1.2　Internet概述

Internet并不是单个网络，而是大量不同网络的集合。它是利用通信设备和线路将全世界不同地理位置的功能相对独立的数以千万计的计算机系统互连起来，通过功能完善的网络软件（网络通信协议、网络操作系统等）实现网络资源共享和信息交换的计算机网络。

1.2.1　Internet的网络架构

随着网络规模的爆炸性增长，Internet的网络架构也发生了很大变化。电信公司、有线电视公司和服务提供商往往很难分辨谁正在做哪些业务。在“三网融合”下，一个公司可以在相同的网络连接上提供电话业务、有线电视和Internet服务。因此，与现实情况相比，这里给出的描述在一定程度上做了必要的简化。

Internet的网络架构如图1-5所示。

为了加入Internet，计算机必须连到Internet服务提供商（ISP）的网络，这样计算机才可以和Internet上的其他主机交换数据包。图1-5显示了4种连接ISP的流行方式（详细介绍见第11章）：

（1）使用家里的电话线。在这种情况下，电话公司就是你的ISP。数字用户线（Digital Subscriber Line，DSL）使用连到各家的电话线中没有使用的信道进行数字数据的传输。计算机与一个称为DSL调制解调器的设备连接。该设备将数字数据包转换成可以通过电话线传递的模拟信号。在另一端，一台称为数字用户线接入复用器（Digital Subscriber Line Access Multiplexer，DSLAM）的设备负责进行模拟信号和数字数据包之间的转换。

（2）使用家里的有线电视线，通过有线电视系统发送信号。这种连接利用有线电视线路没有使用的信道发送信号。家中计算机与一个线缆调制解调器连接，而在有线电视公司端有一个线缆调制解调器终端系统（Cable Modem Termination System，CMTS）。

（3）通过铺设到住宅的光纤，可提供传输速率在10～100Mbit/s甚至更高的Internet接入。这种设计称为光纤到户（Fiber to the Home，FTTH）。

（4）无线也可用于Internet接入。例如，将在第9章讨论的3G移动电话网络。它们可以为覆盖范围内的移动电话提供1Mbit/s或更高速率的数据传输服务。

通常把客户数据包进入ISP网络使用其服务的位置称为ISP存点（Point of Presence，POP）。从这个位置开始，系统就是完全数字化的，而且采用的是数据包交换技术。

ISP将它们的网络连接到Internet交换点（Internet eXchange Point ，IXP）以便交换流量，相互连接的ISP被认为彼此对等（peer）。我们可以把一个IXP看作一间放满了路由器的房间，每个ISP至少有一台路由器在这个房间里，房间里的局域网连接了所有的路由器，因此数据包可以从一个ISP骨干网转发到另一个ISP骨干网。

在Internet网络架构最顶端的是极少数大公司，如中国电信、中国网通、美国AT&T。它们一般负责国家级网络之间的互联，通常称为1级（tier1）ISP，正是它们形成了Internet的骨干网。所有其他ISP都必须与它们连接才能到达整个Internet。

提供大量内容的公司（例如谷歌、新浪）都把它们的计算机放在数据中心，那里与Internet的其余部分有很好的连接。代管（Colo cation）或托管（Hosting）数据中心让客户把服务器之类的设备放在ISP的POP中，以便在服务器与ISP骨干之间形成快速连接。

1.2.2　Internet的发展历程

Internet最早起源于美国国防部高级研究计划署（Advanced Research Projects Agency，ARPA）研发的、于1969年建成并投入使用的ARPANET。

最初，ARPANET主要用于军事研究目的，它的设计基于这样的指导思想：网络必须经受得住故障的考验，一旦发生战争，当网络的某一部分因遭受攻击而失去工作能力时，网络的其余部分应能维持正常的通信工作。ARPANET通过采用存储-转发技术的数据包交换网络来实现这一目标。ARPANET在技术上的另一个重大贡献是TCP/IP参考模型和协议的发明（将在第3章介绍）。TCP/IP专门设计用来处理互联网络的通信。作为Internet的早期骨干网，ARPANET的试验奠定了Internet存在和发展的基础，较好地解决了异种网络互联的一系列理论和技术问题。

在20世纪80年代，局域网和广域网的产生和蓬勃发展对Internet的进一步发展起了重要的作用。其中，最引人注目的是美国国家科学基金会（U.S.National Science Foundation，NSF）建立的NSF NET。NSF在全美建立了按地区划分的计算机广域网，并将这些地区网络和骨干网络中的超级计算机中心互联起来。NSF NET于1990年6月彻底取代了ARPANET而成为Internet的主干网。

1990年9月，由MERIT、MCI和IBM公司联合组成了一个非营利的公司——高级网络与服务公司（Advanced Networks and Services Inc.，ANS），它接管了NSF NET，并将NSF NET骨干网的链路升级到45M bit/s，构成了ANS NET。该网络运行5年后，被出售给了美国在线（America On line）。此时，已有许多公司都在提供商业性的IP服务，美国政府逐渐退出了网络服务的商业圈。

从20世纪90年代开始，许多其他国家和区域也纷纷建起了国家性的研究网络，并逐渐将它们交给工业界来运行。从此以后，Internet发生了巨大的改变。它的规模随着20世纪90年代初万维网的出现而呈现了爆炸式的增长。

人们使用Internet的方式也发生了根本变化。起初，学术界用的电子邮件、新闻组、远程登录和文件传输等应用占据主导地位。后来逐步发展到普通人开始使用电子邮件，然后是网站和对等内容分发（P2P）的出现等，如百度网站、Bit Torrent。现在实时媒体分发、社会网络（例如人人网）、微博（例如新浪微博）和微信已腾空而起。这些使用方式的变化给Internet带来了更丰富的媒体种类。

1.2.3　Internet在中国的发展历程

Internet在中国的发展历程可以大略地划分为3个阶段：

1.研究试验阶段（1986.6—1993.3）

在此期间，中国的一些科研部门和高等院校开始研究Internet联网技术，并开展了科研课题和科研合作工作。这个阶段的网络应用仅限于小范围内（少数高等院校、研究机构）的电子邮件服务。发展经历具体如下：

（1）1986年，北京市计算机应用技术研究所实施的国际联网项目——中国学术网（Chinese Academic Network，CANET）启动，其合作伙伴是德国卡尔斯鲁厄大学。

（2）1987年9月，CAN ET在北京计算机应用技术研究所内正式建成中国第一个国际互联网电子邮件结点，并于9月14日发出了中国第一封电子邮件：“Across the Great Wall we can reach every corner in the world.（越过长城，走向世界）”，揭开了中国人使用互联网的序幕。这封电子邮件是通过意大利公用分组网ITAPAC设在北京的PAD机，经由意大利ITAPAC和德国DA TEX-P分组网，实现了和德国卡尔斯鲁厄大学的连接，通信速率最初为300bit/s。

（3）1990年11月28日，钱天白教授代表中国正式在SRI-NIC（Stanford Research Institute’s Network Information Center）注册登记了中国的顶级域名CN，并且开通了使用中国顶级域名CN的国际电子邮件服务，从此中国的网络有了自己的身份标识。

（4）1992年12月底，清华大学校园网TUN ET建成并投入使用，它是中国第一个采用TCP/IP体系结构的校园网，主干网首次成功采用FD DI技术，在网络规模、技术水平以及网络应用等方面处于国内领先水平。

（5）1993年3月2日，中国科学院高能物理研究所租用AT&T公司的国际卫星信道接入美国斯坦福线性加速器中心SLAC的64k bit/s专线正式开通。这条专线是中国连入Internet的第一根专线。

2.起步阶段（1994.4—1996）

1994年4月，中关村地区教育与科研示范网络工程进入互联网络，实现和Internet的TCP/IP连接，从而开通了Internet全功能服务。从此中国被国际上正式承认为有互联网络的国家。之后，ChinaNET、CER NET、CSTNET、CHINAGBNET等多个互联网络项目在全国范围相继启动，互联网络开始进入公众生活，并在中国得到了迅速的发展。1996年底，中国互联网用户数已达20万，利用互联网开展的业务与应用逐步增多。具体发展经历如下：

（1）1994年4月20日，中关村地区教育与科研示范网络工程（National Computing and Networking Facility of China，NCFC）通过美国Sprint 公司连入Internet的64kbit/s国际专线开通，实现了与Internet的全功能连接。从此，中国被国际上正式承认为真正拥有全功能Internet的国家。

（2）1994年5月15日，中国科学院高能物理研究所设立了国内第一个Web服务器，建立了中国第一个网站。

（3）1994年8月，由中国国家计委投资，中国国家教委主持的中国教育和科研计算机网（CERNET）正式立项，并于1995年12月建设完成。

（4）1996年4月9日，邮电部发布《中国公用计算机互联网国际联网管理办法》，并自发布之日起实施。

（5）1996年9月22日，中国第一个城域网——上海热线正式开通试运行。

3.快速增长阶段（1997至今）

国内互联网用户数自1997年以后基本保持每半年翻一番的增长速度。据中国互联网络信息中心（CNNIC）公布的统计报告显示，截至2014年6月底，中国网民数量达到6.32亿，其中手机网民数为5.27亿。IPv4地址数3.3亿，CN下注册的域名数1065万，WWW站点273万，国际出口带宽3776909Mbit/s。