因特网和网络协议

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一.因特网

任何网络只有与其他网络相互连接，才能使不同网络上的用户相互通信，以实现更大范围的资源共享和信息交流。通过相关设备，将全世界范围内的计算机网络相互连接起来形成一个范围涵盖全球的网络，叫因特网。

1.体系结构

核心协议是TCP/IP协议，此协议也是实现全球性网络互联的基础。TCP/IP协议采用分层话的体系结构(5层)。分别是：物理层、数据链路层、网络层(IP协议)、传输层(TCP协议)和应用层。每层都有相应的数据传输单位和不同的协议。

物理层

定义物理设备标准，如网线接口、各种传输速率等，数据是比特流

数据链路层

数据链路层有时候也指以太网或无线局域网等通信手段。数据链路层主要作用是在互连同一种数据链路的节点之间进行包传递。

网络层

在不同网络之间以同意的数据分组格式传递数据信息和控制信息，从而实现网络互连

传输层

对网络中传输的数据分组提供必要的传输质量保证

应用层

实现多种网络应用程序，如Web服务，文件传输服务，电子邮件等。

2.数据传输基本过程

发送端

• 应用层：负责将要传递数据的信息转换成数据流
• 传输层：将应用层提供的数据流进行分段，称为数据段(段头+数据)
  段头：包含该数据由哪个应用程序发出， 使用什么协议传输等控制信息。传输层将数据段传给网络层
• 网络层：将传输层提供的数据段封装成数据包(网络头+数据段)
  网络头：包含源IP地址，目标IP地址，使用什么协议等控制信息
• 数据链路层：将数据封装成数据帧(帧头+数据包)
  帧头：包含源MAC地址，目标MAC地址，使用什么协议进行封装等控制信息。数据链路层将数据帧传输给物理层形成比特流
• 物理层：将比特流转换成电脉冲通过传输介质发送出去

接收端

• 物理层：将电信号转变为比特流，提交给数据链路层
• 数据链路层：读取该数据帧的帧头信息，如果是发给自己的，则去掉帧头，并交给 网络层处理，如果不是发送给自己的，则丢弃该数据帧
• 网络层：读取数据包头的信息，检查目标地址，如果是自己的，则去掉数据包头交给传输层处理，如果不是，则丢弃该包
• 传输层：根据数据段头中的端口号传输给应用层某个应用程序
• 应用层：读取数据段头信息，决定是否进行数据转换，加密等操作

二.网络协议

1.网络层协议(IP协议)

是建造大规模异构网络的关键协议，各种不同的物理网络(各种局域网和广域网)通过IP协议能够互联起来。

2.传输层协议(TCP协议)

IP数据报在传输的过程中可能出现分组丢失，传输差错等错误。要保证数据传送的正确性，要设置一个能够准备地将从网络汇总接收的数据递交给不同的网络阴功程序，并能够在必要时为网络应用提供可靠的数据传输服务质量，这就是TCP协议和UDP协议

• TCP协议：对所接收的IP数据能够通过差错校验，确认重传及流量控制等控制机制实现端系统之间可靠的数据传输
• UDP协议：不能为端系统之间提供这种可靠的数据传输服务，唯一的功能就是在接受端将从网络中接受到的数据度角给不同的网络应用程序，提供一种最基本的服务

3.应用层协议

• DNS协议：用于将域名映射成IP地址
• SMTP与POP3协议：用于收发邮件
• HTTP协议：用于传输浏览器使用的普通文本，超文本，音频和视频等数据
• TELNET协议：用于把本地的计算机仿真成远程系统的终端使用的远程计算机
• FTP协议：用于网络中计算机之间的双向文件传输

4.IP地址

因特网的主机之间想要正确地传递信息，则每台主机必须有唯一的区分标志。IP地址就是给每台连接在因特网上的主机分配的一个区分标志。按照IPv4协议的规定，每个IP地址用32位二进制来表示，每8位二进制换成一个十进制位，中间用.作为分隔符。

三.基本服务

采用C/S应用模式、一个客户端启动与某个服务器的对话。服务器通常是等待客户机请求的一个自动程序。客户机通常作为某个用户请求或类似于用户的某个程序提出的请求而运行。协议是客户机请求服务器和服务器如果响应请求的各种方法的定义

WWW服务

万维网是一个以因特网为基础的庞大的信息网络，它将因特网上提供各种信息资源的万维网服务器(Web服务器)连接起来，使得所有连接在因特网上的计算机用户都能方便、快捷地访问自己喜欢的内容。由Web服务器、浏览器、HTTP协议和网页文件组成

• Web服务器：一个管理资源并为用户提供服务的程序，分为：文件服务器、数据库服务器和应用服务器等。是一个程序，运行在服务器计算机中，主要任务是管理和存储各种信息资源，并负责接受来自不同客户端的服务请求。
• URL：浏览器中的服务请求是通过浏览器地址栏中的一个统一资源定位福超链接提出的。统一资源定位符是用于完成地描述因特网上网页和其他资源的地址的一种标志方法(就是Web地址，网址)。由协议类型、主机名、路径及文件名组成。
  基本格式：协议类型：//主机名/路径及文件名，常用协议：HTTP协议
• 超文本协议：万维网另一个重要组成部分是超文本传输协议(HTTP)，它定义了Web服务器和浏览器之间信息交换的格式规范
• Web网页：网页是构成网站的基本元素，是承载各种网站应用的平台

电子邮件服务

因特网常用的服务之一，利用电子邮件可以传输各种格式的文本及图像、声音、视频等信息。采用客户机/服务器的工作模式，一个电子邮件系统包含三部分：用户主机、邮件服务器和电子邮件协议。

文件传输服务

• FTP工作模式：是一个客户机/服务器系统，用户通过一个支撑FTP协议的客户机程序连接到远程主机上的FTP服务器程序
• FTP客户程序: 需要进行远程文件传输的计算机必须安装和运行FTP客户程序。常见：FTP命令行，浏览器和下载软件

远程登录服务

用户使用Telnet协议，使主机的主机暂时成为远程主机的一个仿真终端的过程。仿真终端只负责把用户输入的每个字符传递给主机，主机对字符进行处理后，再将结果传回并显示在屏幕上。