第1部分計算機網絡基礎知識
計算機網絡概論31.1計算機網絡發展階段及特點3
1.1.1計算機網絡的發展階段3
1.1.2計算機網絡的形成與發展4
1.1.3Internet應用的高速發展10
1.2計算機網絡技術發展的3條主線11
1.2.1條主線: 從ARPANET到TCP/IP再到Internet11
1.2.2第二條主線: 從無線分組網到無線自組網再到無線傳感器網12
1.2.3第三條主線: 網絡安全技術12
1.3計算機網絡的定義與分類13
1.3.1計算機網絡的定義13
1.3.2計算機網絡的分類14
1.4計算機網絡的組成與結構15
1.4.1早期廣域網的組成與結構15
1.4.2Internet的組成與結構16
1.5計算機網絡拓撲18
1.5.1計算機網絡拓撲的定義18
1.5.2計算機網絡拓撲的分類與特點18
1.6本章總結19
習題20
數據通信技術222.1數據通信的基本概念22
2.1.1信息、數據與信號22
2.1.2數據傳輸類型24
2.2傳輸介質的基本概念27
2.2.1雙絞線、同軸電纜與光纖27
2.2.2無線與衛星通信29
2.3數據編碼技術33
2.3.1數據編碼類型33
2.3.2模擬數據編碼方法33
2.3.3數字數據編碼方法35
2.3.4脈衝編碼調制方法36
2.4基帶傳輸的基本概念37
2.4.1基帶傳輸與傳輸速率37
2.4.2信道帶寬與傳輸速率的關繫38
2.5差錯控制的基本概念39
2.5.1差錯的定義39
2.5.2誤碼率的定義40
2.5.3循環冗餘編碼工作原理40
2.5.4差錯控制機制41
2.6本章總結42
習題43
傳輸網技術453.1傳輸網的基本概念45
3.1.1層次化的網絡結構模型45
3.1.2自頂向下的分析和設計方法45
3.1.3傳輸網技術發展48
3.2廣域網技術49
3.2.1廣域網的主要特點49
3.2.2廣域網的技術路線49
3.2.3早期的廣域網技術50
3.2.4光傳輸網技術的發展52
3.3局域網技術55
3.3.1局域網技術發展55
3.3.2IEEE 802參考模型56
3.3.3以太網的工作原理57
3.3.4高速以太網技術62
3.3.5交換式局域網與虛擬局域網64
3.3.6無線局域網技術66
3.4寬帶城域網技術72
3.4.1城域網概念的演變72
3.4.2寬帶城域網的基本結構75
3.4.3寬帶城域網的設計問題76
3.4.4接入網技術77
3.4.5無線寬帶城域網技術79
3.5無線個域網技術80
3.5.1個域網的概念80
3.5.2藍牙技術81
3.5.3ZigBee技術82
3.6本章總結83
習題83
TCP/IP864.1網絡體繫結構的基本概念86
4.1.1網絡協議與網絡體繫結構86
4.1.2OSI參考模型的基本概念88
4.1.3TCP/IP參考模型的基本概念92
4.2IP的基本概念94
4.2.1IP的特點94
4.2.2IPv4地址技術發展95
4.2.3IP分組傳輸與路由器101
4.2.4地址解析協議106
4.2.5IPv6的主要內容106
4.3TCP與UDP108
4.3.1TCP的主要特點108
4.3.2UDP的主要特點110
4.4本章總結110
習題111
第2部分Internet應用基礎知識
Internet應用技術1155.1Internet應用發展分析115
5.1.1Internet應用技術發展階段115
5.1.2我國Internet的發展狀況116
5.1.3我國主干網的發展狀況117
5.2Internet的域名機制117
5.2.1域名的基本概念117
5.2.2Internet的域名結構118
5.2.3我國的域名結構119
5.3Internet的基本應用120
5.3.1電子郵件服務120
5.3.2文件傳輸服務123
5.3.3遠程登錄服務126
5.3.4新聞與公告類服務127
5.4基於Web的網絡應用128
5.4.1Web服務128
5.4.2電子商務應用132
5.4.3電子政務應用134
5.4.4博客應用135
5.4.5搜索引擎應用136
5.5基於多媒體的網絡應用137
5.5.1播客應用137
5.5.2網絡電視應用138
5.5.3IP電話應用139
5.6基於P2P的網絡應用141
5.6.1P2P的基本概念141
5.6.2文件共享應用144
5.6.3即時通信應用146
5.6.4流媒體應用149
5.6.5共享存儲應用151
5.7本章總結152
習題152
第3部分局域網組網與網絡應用知識
局域網組網技術1576.1以太網的物理層標準157
6.1.1物理層標準的分類157
6.1.2IEEE 802.3物理層標準157
6.1.3IEEE 802.3u物理層標準158
6.1.4IEEE 802.3z物理層標準159
6.1.5IEEE 802.3ae物理層標準159
6.2局域網組網設備160
6.2.1網卡160
6.2.2無線網卡162
6.2.3集線器163
6.2.4交換機164
6.2.5無線AP166
6.2.6其他設備167
6.3局域網組網方法168
6.3.1傳統以太網組網方法168
6.3.2快速以太網組網方法169
6.3.3千兆以太網組網方法170
6.3.4無線局域網組網方法171
6.4局域網結構化布線技術173
6.4.1結構化布線的概念173
6.4.2結構化布線繫統的結構174
6.5本章總結176
習題177
典型操作繫統的網絡功能1797.1主要的操作繫統179
7.1.1操作繫統的基本概念179
7.1.2Windows操作繫統180
7.1.3UNIX操作繫統182
7.1.4Linux操作繫統182
7.2用戶賬號的使用183
7.2.1用戶賬號的概念183
7.2.2用戶賬號的創建185
7.2.3用戶賬號的管理185
7.3用戶組的使用188
7.3.1用戶組的概念188
7.3.2用戶組的創建189
7.3.3用戶組的管理191
7.4共享目錄的使用193
7.4.1共享目錄的概念193
7.4.2共享目錄的設置193
7.4.3共享目錄的取消195
7.5Web服務器的使用197
7.5.1IIS服務器的概念197
7.5.2IIS服務器的安裝197
7.5.3IIS服務器的配置201
7.6本章總結206
習題206
Internet接入方法2088.1Internet接入的概念208
8.1.1ISP的概念208
8.1.2寬帶接入的概念209
8.1.3撥號接入的概念212
8.1.4局域網接入的概念212
8.2寬帶接入的工作過程213
8.2.1接入設備的安裝213
8.2.2寬帶賬號的創建215
8.2.3寬帶連接的建立218
8.3無線路由器的工作過程218
8.3.1無線路由器的安裝218
8.3.2無線路由器的配置219
8.3.3無線連接的建立221
8.4局域網接入的工作過程222
8.4.1局域網設備的安裝222
8.4.2網卡的配置223
8.4.3網絡協議的配置225
8.5本章總結226
習題226
Internet使用方法2289.1Web服務的使用方法228
9.1.1IE瀏覽器簡介228
9.1.2瀏覽網頁的方法229
9.1.3保存網頁與圖片233
9.1.4設置瀏覽器屬性234
9.1.5添加與管理收藏夾239
9.2電子郵件的使用方法242
9.2.1Outlook軟件簡介242
9.2.2創建電子郵件賬戶243
9.2.3接收與處理郵件245
9.2.4書寫與發送郵件250
9.2.5使用與管理通訊簿250
9.3文件下載的使用方法254
9.3.1通過瀏覽器下載文件254
9.3.2常用的FTP客戶端軟件257
9.3.3Internet中的文件格式260
9.4即時通信的使用方法261
9.4.1QQ軟件簡介261
9.4.2登錄QQ網絡261
9.4.3添加聯繫人262
9.4.4發送與接收消息262
9.5搜索引擎的使用方法264
9.5.1Google搜索引擎265
9.5.2百度搜索引擎265
9.6本章總結268
習題269
網絡管理與網絡安全技術27010.1網絡管理技術270
10.1.1網絡管理的重要性270
10.1.2網絡管理的基本概念271
10.1.3網絡管理的主要功能272
10.1.4網管繫統的基本概念274
10.1.5網絡管理的協議標準276
10.2網絡安全的基本概念277
10.2.1網絡安全的重要性277
10.2.2網絡安全的基本問題278
10.2.3網絡安全服務的主要內容281
10.2.4網絡安全標準282
10.3網絡安全策略的概念283
10.3.1網絡安全策略的設計283
10.3.2網絡安全策略的制定285
10.3.3網絡安全受威脅時的行動287
10.4網絡防火牆技術288
10.4.1防火牆的基本概念288
10.4.2防火牆的主要類型289
10.4.3防火牆繫統的結構292
10.5惡意代碼及防護技術294
10.5.1計算機病毒的概念294
10.5.2網絡蠕蟲的概念295
10.5.3木馬程序的概念295
10.5.4網絡防病毒技術296
10.6本章總結297
習題298
第4部分網絡應用繫統規劃與設計知識
網絡應用繫統總體規劃方法30311.1網絡應用繫統的基本結構303
11.2網絡應用繫統的需求分析305
11.2.1總體流程分析305
11.2.2網絡需求分析306
11.3網絡應用繫統的設計與實現310
11.3.1網絡繫統的結構設計310
11.3.2網絡關鍵設備的選型312
11.3.3網絡服務器的選型316
11.3.4網絡安全方面的考慮320
11.4本章總結324
習題324參考文獻326

現代科學技術的飛速發展，改變了世界，也改變了人類的生活。作為新世紀的大學生，應當站在時代發展的前列，掌握現代科學技術知識，調整自己的知識結構和能力結構，以適應社會發展的要求。新世紀需要具有豐富的現代科學知識，能夠獨立完成面臨的任務，充滿活力，有創新意識的新型人纔。
掌握計算機知識和應用，無疑是培養新型人纔的一個重要環節。現  在計算機技術已深入人類生活的各個角落，與其他學科緊密結合，成為推動各學科飛速發展的有力的催化劑。無論學什麼專業的學生，都必須具備計算機的基礎知識和應用能力。計算機既是現代科學技術的結晶，     又是大眾化的工具。學習計算機知識，不僅能夠掌握有關知識，而且能培養人們的信息素養。這是高等學校全面素質教育中極為重要的一部分。
高校計算機基礎教育應當遵循的理念是: 面向應用需要；采用多種模式；啟發自主學習；重視實踐訓練；加強創新意識；樹立團隊精神，培養信息素養。
計算機應用人纔隊伍由兩部分人組成: 一部分是計算機專業出身的計算機專業人纔，他們是計算機應用人纔隊伍中的骨干力量；另一部分是各行各業中應用計算機的人員。這後一部分人一般並非計算機專業畢業，他們人數眾多，既熟悉自己所從事的專業，又掌握計算機的應用知識，善於用計算機作為工具解決本領域中的任務。他們是計算機應用人纔隊伍中的基本力量。事實上，大部分應用軟件都是由非計算機專業出身的計算機應用人員研制的，他們具有的這個優勢是其他人難以代替的。從這個事實可以看到在非計算機專業中深入進行計算機教育的必要性。
非計算機專業中的計算機教育，無論目的、內容、教學體繫、教材、教學方法等各方面都與計算機專業有很大的不同，絕不能照搬計算機專業的模式和做法。全國高等院校計算機基礎教育研究會自1984年成立以來，始終不渝地探索高校計算機基礎教育的特點和規律。2004年，全國高等院校計算機基礎教育研究會與清華大學出版社共同推出了《中國高等院校計算機基礎教育課程體繫2004》(簡稱CFC2004)；2006年、2008年又共同推出了《中國高等院校計算機基礎教育課程體繫2006》(簡稱CFC2006)及《中國高等院校計算機基礎教育課程體繫2008》(簡稱CFC2008)，由清華大學出版社正式出版發行。
1988年起，我們根據教學實際的需要，組織編寫了“計算機基礎教育叢書”，邀請有豐富教學經驗的專家、學者先後編寫了多種教材，由清華大學出版社出版。叢書出版後，迅速受到廣大高校師生的歡迎，對高等學校的計算機基礎教育起了積極的推動作用。廣大讀者反映這套教材定位準確，內容豐富，通俗易懂，符合大學生的特點。
1999年，根據新世紀的需要，在原有基礎上組織出版了“新世紀計算機基礎教育叢書”。由於內容符合需要，質量較高，被許多高校選為教材。叢書總發行量1000多萬冊，這在國內是罕見的。近，我們又對叢書作了進一步的修訂，根據發展的需要，增加了新的書目和內容。本叢書有以下特點: 
(1) 內容新穎。根據21世紀的需要，重新確定叢書的內容，以符合計算機科學技術的發展和教學改革的要求。本叢書除保留了原叢書中經過實踐考驗且深受群眾歡迎的優秀教材外，還編寫了許多新的教材。在這些教材中反映了近年來迅速得到推廣應用的一些計算機新技術，以後還將根據發展不斷補充新的內容。
(2) 適合不同學校組織教學的需要。本叢書采用模塊形式，提供了各種課程的教材，內容覆蓋了高校計算機基礎教育的各個方面。叢書中既有理工類專業的教材，也有文科和經濟類專業的教材；既有必修課的教材，也包括一些選修課的教材。各類學校都可以從中選擇到合適的教材。
(3) 符合初學者的特點。本叢書針對初學者的特點，以應用為目的，以應用為出發點，強調實用性。本叢書的作者都是長期在線從事高校計算機基礎教育的教師，對學生的基礎、特點和認識規律有深入的研究，在教學實踐中積累了豐富的經驗。可以說，每一本教材都是他們長期教學經驗的總結。在教材的寫法上，既注意概念的嚴謹和清晰，又特別注意采用讀者容易理解的方法闡明看似深奧難懂的問題，做到例題豐富，通俗易懂，便於自學。這一點是本叢書一個十分重要的特點。
(4) 采用多樣化的形式。除了教材這一基本形式外，有些教材還配有習題解答和上機指導，並提供電子教案。
總之，本叢書的指導思想是內容新穎、概念清晰、實用性強、通俗易懂、教材配套。簡單概括為: “新穎、清晰、實用、通俗、配套”。我們經過多年實踐形成的這一套行之有效的創作風格，相信會受到廣大讀者的歡迎。
本叢書多年來得到了各方面人士的指導、支持和幫助，尤其是得到了全國高等院校計算機基礎教育研究會的各位專家和各高校老師們的支持和幫助，我們在此表示由衷的感謝。本叢書難免有不足之處，希望得到廣大讀者的批評指正。

叢 書 主  編
全國高等院校計算機基礎教育研究會榮譽會長
譚 浩 強

計算機網絡與Internet技術的研究、應用與發展對世界各國的政治、經濟、文化、教育、科研與社會發展具有重大影響。用日新月異來形容計算機網絡與Internet技術的發展是很貼切的。根據2018年8月CNNIC發布的第42次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》，截至2018年6月30日，我國的互聯網用戶數達到8.02億，普及率達到57.7%。我國的國民經濟多年來的持續高速發展對計算機網絡和Internet技術在各行各業的廣泛應用提出了越來越高的要求。
Internet在發展初期僅提供幾種基本網絡服務，例如Telnet、Email、FTP與Usenet等。隨著Web技術的出現，Internet在電子政務、電子商務等領域迅猛發展，促進了各種基於Web的服務類型出現。進入21世紀，在基於Web的應用繼續發展的基礎上出現的對等計算、無線通信與移動智能終端，將Internet應用又推向一個新的階段，並出現了新型的Internet應用，例如即時通信、網絡電話、社交網絡、在線遊戲、流媒體等，為Internet產業與現代信息服務業帶來新的增長點。
我國高速發展的信息技術與信息產業需要大量掌握網絡技術知識的人纔。計算機網絡與Internet應用技術相關課程已成為各專業學生應該學習的重要課程。為了適應計算機網絡課程學習的需要，作者根據多年教學與科研實踐的經驗，結合當前技術發展的新形勢編寫了本書的第5版，希望給廣大讀者提供一種既能保持教學繫統性，又能反映當前網絡技術發展成果的教材。
本書對第4版進行了修改與補充，更正了錯誤，更新了數據，並且增加了一些新內容。本書共11章，分為計算機網絡基礎知識、Internet應用基礎知識、局域網組網與網絡應用知識、網絡應用繫統規劃與設計知識4部分。
第1部分計算機網絡基礎知識對應第1～4章，依次介紹了計算機網絡的基本概念、數據通信技術、傳輸網(廣域網、局域網與城域網)技術以及TCP/IP等知識。
第2部分Internet應用基礎知識對應第5章，介紹了我國Internet發展現狀、Internet基本應用、基於Web的網絡應用以及基於P2P的網絡應用等知識。
第3部分局域網組網與網絡應用知識對應第6～10章，依次介紹了局域網組網技術、典型操作繫統的網絡功能、Internet接入方法、主要Internet應用的使用方法以及網絡管理與網絡安全技術等知識。
第4部分網絡應用繫統規劃與設計知識對應第11章，介紹了網絡應用繫統的基本結構、組建過程與設計方法。這部分內容是較高要求，可根據課時安排選講，在相應的標題後以標示。
本書的特點是貼近計算機網絡的發展，采用理論學習與應用技能培養相結合的方式，循序漸進地引導讀者掌握計算機網絡的基本知識與技能。本書在編寫過程中注意保持教學內容的繫統性，以網絡基礎知識與應用技能的培養為主線，繫統地討論了計算機網絡的組建、應用與管理等相關知識。在寫作中，編者力求做到層次清晰、概念準確、語言流暢，既便於讀者循序漸進地學習基礎知識，又能夠幫助讀者了解網絡技術的新發展。希望本書對讀者掌握網絡應用技術有一定的幫助。
本書可作為計算機科學與技術、軟件工程、信息安全與電子信息等相關專業學生的教材，也可作為各類網絡技術培訓班的培訓資料，同時還能滿足網絡建設、應用與維護人員學習網絡應用技術的需求。
本書的章節設計與內容調整參考了*考試中心全國計算機等級考試四級“計算機網絡”的考試大綱，通過本課程的學習將有助於學生參加相關的認證考試。
本書的第1～3章由吳功宜編寫，第4～11章由吳英編寫。本書在編寫過程中得到徐敬東教授、張建忠教授的關心與幫助，在此謹表衷心的感謝。
限於作者的學術水平，疏漏與不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正。

作者
wgy@nankai.edu.cn
wuying@nankai.edu.cn
2019年7月於南開大學

第5章Internet應用技術第5章Internet應用技術
豐富的應用是Internet能夠普及的重要保證。本章將繫統地討論Internet應用技術發展的3個階段以及Internet提供的基本網絡服務，並重點討論基於Web的網絡應用與基於P2P的網絡應用。
5.1Internet應用發展分析〖*4/5〗5.1.1Internet應用技術發展階段圖51給出了Internet應用發展階段。從圖中可以看出，Internet應用技術發展基本可分成3個階段。階段是Internet應用出現的早期，當時的Internet僅能提供幾種基本網絡服務，主要包括電子郵件(Email)、遠程登錄(TELNET)、文件傳輸(FTP)、電子公告牌(BBS)與網絡新聞組(Usenet)。第二階段開始於Web技術出現的時期，各種基於Web的網絡服務獲得快速發展，主要體現在電子商務、電子政務、遠程教育與遠程醫療等方面，Internet在這個階段開始大規模商用化。第三階段開始於P2P技術出現的時期。該階段的特點主要表現在: 在基於Web的各種網絡應用繼續發展的基礎上，基於P2P的網絡應用將Internet應用推向一個新高度。在這個階段中，出現了多種基於Web、P2P與多媒體技術的新型應用，例如搜索引擎、網絡電話(VoIP)、網絡電視(IPTV)、博客(Blog)、播客(Podcast)、即時通信(IM)等。隨著移動互聯網與智能手機的普及，近年來出現了越來越多的基於移動終端的應用，它們為Internet產業與現代信息服務業創造了新的增長點。
圖51Internet應用發展趨勢
5.1.2我國Internet的發展狀況
近年來，我國的Internet發展速度越來越快，對政治、經濟和社會生活等方面的影響越來越大。1997年6月3日，中國互聯網信息中心(China Internet Network Information Center，CNNIC)成立，並開始管理我國的Internet主干網。作為中國信息社會重要的基礎設施建設者、運行者和管理者，CNNIC負責國家網絡基礎資源的運行、管理和服務，承擔國家網絡基礎資源的技術研發並保障安全，開展Internet發展研究並提供咨詢，促進全球Internet開放合作和技術交流。
CNNIC負責開展我國的Internet發展狀況等多項統計調查工作。從1997年開始，CNNIC每年發布兩次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》，描繪中國的Internet在半年來的宏觀發展狀況。通過該統計報告中給出的數據，可看出我國Internet多年來一直處於快速增長狀態，例如上網用戶數、IP地址、域名與網站個數、國際出口帶寬等。近年來，隨著移動互聯網與智能設備的飛速發展，為我國的Internet發展注入了新的活力。下面給出幾組CNNIC發布的統計數據: 
■ 1997年10月，CNNIC發布第1次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》。報告顯示: 截至1997年10月，我國的上網計算機數為29.9 萬臺，上網用戶數為62萬，其中75%采用的是撥號上網方式；我國的cn域名數量為4066個；我國的網站數量約為1500個；我國的國際出口帶寬總和為25Mb/s。在所有流量中，Web服務流量占78.3%，電子郵件流量占10.7%，FTP流量占8.4%。
■ 2004年1月，CNNIC發布第13次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》。報告顯示: 截至2003年12月，我國的上網用戶規模達到7950萬，其中寬帶上網用戶為1740萬，專線上網用戶為2660萬；我國的IPv4地址資源為4145萬個；我國的域名總數為34萬個，其中cn域名達到15.8萬個；我國的網站總數為59.6萬個，其中cn網站數為6萬個；我國的國際出口帶寬總和為27 216Mb/s。上網用戶常使用的服務依次是電子郵件、網絡新聞與搜索引擎。
■ 2011年1月，CNNIC發布第27次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》。報告顯示: 截至2010年12月，我國的上網用戶規模達到4.57億，互聯網普及率為34.3%，通過手機上網用戶達到3.03億；我國的IPv4地址資源為2.78億個，IPv4地址資源即將分配完畢；我國的域名總數為866萬個，其中cn域名達到435萬個；我國的網站總數為191萬個，其中cn網站數為113萬個；我國的國際出口帶寬總和為1 089 956Mb/s。本年度，網絡購物是用戶數增長快的應用，預示著更多的經濟活動步入互聯網時代。
■ 2018年1月，CNNIC發布第41次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》。報告顯示: 截至2017年12月，我國的上網用戶規模達到7.72億，互聯網普及率為55.8%，通過手機上網用戶達到7.53億；我國的IPv4地址數量達到3.39億個，擁有IPv6地址23 430塊/32；我國的域名總數為3848萬個，其中cn域名達到2085萬個；我國的網站總數為533萬個，其中cn網站數為315萬個；我國的國際出口帶寬總和為7 320 180Mb/s。需要注意的是，以手機為中心的智能設備已成為“萬物互聯”的基礎，並開始構築個性化、智能化的應用場景。
5.1.3我國主干網的發展狀況
1994年，我國開始正式接入國際Internet，同年建立與運行自己的域名體繫。我國的各個運營商分別建立起各自的主干網。1997年，根據第1次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》顯示，當時的運營商包括CHINANET、CERNET、CSTNET與CHINAGBN，國際出口帶寬總和為25 408Mb/s，連接的國家主要有美國、德國、法國與日本等。此後，我國在Internet主干網的建設上投入巨大，擁有的國際出口帶寬逐年增長。截至2017年12月，我國的國際出口帶寬總和達到7 320 180Mb/s，比2016年增長10.2%。
目前，我國主要包括以下幾個主干網: 
■ 中國電信(China Telecom): 3 625 830Mb/s
■ 中國聯通(China Unicom): 2 081 662Mb/s
■ 中國移動(China Mobile): 1 498 000Mb/s
■ 中國教育與科研計算機網(CERNET): 61 440Mb/s
■ 中國科技網(CSTNET): 53 248Mb/s
其中，中國電信、中國聯通與中國移動的互聯網絡分別由我國三大電信運營商運營，這3個網絡都是面向公眾提供服務；CERNET是服務於我國教育領域的互聯網，目前已連接國內幾乎所有高校以及教育機構；CSTNET是服務於我國科研領域的互聯網，目前已連接包括中國科學院在內的各大科研單位。2003年，我國啟動中國下一代互聯網示範工程(CNGI)。2004年底，初步建成了CERNET2核心網絡。經過5年的建設，CNGI已建成包括6個核心網絡、22個城市的59個結點、2個交換中心、273個駐地網的IPv6示範網絡。
互聯網是人類社會重要的信息基礎設施，對經濟社會發展和國家安全具有戰略意義。從以上數據中可以看出，伴隨著我國國民經濟的持續高速發展，我國Internet應用在“十五”“十一五”與“十二五”期間獲得快速發展。我國上網用戶規模保持平穩增長，應用模式不斷創新，線上線下服務融合加速，公共服務線上化步伐加快，成為上網用戶規模增長的推動力。Internet的發展成果為我國信息產業發展奠定了堅實的基礎，也為新的網絡技術研究開闢了更加廣闊的發展空間。
5.2Internet的域名機制〖*4/5〗5.2.1域名的基本概念IP地址解決了Internet的全局地址問題，通過IP地址可以找到的一臺主機。像日常生活中使用的電話號碼一樣，IP地址也是由一連串數字組成的，例如202.113.19.122，人們通常難以記住這些數字。相對於IP地址，人們更喜歡通過名字來表示一臺主機，例如www.nankai.edu.cn，每個字符都代表一定的含義，並且在書寫上有一定的規律。這樣，用戶就容易理解，同時也容易記憶。因此，Internet采納了這種命名機制，這就是人們常說的域名機制。
如果Internet主機之間需要通信，在發送與接收數據時必須使用IP地址。盡管人們可以用名字來表示一臺主機，但是在向這臺主機發送數據之前，需要將它的名字轉換為對應的IP地址。Internet提供了將主機名轉換為IP地址的服務。域名(domain name)就是主機的名字。域名繫統(Domain Name System，DNS)是將域名轉換為IP地址的服務。當應用程序需要處理一個域名時，它利用DNS將該域名轉化為IP地址，並在接下來的通信中使用得到的IP地址。
在Internet的早期階段，采用的是集中式的主機域名機制。網絡信息中心(Network Information Center，NIC)維護一個主機文件(hosts.txt)，其中保存主機域名與IP地址的映射表。早期的主機都通過廣域網接入Internet，後來個人計算機開始大規模應用時，這些計算機通常通過局域網接入Internet。如果仍使用hosts.txt進行域名解析，提供域名服務的主機難以承載通信負荷。針對Internet主機數量劇增的情況，人們提出將域名繫統劃分為多個域，通過分布式的域名服務器提供域名服務的方案。
圖52顯示了域名服務的工作過程。如果源主機想訪問域名為www.nankai.edu.cn的目的主機，首先向本地網絡中的DNS服務器(稱為本地服務器)發送查詢請求。如果本地服務器查到該域名對應的IP地址，則向源主機返回包含該IP地址的響應；否則，本地服務器向上級DNS服務器發送查詢請求。根據所處的位置和所起的作用，域名服務器可分為4種類型: 本地服務器、權限服務器、服務器與根服務器。在源主機獲得目的主機的IP地址後，後續的通信過程中將會使用該IP地址。因此，域名服務的核心技術是借助分層的DNS服務器結構來完成查詢。
圖52域名服務的工作過程
5.2.2Internet的域名結構
域名結構是由TCP/IP中的DNS來定義的。人們通常喜歡用簡短的名字來命名計算機，但在Internet中必須使用長的名字來命名，以避免兩臺計算機采用相同的名字。為了保證計算機名在Internet中的性，域名結構采用的是一種常見的思想: 在每個名字後面添加額外的字符串(即後綴)。因此，計算機名通常包括3個部分: 本機名、組織名與組織類型。例如，某個公司的Web服務器可以被命名為www.xxx.com。
域名繫統采用的是典型的層次結構，它將整個Internet劃分為多個域，並為每個域規定通用的域名。表51給出了域名。由於美國是Internet的發源地，因此其域名以組織模式來劃分。例如，com表示商業公司，edu表示教育機構，gov表示政府部門。其他國家(或地區)的域名以地理模式來劃分，每個申請接入Internet的國家(或地區)都作為一個域出現。例如，cn表示中國，fr表示法國，uk表示英國，jp表示日本，au表示澳大利亞。表51域名頂 級 域 名域 名 類 型com商業組織edu教育機構gov政府部門int國際組織頂 級 域 名域 名 類 型mil軍事部門net網絡中心org非營利性組織國家(或地區)代碼各個國家(或地區)NIC將域的管理權限授予指定的管理機構，各個管理機構再為自己管理的域分配二級域，並將二級域的管理權限授予下屬機構，這樣就形成了域名繫統的層次結構。圖53給出了域名繫統的層次結構。例如，教育管理機構擁有edu域的管理權限，它可以為下屬大學分配各自的二級域，各個大學再為下屬學院或繫分配三級域。域名繫統采用層次結構的優點是: 各個組織在域中可以自由選擇域名，隻需保證在域中的性，而不用擔心與其他域的域名衝突。
圖53域名繫統的層次結構
5.2.3我國的域名結構
CNNIC負責管理我國的域cn，將該域劃分為多個二級域，如表52所示。我國的二級域采用兩種劃分模式: 組織模式與地理模式。其中，前7個域對應於組織模式，而行政區代碼對應於地理模式。按組織模式劃分的二級域名中，ac表示科研機構，com表示商業組織，edu表示教育機構，gov表示政府部門，int表示國際組織，net表示網絡中心，org表示非營利性組織。按地理模式劃分的二級域名中，bj代表北京市，sh代表上海市，tj代表天津市，he代表河北省，hl代表黑龍江省，nm代表內蒙古自治區。表52二級域名二 級 域 名域 名 類 型ac科研機構com商業組織edu教育機構gov政府部門二 級 域 名域 名 類 型int國際組織net網絡中心org非營利性組織行政區代碼我國的各個行政區CNNIC將二級域的管理權限授予指定的管理機構，各個機構再為自己管理的二級域分配三級域。例如，CERNET網絡中心擁有edu域的管理權限，它可以為各個大學分配三級域，各個大學再為下屬學院或繫分配四級域。域名的排列原則為: 低層域名在前，其所屬的高層域名在後，中間用符號“.”分開。圖54Internet域名的例子
域名的基本格式為“四級域名.三級域名.二級域名.域名”。圖54給出了域名的例子。
在域名繫統中，每個域是由不同組織管理的，這些組織將其子域交給其他組織管理。這種層次結構的優點是: 各個組織在內部可自由選擇域名，隻需保證組織內的性，而不用擔心與其他組織的域名衝突。例如，南開大學是一個教育機構，則其主機域名為nankai.edu；如果一家公司也想用nankai來命名其主機，由於該公司是一個商業機構，因此其主機域名為nankai.com。在Internet的域名結構中，nankai.edu與nankai.com兩個域名是相互獨立的。
5.3Internet的基本應用〖*4/5〗5.3.1電子郵件服務電子郵件是Internet中早提供、受歡迎的服務之一。
1. 電子郵件的產生背景
電子郵件服務又稱為Email服務，是指用戶通過Internet收發電子形式的郵件。電子郵件是一種非常方便、快速和廉價的通信手段，這些都是電子郵件的基本特點。傳統通信形式需要幾天完成的投遞過程，電子郵件僅用幾分鐘甚至幾秒鐘就能完成。目前，電子郵件已成為網絡用戶的常用通信手段之一。早期的電子郵件隻能傳輸文本信息，現在還可以傳輸HTML格式信息。
電子郵件是伴隨著Internet而發展起來。1971年，電子郵件誕生於美國馬薩諸塞州的BBN公司，該公司受聘於美國軍方參與ARPANET的建設。電子郵件的發明者是BBN公司的Ray Tomlinson，他在已有的文件傳輸程序的基礎上，開發了在ARPANET中收發信息的郵件程序。為了讓人們擁有易於識別的郵件地址，他決定用@隔開用戶名與郵件服務器地址，這就是現在使用的電子郵件地址的形式。
由於初的ARPANET中的結點數很少，當時並沒有多少人使用電子郵件，這種情況直到ARPANET轉向Internet纔得到改變。初，電子郵件受到網絡傳輸速度的限制，那時用戶隻能發送一些簡短的信息，無法像現在這樣發送多媒體信息。1988年，個圖形界面的郵件客戶機軟件問世，它就是著名的Euroda軟件。後來，Netscape與Microsoft公司相繼推出郵件客戶機軟件。隨著Internet用戶數量的急劇增加，電子郵件逐漸成為一種流行的Internet服務。
2. 電子郵件的基本概念
首先分析現實社會中的郵政繫統。國家負責管理國內的郵政繫統，按照省、市、區(縣)建立不同級別的郵政繫統，底層的郵政繫統在自己管轄範圍內設立郵局，郵局在單位或個人的家門口設立郵箱，郵遞員完成郵件的接收、轉發與投遞工作。郵政部門需制定相應的通信協議與管理制度，甚至需要規定信封按什麼規則來書寫。由於郵政繫統有整套嚴密的組織結構與通信規程，因此能保證郵件能及時、準確地送到目的地。
電子郵件繫統與郵政繫統有相似的結構。兩者之間的不同點主要在於: 郵政繫統是由人工控制各種運輸設備來運轉，電子郵件是在Internet中通過計算機、應用軟件與協議來運轉。電子郵件繫統中同樣需要郵局與郵箱，它們是郵件服務器(mail server)與電子郵箱(mail box)，郵件服務器負責發送與接收電子郵件，電子郵箱負責存儲電子郵件。另外，需要規定電子郵件的書寫格式與傳輸協議。
郵件服務器是整個電子郵件繫統的核心。郵件服務器的主要功能包括: 接收發件人通過客戶機軟件發送的電子郵件，並按收件人地址轉發給對方的郵件服務器；接收其他郵件服務器發送的電子郵件，並按收件人地址存儲在相應的郵箱；根據收件人的要求將電子郵件發送給收件人的客戶機軟件。電子郵箱由提供電子郵件服務的機構來建立，通常被稱為電子郵件賬號(包括電子郵件地址與密碼)。
電子郵件地址(Email address)是郵件服務器中的郵箱地址。電子郵件地址使用@隔開用戶名與郵件服務器地址，這是現在使用的電子郵件地址的起源。郵件地址的關鍵是保證每個地址的性，圖55電子郵件地址的示例
以便郵件經過郵件服務器的轉發被準確投遞到相應的郵箱中。電子郵件地址的具體格式為“用戶名@主機名”。其中，用戶名是用戶在郵件服務器中的郵箱名，主機名是郵箱所在的郵件服務器名。圖55給出了電子郵件地址的示例。
3. 電子郵件服務的工作原理
電子郵件服務的核心技術主要包括簡單郵件傳輸協議(Simple Mail Transfer Protocol，SMTP)、郵局協議(Post Office Protocol，POP)和交互式郵件存取協議(Interactive Mail Access Protocol，IMAP)協議。這些協議是郵件服務使用的應用層協議，用來實現客戶機與郵件服務器之間的通信。其中，SMTP是電子郵件發送協議，用來將郵件從客戶機發送到郵件服務器；POP與IMAP是電子郵件接收協議，用來將郵件從郵件服務器接收到客戶機。
電子郵件服務采用客戶機/服務器模式。電子郵件服務包括兩個組成部分: 郵件客戶機與郵件服務器。其中，郵件客戶機是電子郵件服務的使用者，郵件服務器是電子郵件服務的提供者。圖56給出了電子郵件繫統結構。電子郵件的發送與接收采用不同的協議，郵件客戶機與郵件服務器都需要實現兩種協議，SMTP與POP或IMAP中的一種。郵件客戶機通常包括兩個部分: SMTP客戶與POP客戶。郵件服務器通常包括3個部分: 郵箱、SMTP服務器與POP服務器。
圖56電子郵件繫統結構
電子郵件被存儲在郵件服務器的相應郵箱中。圖57給出了電子郵件服務的工作原理。用戶通過客戶機與郵件服務器建立連接，並向郵件服務器發出郵件發送或接收請求；如果是用於郵件發送的SMTP請求，客戶機將郵件發送到自己的郵件服務器，該郵件服務器再將郵件發送到終的郵件服務器，整個過程可能經過多個郵件服務器轉發；如果是用於郵件接收的POP請求，郵件服務器從相應的郵箱中讀取郵件，客戶機接收返回的郵件後進行解釋，並將郵件信息顯示在客戶機的屏幕上。
圖57電子郵件服務的工作原理
用戶通過郵件客戶機程序訪問電子郵箱中的郵件。郵件客戶機需要安裝在用戶的計算機或移動終端(例如手機)中。用戶通過郵件客戶機登錄進入自己的郵箱，這時能看到郵箱中所有郵件的列表，包括發件人地址、主題、時間、附件等信息，並決定對某封郵件進行哪種操作。郵件客戶機的基本功能主要包括: 書寫與發送郵件；接收、轉發、回復與刪除郵件；管理郵箱與通訊簿。常見的郵件客戶機程序包括Microsoft Outlook Express或Outlook、Mozilla Thunderbird、Foxmail等。
4. 電子郵件的信件格式
電子郵件與普通的郵政信件相似，也有信件格式方面的統一規定，以保證郵件能在不同的郵件服務器之間轉發。1982年，RFC 822文檔定義了郵件信件格式，它是目前電子郵件遵循的信件格式標準。2001年，RFC 2822文檔定義了版的信件格式，對早期的信件格式沒有進行大幅更改。SMTP將郵件封裝在郵件對像中，其中所有信息由ASCII字符組成。電子郵件可以由多個報文行組成，各行之間用回車符(CR)與換行符(LF)分隔。圖58電子郵件信件格式

圖58給出了電子郵件信件格式。郵件對像包括兩個部分: 信封與郵件內容。實際上，信封就包含兩種SMTP請求，用來給出收件人與發件人地址。電子郵件包括兩個部分: 郵件頭(Mail Header)與郵件體(Mail Body)。郵件頭由郵件的相關信息構成，其中的部分信息由繫統自動生成，例如發信人(From)、時間(Date)等；其他信息由發件人自行輸入，例如收信人(To)、主題(Subject)與抄送人(CC)等。郵件體是指需要發送的郵件正文部分。
SMTP隻能傳輸由ASCII字符組成的郵件信息，這樣無法支持非ASCII字符的語種，例如中文、法文、德文與俄文等。另外，它不支持郵件中附帶的二進制文件，例如圖片、音頻、視頻、可執行文件等。1993年，多用途Internet郵件擴展(Multipurpose Internet Mail Extensions，MIME)出現，它是一種輔助性的郵件編碼協議。MIME可通過SMTP來傳輸非ASCII字符的數據，這樣使電子郵件的用途變得更廣泛。
5.3.2文件傳輸服務
文件傳輸是Internet中早提供、受歡迎的服務之一。
1. 文件傳輸的產生背景
文件傳輸服務采用文件傳輸協議(File Transfer Protocol，FTP)，因此它又被稱為FTP服務。文件傳輸允許用戶在兩臺計算機之間傳輸文件，並保證文件在Internet中傳輸的可靠性。FTP服務是伴隨著Internet發展起來的，它是Internet早提供的服務之一。1971年，個FTP技術文檔的出現標志了FTP的誕生。在Web服務出現之前，人們主要通過FTP服務來共享文件資源。
FTP服務器是指提供FTP服務的主機，它可看作一個容量很大的文件倉庫。圖59給出了FTP目錄結構的例子。在FTP服務器中以目錄結構來保存文件，用戶需逐級打開目錄找到文件，然後傳輸其中某個文件。FTP服務的目錄結構不便於使用。1990年，個FTP搜索引擎Archie出現，它被認為是現代搜索引擎的鼻祖。在Internet發展初期，FTP服務通信量占整個網絡的1/3。直到1995年，Web服務的通信量開始超過FTP服務。
圖59FTP目錄結構的例子
2. 文件傳輸的基本概念
FTP服務采用客戶機/服務器模式。FTP服務包括兩個組成部分: FTP客戶機與FTP服務器。FTP客戶機是用戶的本地計算機，FTP服務器是提供FTP服務的計算機。圖510給出了下載與上傳的概念。下載是將文件從FTP服務器傳輸到客戶機，上傳是將文件從FTP客戶機傳輸到服務器。如果用戶使用FTP服務傳輸文件，並不需要對文件進行復雜的轉換工作，因此這種服務的工作效率很高。
圖510下載與上傳的概念
如果用戶要使用FTP服務器提供的服務，首先從FTP客戶機登錄到FTP服務器，這時需要輸入FTP服務器名與賬號。每個FTP服務器都有自己的服務器名，並保證FTP服務器名在全球範圍內的性。例如，一個FTP服務器名為ftp.pku.edu.cn。其中，ftp表示提供FTP服務，pku.edu.cn表示北京大學的主機。當用戶登錄到FTP服務器時，通常需要提供用戶賬號(包括用戶名與密碼)。有些FTP服務器是專用的，隻允