同一房间、同一校园、同一城市、同一地区、同一国家的计算机之间进行，也可在不同地区，甚至世界任何一个角落的计算机之间进行，只要这些计算机连接在Intemet网上。Telnet就能使你缩短与世界各地的距离。你可以不出门就能漫游全世界，真正做到“秀才不出门，全知天下事”。如在清华大学某个系的实验室中就可以登录清华大学计算中心的一台代号为sun5000的UNIX服务器，用户可以利用Windows自带的Telnet功能来实现这一过程，方法如下：

(1)点击Windows窗口的“开始”菜单(如图8．2所示)，弹出如图8．3所示的对话框。 (2)输入telnetl66．111．7．250。

(3)单击“确定”按钮即可出现如图8．4的注册画面。 图8．2 W1ndows启动菜单 图8．3“运行”对话框 图8．4 登录画面

Telnet是Telecommunication Network Protocol的英文缩写，意指远程登录(RemoteLogin)。它是用来进行远程访问的重要的网络工具之一。

在实际应用中，作为互联网上的一个计算机用户，常常需要使用不在身边的计算机资源。比如，在清华大学校园网的一个计算机用户可能需要访问美国超级计算中心的计算机资源。又如，你可能外出在异地而想访问本单位的计算机(如看自己的电子邮件)。远程登录能够让你不做任何移动，就在当地通过互联网去实现这个愿望，你能够远程登录到大洋彼岸超级计算中心的超级计算机上，你的本地计算机则成为那台超级计算机的仿真终端，这时，本地计算机似乎完全消失，而只作远程计算机的终端使用，就如同直接连在那个系统上的—台终端一样。你只需坐在自己办公室的计算机前进行操作，通过键盘直接向远程计算机发送命令，远端计算机接收并执行你的命令，将输出结果显示在你的计算机屏幕上。其效果就像你跨过高山大海飞到了大洋彼岸，直接在超级计算中心机房使用本地终端登录——样，简单地说， 远程登录就是把本地计算机连到网络上另一台远程计算机上进行访问，像那台计算机上的本 地用户?·样可以共享其上的硬件、软件、数据甚至全部资源，或使用该机提供的各种网络信息服务。

远程登录的“远”字不具有实际距离的意义，而是相对本地系统而言。这里本地系统

意指用户正在使用的自己身边的系统，如本地的计算机或本地终端等。使用本地机的用户为 本地用户，而本地用户通过Telnet连接登录到另一系统，那个系统就称为远程系统、远程 计算机或远程上机，远程计算机与本地计算机可以在同一处，也可以不在同一处，这与距离 无关，本地与远程的概念是相对而言的。有的计算机如Unix系统本身就有双重身份，在其 他计算机远程登录到该系统上时，它是一台远程计算机，而当它远程登录到其他系统时。它 就成为本地计算机。

虽然在计算机通信中，有些通信软件也提供了远程登录功能，但这里的Telnet是指互连网上使用的远程登录，它是TCP／IP协议集中的一个应用层协议。Telnet由TCP／IP支持，并由TCP／IP协议完成其网络层功能。所有连在Intemet网上的TCP／IP用户无论在何处都可以使用Telnet实现全网范围内的远程登录。

尽管Telnet已经提供了访问远程文件的很好手段，但访问只能在远程系统上进行。有时用户为了使用方便，希望在自己的计算机上拥有一些文件(如数据、文档、程序等)，最好的方法是通过网络把文件拷贝到自己的计算机上，而不是使用物理上传送硬拷贝的笨拙方法。文件传输就能够解决这个问题。

2．文件传输

文件传输是指通过网络将文件从—‘台计算机传送到另一‘台计算机。不管两台计算机之间相距有多远，也不管它们运行什么操作系统(相同或不同)，采用什么技术与网络连接，文件传输都能够在网络—上的两个站点之间传输文件。文件传输是实现网络上的计算机之间拷贝文件的简便方法。

FTP(FileTransferProtoc01)是Intemet使用的文件传输协议。与Telnet·—‘样，FTP是TCP/IP 协议集的一个应用层协议。该协议的主要功能是完成从—’‘个系统到另一个系统完整的文件拷贝。连接在计算机网络上的任何一些站点只要遵循FTP协议，这些站点之间就能够互相传送文件。FTP既允许从远程计算机上获取文件(Download)，也允许将本地计算机的文件拷贝到远程主机(Upload)。FTP是获取免费软件和共享软件资源不可缺少的工具，它是Intemet使用最频繁、最广泛的应用之—。

FTP与Internet其他信息服务——样，也是工作在客户朋艮务器(Client／Server)模式。在网络上的两个站点之间传输文件，要求被访问的站点必须运行FTP服务程序，用作FTP服务器(FTPServer)：而用户需要在自己的本地计算机上执行FTP客户程序，使用该程序与FTP服务器交流文件。FTP客户程序一般都以其协议名来命名(即FTP协议)。FTP的服务程序和客户程序分工协作，共同完成文件传输功能。

8．2．2 电子邮件服务

电子邮件(E-mail--Electronic mail)是·‘种通过计算机网络实现与其他用户通信、交流信息高效而价廉的现代通信手段。它是使用人数最多且最频繁的网络通信工具，是全世界多种网络普遍使用的——种服务。它通过存储转发式的非定时通信方式提供发送邮们：、接收邮件、阅读和处理邮件的基本功能。·‘个互：联网—卜的用户，无论在何处都可以随时给任何—个互联网成员或其他网络的用户(如MrBitnel，MissGreen等等)发送邮件。收件人可使用自己的口令(Password)开启邮箱阅读邮件并随意处理邮件。电子邮件提供存储(Save)、转发(Forward)、回信(Reply)和删除(Delete)等处理邮件的功能。其实，电子邮件不仅能够传送邮件，还可以利用它传送文件(ASCLL文本文件和Binary非文本文件)以及图形数据等各种信息。多媒体电子邮件技术还可以传送声音、图像等多媒体信息。

电子邮件能让你和全世界的同事、亲朋好友以及网络上的每一个成员交流信息，而且能够参加范围广泛的专题讨论，进行业务、科研、教育、友谊、生活等各个领域、各个专题