網路技術

Internet的應用範圍由最早的軍事、國防，擴展到美國國內的學術機構，進而迅速覆蓋了全球的各個領域，運營性質也由科研、教育為主逐漸轉向商業化。

在科學研究中，經常碰到“種瓜得豆”的事情，Internet的出現也正是如此：它的原型是1969年美國國防部遠景研究規劃局（Advanced Research Projects Agency）為軍事實驗用而建立的網路，名為ARPANET，初期只有四台主機，其設計目標是當網路中的一部分因戰爭原因遭到破 壞時，其餘部分仍能正常運行；80年代初期ARPA和美國國防部通信局研製成功用於異構網路的TCP/IP協議並投入使用；1986年在美國國會科學基金會（National Science Foundation)的支持下，用高速通信線路把 分佈在各地的一些超級計算機連接起來，以NFSNET接替ARPANET；進而又經過十幾年的發展形成Internet。

90年代初，中國作為第71個國家級網加入Internet，我國已經開放了Internet，通過中國公用互連網路(CHINANET)或中國教育科研計算機網(CERNET)都可與Internet聯通。只要有一台微機，一部數據機和一部國內直撥電話就能夠很方便地享受到Internet的資源；這是Internet逐步"爬"入普通人家的原因之一；原因之二，友好的用戶界面、豐富的信息資源、貼近生活的人情化感受使非專業的家庭用戶既做到應用自如，又能大飽眼福，甚至利用它為自己的工作、學習、生活錦上添花，真正做到"足不出戶，可成就天下事，瀟灑作當代人"。

網路的神奇作用吸引著越來越多的用戶加入其中，正因如此，網路的承受能力也面臨著越來越嚴峻的考驗―從硬體上、軟體上、所用標準上......，各項技術都需要適時應勢，對應發展，這正是網路迅速走向進步的催化劑。到了今天，Internet能夠負擔如此眾多用戶的參與，說明我們的網路技術已經成長到了相當成熟的地步，用戶自己也能耳聞目睹不斷湧現的新名詞、新概念。但這還不是終結，僅僅是歷史長河的一段新紀元的開始而已。

課程內容

1.計算機操作

2.office辦公自動化

3.計算機英語

4.計算機組裝與維護

階段培養目標

掌握計算機基本操作、日常辦公軟體、印表機、掃描儀等日常辦公設備的使用，計算機組裝與常見故障排除及設計基礎知識。

課程內容

1.企業網數據通信基礎

2.中小型企業網構建與維護

3.window server操作系統初級應用

4.window server高級應用（活動目錄管理，域控制管理）

5.AutoCAD工程圖繪製

階段培養目標

1.熟練掌握企業網網路組建和維護，掌握網路綜合布線基本方法。

2.安裝並維護windows伺服器的架構與管理。

就業方向

從事中小型企業網路管理及windows伺服器搭建、網路搭建、網路運行、網路應用等工作。

項目實戰一：典型網路結構方案設計及優化

1.linux系統管理

2.linux網路服務

3.網路攻防基礎

4.網路設備高級應用

項目實戰二：企業級伺服器及網路設備高端應用

1.計算機編程與網站建設

2.資料庫應用基礎（SQL Server)

3.企業網安全與管理

4.企業網路安全綜合實踐

5.企業郵件系統組建與維護（選修）

6.企業級伺服器高級應用（選修）

項目實戰三：智能應用系統拓展深化及綜合實踐

階段培養目標

1.安裝並管理linux環境下的各種應用服務；獨立完成企業網路的日常運行維護。 2.能夠熟練運用、調試網路設備組建園區網路，快速排除網路運行的故障

1.掌握資料庫的備份與恢復

2.掌握企業網安全管理

3.組建與維護企業郵件系統

就業方向

從事網路結構設計、網路系統管理、資料庫管理、網路安全管理等方面的崗位

權威認證：職業資格證書 新華-微軟IT助理工程師 CIW信息網路安全CEAC網路工程師

家庭網路項目

辦公網路項目

醫院網路項目

超市網路項目

校園網組建項目

Internet如此美妙，初入門者不免好奇：它究竟可以為我們做哪些事？總的說來，Internet是一套通過網路來完成有用的通訊任務的應用程序，下面的篇幅將從應用入手，展示Internet的幾項最廣為流行的功能，它包括：電子郵件、WWW、文件傳輸、遠程登錄、新聞組、信息查詢等。

有了通達全球的Internet后，人們首先想到的是可以利用它來提供個人之間的通信，而且這種通信應能兼具電話的速度和郵政的可靠性等優點。這種思路生根發芽成長起來，最終得到的果實便是Email。通過它，每人都可以有自己的私有信箱，用以儲存已收到但還未來得及閱讀的信件，Email地址包括用戶名加上主機名，並在中間用＠符號隔開，如從最初的兩人之間的通信，如今的電子郵件軟體能夠實現更為複雜、多樣的服務，包括：一對多的發信，信件的轉發和回復，在信件中包含聲音、圖像等多媒體信息等；甚至可以做到只要有你的郵件到達，掛在你身上的BP機就嘀嘀作響發出提示；人們還可以象訂購報刊雜誌一樣在網上訂購所需的信息，通過電子郵件定期送到自己面前。

World Wide Web(通常被稱為WWW)在中文裡常被譯作“萬維網”，除發音相近外，也體現了其變化萬千的內涵。用戶藉助於一個瀏覽器軟體，在地址欄里輸入所要查看的頁面地址（或域名），就可以連接到該地址所指向的WWW伺服器，從中查找所需的圖文信息。WWW訪問的感覺有些象逛大商場，既可以漫無邊際地徜徉，也可以奔著一個目標前進；但不論如何，當用戶最終獲得想要的內容時，也許已經跨越了千山萬水，故有時我們也稱之為“Web衝浪”。WWW伺服器所存貯的頁面內容是用HTML語言(Hyper Text Mark-up Language)書寫的，它通過HTTP協議(Hyper Text Transfering Protocol)傳送到用戶處。

儘管電子郵件也能傳送文件，但它一般用於簡訊息傳遞。Internet提供了稱作FTP（File Transfer Protocol）的文件傳輸應用程序，使用戶能發送或接收非常大的數據文件：當用戶發出FTP命令，連接到FTP伺服器后，可以輸入命令顯示伺服器存貯的文件目錄，或從某個目錄拷貝文件，通過網路傳遞到自己的計算機中。FTP伺服器提供了一種驗證用戶許可權的方法（用到用戶名、密碼），限制非授權用戶的訪問。不過，很多系統管理員為了擴大影響，打開了匿名ftp服務設置――匿名ftp允許沒有註冊名或口令的用戶在機器上存取指定的文件，它用到的特殊用戶名為“anonymous”。

遠程登錄允許用戶從一台機器連接到遠程的另一台機器上，並建立一個交互的登錄連接。登錄后，用戶的每次擊鍵都傳遞到遠程主機，由遠程主機處理后將字元回送到本地的機器中，看起來彷彿用戶直接在對這台遠程主機操作一樣。遠程登錄通常也要有效的登錄帳號來接受對方主機的認證。常用的登錄程序有TELNET、RLOGIN等。

Usenet新聞是Internet上的討論小組。Usenet在一套名為"新聞組"的標題下組織討論，用戶可以閱讀別人發送的新聞或發表自己的文章。新聞組包括數十大類、數千組"新聞"，平均每一組每天都有成百上千條"新聞"公布出來。新聞組的介入方式也非常隨便，你可以在上面高談闊論、問問題，或者只看別人的談論。上面所列舉的僅是Internet文化長廊中的主要內容，但絕不是全部。Internet永遠是在不斷發展、推陳出新的，這將是我們下一篇的內容――Internet的發展趨勢。網路研究起源於過去十年美國政府資助的高性能計算科研項目。這項研究的目標是將跨地域的多台高性能計算機、大型資料庫、大型的科研設備、通信設備、可視化設備和各種感測器等整合成一個巨大的超級計算機系統，以支持科學計算和科學研究。

微軟公司把開發力量集中在數據網路上，關注使用網路共享信息，而不是網路的計算能力，這反映了學術和研究領域內的分歧。事實上，很多用於學術領域的網路技術都能夠成為商業應用。

Globus是美國阿貢（Argonne）國家實驗室的網路技術研發項目，全美12所大學和研究機構參與了該項目。Globus對資源管理、安全、信息服務及數據管理等網路計算的關鍵理論進行研究，開發能在各種平台上運行的網路計算工具軟體，幫助規劃和組建大型的網路試驗平台，開發適合大型網路系統運行的大型應用程序。Globus技術已在美國航天局網路、歐洲數據網路、美國國家技術網路等8個項目中得到應用。2005年8月，美國國際商用機器公司（IBM）宣布投入數十億美元研發網路計算，與Globus合作開發開放的網路計算標準，並宣稱網路的價值不僅僅限於科學計算，商業應用也有很好的前景。網路計算和Globus從開始幕後走到前台，受到前所未有的關注。

中國非常重視發展網路技術，由863計劃“高性能計算機及其核心軟體”重大專項支持建設的中國國家網路項目在高性能計算機、網路軟體、網路環境和應用等方面取得了創新性成果。具有18萬億次聚合計算能力、支持網路研究和網路應用的網路試驗床——中國國家網路，已於2005年12月21日正式開通運行。這意味著通過網路技術，中國已能有效整合全國範圍內大型計算機的計算資源，形成一個強大的計算平台，幫助科研單位和科技工作者等實現計算資源共享、數據共享和協同合作。

網路的關鍵技術有網路結點、寬頻網路系統、資源管理和任務調度工具、應用層的可視化工具。網路結點是網路計算資源的提供者，包括高端伺服器、集群系統、MPP系統大型存儲設備、資料庫等。寬頻網路系統是在網路計算環境中，提供高性能通信的必要手段。資源管理和任務調度工具用來解決資源的描述、組織和管理等關鍵問題。任務調度工具根據當前系統的負載情況，對系統內的任務進行動態調度，提高系統的運行效率。網路計算主要是科學計算，它往往伴隨著海量數據。如果把計算結果轉換成直觀的圖形信息，就能幫助研究人員擺脫理解數據的困難。這需要開發能在網路計算中傳輸和讀取，並提供友好用戶界面的可視化工具。

網路計算通常著眼於大型應用項目，按照Globus技術，大型應用項目應由許多組織協同完成，它們形成一個“虛擬組織”，各組織擁有的計算資源在虛擬組織里共享，協同完成項目。對於共享而言，有價值的不是設備本身而是實體的介面或界面。

從技術角度看，共享是資源或實體間的互操作。Globus技術設定，網路環境下的互操作意味著需要開發一套通用協議，用於描述消息的格式和消息交換的規則。在協議之上則需要開發一系列服務，這與建立在TCP/IP（傳輸控制協議/網際協議）上的萬維網服務原理相同。在服務中先定義應用編程介面，基於這些介面再構建軟體開發工具。

Globus網路計算協議建立在網際協議之上，以網際協議中的通信、路由、名字解析等功能為基礎。Globus協議分為構造層、連接層、資源層、彙集層和應用層五層。每層都有各自的服務、應用編程介面和軟體開發工具、上層協議調用下層協議的服務。網路內的全局應用都需通過協議提供的服務調用操作系統。

構造層功能是向上提供網路中可供共享的資源，是物理或邏輯實體。常用的共享資源包括處理能力、存儲系統、目錄、網路資源、分散式文件系統、分散式計算機池、計算機集群等。連接層是網路中網路事務處理通信與授權控制的核心協議。構造層提交的各資源間的數據交換都在這一層控制下實現的。各資源間的授權驗證、安全控制也在此實現。資源層的作用是對單個資源實施控制，與可用資源進行安全握手、對資源做初始化、監測資源運行狀況、統計與付費有關的資源使用數據。彙集層的作用是將資源層提交的受控資源彙集在一起，供虛擬組織的應用程序共享、調用。為了對來自應用的共享進行管理和控制，彙集層提供目錄服務、資源分配、日程安排、資源代理、資源監測診斷、網路啟動、負荷控制、賬戶管理等多種功能。應用層是網路上用戶的應用程序，它先通過各層的應用編程介面調用相應的服務，再通過服務調用網路上的資源來完成任務。應用程序的開發涉及大量庫函數。為便於網路應用程序的開發，需要構建支持網路計算的庫函數。

Globus體系結構已為一些大型網路所採用。研究人員已經在天氣預報、高能物理實驗、航空器研究等領域開發了一些基於Globus網路計算的應用程序。雖然這些應用仍屬試驗性質，但它證明了網路計算可以完成不少超級計算機難以勝任的大型應用任務。可以預見，網路技術將很快掀起下一波網際網路浪潮。面對即將到來的第三代網際網路應用，很多發達國家都投入了大量研究資金，希望能抓住機遇，掌握未來的命運。

中國也加強了網路方面的投入。中科院計算所為自己的網路起名為“織女星網路”（Vega Grid），目標是具有大規模數據處理、高性能計算、資源共享和提高資源利用率的能力。與國內外其他網路研究項目相比，織女星網路的最大特點是“服務網路”。中國許多行業，如能源、交通、氣象、水利、農林、教育、環保等對高性能計算網路即信息網路的需求非常巨大。預計在兩三年內，就能看到更多的網路技術應用實例。

網路技術的應用領域很廣，主要有以下幾方面。

分散式超級計算 分散式超級計算將分佈在不同地點的超級計算機用高速網路連接起來，並用網路中間件軟體“粘合”起來，形成比單台超級計算機強大得多的計算平台。

分散式儀器系統 分散式儀器系統使用網路管理分佈在各地的貴重儀器系統，提供遠程訪問儀器設備的手段，提高儀器的利用率，方便用戶的使用。

數據密集型計算并行計算技術往往是由一些計算密集型應用推動的，特別是一些帶有巨大挑戰性質的應用，大大促進了對高性能并行體系結構、編程環境、大規模可視化等領域的研究。數據密集型計算的應用比計算密集型的應用多得多，它對應的數據網路更側重於數據的存儲、傳輸和處理，計算網路則更側重於計算能力的提高。在這個領域獨佔鰲頭的項目是歐洲核子中心開展的數據網路（DataGrid）項目，其目標是處理2005年建成的大型強子對撞機源源不斷產生的PB/s量級實驗數據。

遠程沉浸 這是一種特殊的網路化虛擬現實環境。它是對現實或歷史的逼真反映，對高性能計算結果或資料庫可視化。“沉浸”是指人可以完全融入其中：各地的參與者通過網路聚集在同一個虛擬空間里，既可以隨意漫遊，又可以相互溝通，還可以與虛擬環境交互，使之發生改變。已經開發出幾十個遠程沉浸應用，包括虛擬歷史博物館、協同學習環境等。遠程沉浸可以廣泛應用於互動式科學可視化、教育、訓練、藝術、娛樂、工業設計、信息可視化等許多領域。

信息集成網路最初是以集成異構計算平台的身份出現，接著進入分散式海量數據處理領域。信息網路通過統一的信息交換架構和大量的中間件，向用戶提供“信息隨手可得”式的服務。網路信息集成將更多應用在商業上，分佈在世界各地的應用程序和各種信息通過網路能進行無縫融合和溝通，從而形成嶄新的商業機會。

信息集成如信息網路、服務網路、知識網路等，是近幾年網路流行起來的應用方向。2002年，Globus聯盟和IBM在全球網路論壇上發布了開放性網路服務架構及其詳細規範，把Globus標準與支持商用的萬維網服務標準結合起來。2004年，Globus聯盟、IBM和惠普（HP）等又聯合發布了新的網路標準草案，把開放性網路服務架構詳細規範I轉換成6個用於擴展萬維網服務的規範，網路服務已與萬維網服務徹底融為一體，標誌著網路商用化時代的來臨。

網路技術的發展，標準是關鍵。就像TCP/IP協議是網際網路的核心一樣，構建網路計算也需要對核心——標準協議和服務進行定義。一些標準化團體正在積極行動。迄今為止，網路計算雖還沒有正式的標準，但在核心技術上，相關機構與企業已達成一致，由美國阿貢國家實驗室與南加州大學信息科學學院合作開發的Globus 計算工具軟體已成為網路計算實際的標準，已有12家著名計算機和軟體廠商宣布將採用Globus 計算工具軟體。作為一種開放架構和開放標準基礎設施，Globus 計算工具軟體提供了構建網路應用所需的很多基本服務，如安全、資源發現、資源管理、數據訪問等。所有重大的網路項目都是基於Globus 計算工具軟體提供的協議與服務的。

除了標準以外，安全和可管理性、人才的缺乏也是網路計算亟待解決的一個問題，否則它將無法成為企業的商業架構。在真正實現商業應用之前，還需要解決許多問題。即便如此，構建全球網路的前景仍是無法抗拒的。

此外，網路技術的應用還催生了網路語言學。這門新興學科是由中國知名學者周海中教授於2000年首先提出的。在其《一門嶄新的語言學科——網路語言學》一文中，他對網路語言學的研究對象、研究方法、研究任務、學科屬性和定位問題等作了精闢闡述；此後，網路語言學引起國際學術界的關注。

一般來說，計算機網路可以提供以下一些主要功能：

資源共享

網路的出現使資源共享變得很簡單，交流的雙方可以跨越時空的障礙，隨時隨地傳遞信息。

信息傳輸與集中處理

數據是通過網路傳遞到伺服器中，由伺服器集中處理后再回送到終端。

負載均衡與分佈處理

負載均衡同樣是網路的一大特長。舉個典型的例子：一個大型ICP（Internet內容提供商）為了支持更多的用戶訪問他的網站，在全世界多個地方放置了相同內容的WWW伺服器；通過一定技巧使不同地域的用戶看到放置在離他最近的伺服器上的相同頁面，這樣來實現各伺服器的負荷均衡，同時用戶也省了不少冤枉路。

綜合信息服務

網路的一大發展趨勢是多維化，即在一套系統上提供集成的信息服務，包括來自政治、經濟、等各方面資源，甚至同時還提供多媒體信息，如圖象、語音、動畫等。在多維化發展的趨勢下，許多網路應用的新形式不斷湧現，如：

①電子郵件――這應該是大家都得心應手的網路交流方式之一。發郵件時收件人不一定要在網上，但他只要在以後任意時候打開郵箱，都能看到屬於自己的來信。

②網上交易――就是通過網路做生意。其中有一些是要通過網路直接結算，這就要求網路的安全性要比較高。

③ 視頻點播――這是一項新興的娛樂或學習項目，在智能小區、酒店或學校應用較多。它的形式跟電視選台有些相似，不同的是節目內容是通過網路傳遞的。

④ 聯機會議――也稱視頻會議，顧名思義就是通過網路開會。它與視頻點播的不同在於所有參與者都需主動向外發送圖像，為實現數據、圖像、聲音實時同傳，它對網路的處理速度提出了最高的要求。

以上對網路的功能只是略舉一二，我們將在以後的篇幅中用更詳盡的案例去充實大家對網路的理解。

網路依據什麼劃分，又是如何組成的呢？

計算機網路的類型有很多，而且有不同的分類依據。網路按交換技術可分為：線路交換網、分組交換網；按傳輸技術可分為：廣播網、非廣播多路訪問網、點到點網；

按拓樸結構可分為匯流排型、星型、環形、樹形、全網狀和部分網狀網路；按傳輸介質又可分為同軸電纜、雙絞線、光纖或衛星等所連成的網路。這裡我們主要講述的是根據網路分佈規模來劃分的網路：區域網、城域網、廣域網和網間網。

-LAN(Local Area Network)

將小區域內的各種通信設備互連在一起所形成的網路，覆蓋範圍一般局限在房間、大樓或園區內。區域網的特點是：距離短、延遲小、數據速率高、傳輸可靠。

常見的區域網類型包括：乙太網（Ethernet）、令牌環網（TokenRing）、光纖分散式數據介面（FDDI）、非同步傳輸模式（ATM）等，它們在拓樸結構、傳輸介質、傳輸速率、數據格式等多方面都有許多不同。其中應用最廣泛的當屬乙太網―― 一種匯流排結構的LAN，是目前發展最迅速、也最經濟的區域網。

區域網的常用設備有：

*網卡（NIC）插在計算機主板插槽中，負責將用戶要傳遞的數據轉換為網路上其它設備能夠識別的格式，通過網路介質傳輸。它的主要技術參數為帶寬、匯流排方式、電氣介面方式等。

*集線器（Hub）是單一匯流排共享式設備，提供很多網路介面，負責將網路中多個計算機連在一起。所謂共享是指集線器所有埠共用一條數據匯流排，因此平均每個用戶（埠）傳遞的數據量、速率等受活動用戶（埠）總數量的限制。它的主要性能參數有總帶寬、埠數、智能程度（是否支持網路管理）、擴展性（可否級聯和堆疊）等。

*交換機（Switch）也稱交換式集線器。它同樣具備許多介面，提供多個網路節點互連。但它的性能卻較共享集線器大為提高：相當於擁有多條匯流排，使各埠設備能獨立地作數據傳遞而不受其它設備影響，表現在用戶面前即是各埠有獨立、固定的帶寬。此外，交換機還具備集線器欠缺的功能，如數據過濾、網路分段、廣播控制等。

* 線纜 區域網的距離擴展需要通過線纜來實現，不同的區域網有不同連接線纜，如光纖、雙絞線、同軸電纜等。

MAN(Metropolitan Area Network)

MAN的覆蓋範圍限於一個城市，對於市域網少有針對性的技術，一般根據實際情況通過區域網或廣域網來實現。

-WAN(Wide Area Network)

WAN連接地理範圍較大，常常是一個國家或是一個洲。其目的是為了讓分佈較遠的各區域網互連，所以它的結構又分為末端系統（兩端的用戶集合）和通信系統（中間鏈路）兩部分。通信系統是廣域網的關鍵，它主要有以下幾種：

* 公共電話網 即PSTN（Public Swithed Telephone Network），速度9600bps～28.8kbps，經壓縮后最高可達115.2kbps，傳輸介質是普通電話線。它的特點是費用低，易於建立，且分佈廣泛。

*綜合業務數字網即ISDN（Integrated Service Digital Network），也是一種撥號連接方式。低速介面為128kbps（高速可達2M），它使用ISDN線路或通過電信局在普通電話線上加裝ISDN業務。ISDN為數字傳輸方式，具有連接迅速、傳輸可靠等特點，並支持對方號碼識別。ISDN話費較普通電話略高，但它的雙通道使其能同時支持兩路獨立的應用，是一項對個人或小型辦公室較適合的網路接入方式。

* 專線 即Leased Line，在中國稱為DDN，是一種點到點的連接方式，速度一般選擇64kbps～2.048Mbps。專線的好處是數據傳遞有較好的保障，帶寬恆定；但價格昂貴，而且點到點的結構不夠靈活。

* X.25網 是一種出現較早且依然應用廣泛的廣域網方式，速度為9600bps～64kbps；有冗餘糾錯功能，可 靠性高，但由此帶來的副效應是速度慢，延遲大；

*幀中繼即Frame Relay，是在X.25基礎上發展起來的較新技術，速度一般選擇為64kbps～2.048Mbps。幀中繼的特點是靈活、彈性：可實現一點對 多點的連接，並且在數據量大時可超越約定速率傳送數據，是一種較好的商業用戶連接選擇。

*非同步傳輸模式 即ATM（Asynchronous Transfer Mode），是一種信元交換網路，最大特點的速率高、延遲小、傳輸質量有保障。ATM大多採用光纖作為連接介質，速率可高達上千兆（109bps），但成本也很高。

廣域網與區域網的區別在於：線路通常需要付費。多數企業不可能自己架設線路，而需要租用已有鏈路，故廣域網的大部分花費用在了這裡。人們常常考慮如何優化使用帶寬，將“好刀用在刀刃上”。

廣域網常用設備有：

*路由器（Router）廣域網通信過程根據地址來尋找到達目的地的路徑，這個過程在廣域網中稱為"路由（Routing）"。路由器負責在各段廣域網和區域網間根據地址建立路由，將數據送到最終目的地。

*數據機（Modem）作為末端系統和通信系統之間信號轉換的設備，是廣域網中必不可少的設備之一。分為同步和非同步兩種，分別用來與路由器的同步和非同步串口相連接，同步可用於專線、幀中繼、X.25等，非同步用於PSTN的連接。

即Internetwork，是一系列區域網和廣域網的組合，因此包含的技術也是現有的區域網和廣域網技術的綜合。Internet便是一個當前最大也最為典型的網間網。

在上篇中我們講述了Internet的發展簡史和它的方方面面的應用。正是由於Internet的豐富多彩，才會吸引越來越多的人加入其中：對用戶而言，Internet正一步步滲透到我們工作、生活的各個方面，極大地改變了長久以來形成的傳統思維和生活方式；而對Internet而言，用戶的積極參與使得這一全球通行的網路迅速膨脹起？耐受力面臨帶寬的短缺、IP地址資源匱乏等嚴峻考驗。

據1995年年中的估計，有150多個國家和地區的6萬多個網路同Internet聯結，入網計算機約450萬台，直接使用Internet的用戶達4000萬人。而到今天，Internet已經開通到全世界大多數國家和地區，幾乎每隔三十分鐘就有一個新的網路連入，主機數量每年翻兩番，用戶數量每月增長百分之十，預計到本世紀末和下世紀初， Internet將連接近億台計算機，達到以十億計的用戶。而對更遠的將來，人們很難精確估計。不管怎麼說，這些數字已足以說明Internet的危機所在：就好象一根懸掛了很多重物的鋼絲繩，重量增加了，繩子就有斷裂的危險；而用戶在Internet上的遊歷實際上要走過很多根這樣的“鋼絲繩”，用戶越多，繩子的負載越重，其中任一根不結實，都會成為瓶頸，導致網路訪問的失敗。因此，“鋼絲繩”的加固―帶寬容量的增加勢在必行，從Internet主幹到分支，直至最終用戶的接入，都出現了許多成熟的或正在發展的鏈路技術來實現這項需求，我們將在後文著重介紹其中用戶最為關心的幾種接入技術。

我們曾介紹了IP地址的格式和分類，這裡所指的都是現行的IPv4―它是一個32位二進位數，因此總地址容量為232，也即有數億個左右。而按照TCP/IP協議（同很多其它協議一樣）的規定，相互聯接的網路中每一個節點都必須有自己獨一無二的地址來作為標識，那麼很顯然，相對前文日益增長的用戶數，現有IP地址資源已不堪重負，很快將被用光―有預測表明，以Internet發展速度計算，所有IPv4地址將在2005～2010年間分配完畢。

解決IP地址缺乏的辦法之一是想辦法延緩資源耗盡的時間，目前最廣泛應用的技術當屬NAT（Network Address Translation，網路地址翻譯）―它使企業用戶在內部網路應用中採用自行定義的地址，只在需要作Internet訪問時才翻譯為合法的Internet地址；它的最大好處是用戶加入Internet時不需更改內部地址結構，而只需在內外交界處實施地址轉換，並且能夠實現多個用戶復用同一合法地址，從而大大節省地址資源；但作NAT轉換的同時也增加了網路的複雜性，何況它並不能阻止可用地址越來越減少的趨勢。

作為對IPv4問題的解決，一種新的IP地址定義應運而生，它便是下文講的IPv6。

如何解決Internet的發展瓶頸？Internet新的應用趨勢是什麼？

Internet的發展首先是要走出困境，擴展容量，然後才有可能繼續推出各項新的應用並且運用自如。我們將從網路線路的發展說起，談談通信熱點的寬頻接入技術，以及Internet新的應用趨勢。

接入技術也稱“最後一公里”技術，表示從最終用戶到本地電信服務商之間的一段連接。大家已經熟悉的有PSTN撥號、ISDN和專線等技術，而近幾年接入技術發展迅猛，比較成熟的有：

ADSL

ADSL又稱非對稱數字用戶線，是DSL家族系列技術（HDSL、VDSL、IDSL等）中應用最廣的一種。它的最大好處是利用現有的電話雙絞線作為傳輸介質，因此成本較低；接入帶寬卻相對電話線傳輸的PSTN（目前最高115.2Kbps）快了許多，從局端到用戶的下行速率理論上可達7-8M，實際使用的下行速率一般為1.5-2Mbps，從用戶到局端的上行速率為幾百Kbps，這也比PSTN有了很大提高；ADSL的非對稱性與終端用戶的網路訪問特點是相一致的――個人用戶多數應用都是以客戶方式從網上去獲取數據，如WWW、FTP，只在個別時候才向網路大量發送數據，如發送附帶多媒體信息的電子郵件，因此下行數據量大、上行數據量小，也為非對稱方式。

線纜數據機

線纜數據機是一項非常適宜於家庭用戶的接入技術。它在電纜電視的基礎上，將分配網路的主幹部分改為光纜，在各個服務節點處完成光電轉換，再由同軸電纜將傳輸信號送到用戶家裡，可有效地實現Internet訪問、電視點播和數據電話等業務，市場前景廣闊。線纜傳輸也是非對稱方式，每服務節點下行速率高達10-30Mbps，上行速率可達2M左右，但與ADSL不同，它是一個共享網路，實際每用戶可用帶寬與節點所連的上網用戶數成反比，即便如此，用戶能享用的帶寬也是相當可觀的。

線纜數據機應用發展的最大障礙是線纜線路的雙向改造――傳統的有線電視大多是單向傳輸；而數據的訪問是雙向進行的，因此必須實施線路改造以適應這項新的應用。在改造完成之前也有一種暫時的解決辦法：即下行數據傳遞採用電視線纜，上行數據則採用電話線回傳。

無線接入技術

作為有線接入的補充，在不便於有線接入的地區，用無線通信設備把用戶接入市話交換網，統稱為無線接入系統。無線本地環路系統技術來源於以下三個方面：

（1）來源於蜂窩移動通信系統；

（2）來源於大區制通信系統、數字無繩電話系統、數字微波和衛星通信系統。

大區制系統主要指集群通信系統。

（3）來源於專用的無線本地環路系統，採用大功率、大覆蓋、低成本。以其獨特的優點，很快被市場接受，發展十分迅速。世界各大通信公司幾乎都有典型產品。

CDMA（碼分多址）和其衍生的無線本地環路技術有著其他無線接入技術不可比擬的優點，代表無線接入技術的發展方向。

接入技術的發展充分體現了“三網合一”的應用趨勢：ADSL是利用原來的語音載體電話線傳遞數據，線纜數據機則利用原有的圖像載體有線電視傳遞數據，大家熟悉的IP電話則是通過各類數據載體傳送語音。因此，今後的數據網、電視網和電話網將不再相互隔離，共同承攬數據、語音、圖像集成的業務，緩解了Internet的帶寬壓力。

正當人們為IPv4面臨的問題而焦頭爛額時，IPv6出現了，它給人們帶來了近乎完美的解決方案：

●如同電話號碼升位一樣，IPv6提供了128位的IP地址，使地址數量大幅增加，從而解決了IP地址資源危機；

●IPv6採用了“可聚集全球統一計算地址”的構造，這使IP地址構造同網路的拓撲結構（連接形態）相一致，從而縮小了路由表，使路由器能夠高效率地決定路由；

●IPv6具有自動把IP地址分配給用戶的功能大大減少了網路管理費用。

儘管IPv6比IPv4具有明顯的優越性，但在全球範圍內實現地址的升級有許多實際困難。為此，Internet研究組織IETF制定了一套IPv4向IPv6過渡的方案，其中包括三個機制：兼容IPv4的IPv6地址、雙IP協議棧和基於IPv4隧道的IPv6。

在Internet發展史第一篇中我們介紹了基於Internet的各項應用，但它們只是人們用以達到某些目標的手段，就象原始人學會了利用工具一樣。電子商務（E-Commerce）便是基於網路應用的各種技術在各行各業實施的全方位的改造，為人們展示了一個全新、璀璨的世界。電子商務不一定都通過Internet來完成，但Internet的高速發展卻為其提供了生根萌芽的沃土。大名鼎鼎的Amazon公司應該說敢為勇者先，率先架築起自己圖書購銷配套服務的龐大帝國成為電子商務運作的典範。同以前所提到的應用相比，電子商務更象一種理念，它的實現並沒有固定的格式。在Internet或自己的網路上利用各種技術建設適合自身特點的Intranet、Extranet，其中策略的制定是發展的關鍵。不論進度如何，電子商務必然是Internet應用的一項主要發展趨勢。

縱觀十多年來Internet的發展史，人們很難說清，未來它究竟會是什麼樣，但Internet還將繼續改變我們的生活，推動人類文明的發展，這是誰都否認不了的。

如何定義網路協議，它有哪些意義？

協議是對網路中設備以何種方式交換信息的一系列規定的組合，它對信息交換的速率、傳輸代碼、代碼結構、傳輸控制步驟、出錯控制等許多參數作出定義。

網路是一個相互聯結的大群體，因此要想加入到這個群體中來，就不能隨心所欲，任由興之所發。就好像一個國家或一個種族擁有自己的語言，大家都必須通曉並憑藉這種語言來對話一樣，相互聯結的網路中各個節點也需要擁有共同的“語言”，依據它所定義的規則來控制數據的傳遞，這種語言便是大家經常聽說的“協議”。協議是對網路中設備以何種方式交換信息的一br />碼、代碼結構、傳輸控制步驟、出錯控制等許多參數作出定義。

對網路始入門者來說，紛繁複雜的協議常常讓人頭痛不已―這些協議各起什麼作用？它們之間又有什麼聯繫？為什麼有了A協議還需要補充B協議？這些問題搞不清楚，往往成為進一步學習的障礙。其實這個問題應該這樣理解：是先有了各種不同語言的民族，後來隨著社會的發展，才有了不同民族間交流的需求。網路也是這樣，最初人們在小範圍內建立網路，只需要自己作一些簡單的約定，保證這一有限範圍內的用戶遵守就可以了；到後來網路規模越來越大，才考慮到制定更嚴格的規章制度即協議；而為了實現多個不同網路的互聯，又會增加不少新協議作為補充，或成長為統一的新標準。

數據在網路中由源傳輸到目的地，需要一系列的加工處理，為了便於理解，我們這裡不妨打個比喻。如果我們把數據比做巧克力：我們可以把加工巧克力的設備作為源，而把消費者的手作為目的來看看會有什麼樣的傳輸過程。巧克力廠通常會為每塊巧克力外邊加上一層包裝，然後還會將若干巧克力裝入一個巧克力盒，再把幾個巧克力盒一起裝入一個外包裝，運輸公司還會把許多箱巧克力裝入一個集裝箱，到達消費者所在的城市后，又會由運輸商、批發商、零售商、消費者打開不同的包裝層。不同層次的包裝、解包裝需要不同的規範和設備，計算機網路也同樣有不同的封裝、傳輸層面，為此國際標準化組織ISO於1978 年提出“開放系統互連參考模型”，即著名的OSI(OpenSystem Interconnection)七層模型，它將是我們後續篇幅中要介紹的內容，這裡先不展開論述。網路的協議就是用作這些不同的網路層的行為規範的。網路在發展過程中形成了很多不同的協議族，每一協議族都在網路的各層對應有相應的協議，其中作為Internet規範的是ICP/IP協議族，這也是我們今天要講的。

TCP/IP協議的定義以及層次、功能

什麼是TCP/IP協議，劃為幾層，各有什麼功能？

TCP/IP協議族包含了很多功能各異的子協議。為此我們也利用上文所述的分層的方式來剖析它的結構。TCP/IP層次模型共分為四層：應用層、傳輸層、網路層、數據鏈路層。同時也有TCP/IP五層協議的分法：物理層、數據鏈路層、網際網路層（網路層）、傳輸層、應用層。

其與7層模型的具體對應關係如圖所示：

TCP/IP網路協議

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，傳輸控制協議/網間網協議)是目前世界上應用最為廣泛的協議，它的流行與Internet的迅猛發展密切相關―TCP/IP最初是為網際網路的原型ARPANET所設計的，目的是提供一整套方便實用、能應用於多種網路上的協議，事實證明TCP/IP做到了這一點，它使網路互聯變得容易起

來，並且使越來越多的網路加入其中，成為Internet的事實標準。

*應用層―應用層是所有用戶所面向的應用程序的統稱。TCP/IP協議族在這一層面有著很多協議來支持不同的應用，許多大家所熟悉的基於Internet的應用的實現就離不開這些協議。如我們進行萬維網（WWW）訪問用到了HTTP協議、文件傳輸用FTP協議、電子郵件發送用SMTP、域名的解析用DNS協議、遠程登錄用Telnet協議等等，都是屬於TCP/IP應用層的；就用戶而言，看到的是由一個個軟體所構築的大多為圖形化的操作界面，而實際後台運行的便是上述協議。

* 傳輸層―這一層的的功能主要是提供應用程序間的通信，TCP/IP協議族在這一層的協議有TCP和UDP。

*網路層―是TCP/IP協議族中非常關鍵的一層，主要定義了IP地址格式，從而能夠使得不同應用類型的數據在Internet上通暢地傳輸，IP協議就是一個網路層協議。

*網路介面層―這是TCP/IP軟體的最低層，負責接收IP數據包並通過網路發送之，或者從網路上接收物理幀，抽出IP數據報，交給IP層。

1．TCP/UDP協議

TCP (Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)協議屬於傳輸層協議。其中TCP提供IP環境下的數據可靠傳輸，它提供的服務包括數據流傳送、可靠性、有效流控、全雙工操作和多路復用。通過面向連接、端到端和可靠的數據包發送。通俗說，它是事先為所發送的數據開闢出連接好的通道，然後再進行數據發送；而UDP則不為IP提供可靠性、流控或差錯恢復功能。一般來說，TCP對應的是可靠性要求高的應用，而UDP對應的則是可靠性要求低、傳輸經濟的應用。TCP支持的應用協議主要有：Telnet、FTP、SMTP等；UDP支持的應用層協議主要有：NFS（網路文件系統）、SNMP（簡單網路管理協議）、DNS（主域名稱系統）、TFTP（通用文件傳輸協議）等。

IP協議的定義、IP地址的分類及特點

什麼是IP協議，IP地址如何表示，分為幾類，各有什麼特點？

為了便於定址和層次化地構造網路，IP地址被分為A、B、C、D、E五類，商業應用中只用到A、B、C三類。

IP協議(Internet Protocol)又稱網際網路協議，是支持網間互連的數據報協議，它與TCP協議（傳輸控制協議）一起構成了TCP/IP協議族的核心。它提供網間連接的完善功能，包括IP數據報規定互連網路範圍內的IP地址格式。

Internet 上，為了實現連接到網際網路上的結點之間的通信，必須為每個結點（入網的計算機）分配一個地址，並且應當保證這個地址是全網唯一的，這便是IP地址。

IP地址（IPv4：IP第4版本）由32個二進位位表示，每8位二進位數為一個

整數，中間由小數點間隔，如159.226.41.98，整個IP地址空間有4組8位二進位數，由表示主機所在的網路的地址（類似部隊的編號）以及主機在該網路中的標識（如同士兵在該部隊的編號）共同組成。

為了便於定址和層次化的構造網路，IP地址被分為A、B、C、D、E五類，商業應用中只用到A、B、C三類。

*A類地址：A類地址的網路標識由第一組8位二進位數表示，網路中的主機標識

佔3組8位二進位數，A類地址的特點是網路標識的第一位二進位數取值必須為“0”。不難算出，A類地址允許有126個網段（範圍從0-127，0是保留的並且表示所有IP地址，而127也是保留的地址，並且是用於測試環回用的，所以減去兩個為126個），每個網路大約允許有1670萬台主機，通常分配給擁有大量主機的網路（如主幹網）。

*B類地址：B類地址的網路標識由前兩組8位二進位數表示，網路中的主機標識佔兩組8位二進位數，B類地址的特點是網路標識的前兩位二進位數取值必須為“10”。

B類地址允許有16384個網段，每個網路允許有65533台主機，適用於結點比較多的網路（如區域網）。

*C類地址：C類地址的網路標識由前3組8位二進位數表示，網路中主機標識佔1組8位二進位數，C類地址的特點是網路標識的前3位二進位數取值必須為“110”。具有C類地址的網路允許有254台主機，適用於結點比較少的網路（如校園網）。

為了便於記憶，通常習慣採用4個十進位數來表示一個IP地址，十進位數之間採用句點“.”予以分隔。這種IP地址的表示方法也被稱為點分十進位法。如以這種方式表示，A類網路的IP地址範圍為1.0.0.1－127.255.255.254；B類網路的IP地址範圍為：128.1.0.1－191.255.255.254；C類網路的IP地址範圍為：192.0.1.1－223.255.255.254。

D類地址：範圍從224-239，D類IP地址第一個位元組以“1110”開始，它是一個專門保留的地址。它並不指向 特 定的網路，這一類地址被用在多點廣播(Multicast)中。多點廣播地址用來一次定址一組計算機，它標識共享同一協議的一組計算機。

E類地址：範圍從240-254，以“11110”開始，為將來使用保留。全零(“0.0.0.0”)地址對應於當前主機。全“1”的IP地址(“255.255.255.255”)是當前子網的廣播地址。

由於網路地址緊張、主機地址相對過剩，採取子網掩碼的方式來指定網段號。

TCP/IP協議與低層的數據鏈路層和物理層無關，這也是TCP/IP的重要特點。正因為如此，它能廣泛地支持由低兩層協議構成的物理網路結構。已使用TCP/IP連接成洲際網、全國網與跨地區網。