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在1969年美国国防部高级计划管理署DARPA给一个研究和开发项目投资以创建一个实验性的分组交换网络该网络的名称是ARPANET其目的是研究各种能提供强壮可靠独立于厂家的数据通信技术现代很多数据通信技术都是在该网络中开发的
这一实验性的ARPANET非常成功很多用它联网的单位都用它进行日常的数据通信1975年ARPANET从一个实验性网络变成一个可运行网络管理该网络的责任落到了国防部通信局DCA的肩上然而ARPANET的开发工作并没有停止它开发了一套在网上交换数据的规则即现在广为人们知晓的传输控制协议TCP和因特网协议IP常写为TCP/IP
与TCP/IP被用作一种标准的同时Internet这一术语开始得到普遍的使用1983年老的ARPANET分裂成MILNET国防数据网的无分级部分和一个新的较小的
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ARPANET术语Internet是指这两个网络之和MILNET加上ARPANET1990年ARPANET在形式上已不复存在而现在我们说的Internet要比以前大得多包括在世界各地的很多网络
Internet现已发展得大大超过了它原来的规模成为世界范围内被互联在一起的所有网络的总称也就是我们说的因特网它利用TCP/IP协议将各个物理网络连接成一个单一的逻辑网络由于Internet的迅速发展吸引了越来越多的地区性网络和新的组织加入到这一网络中来
因特网的最大优势是它的广袤覆盖及开放结构由于它是开放结构许多企业及用户可以按统一的技术标准和较合理的费用连接上网使网上的主机服务器和终端用户以滚雪球的速度增加也使其覆盖增长至几乎无限但它的优点也是它的缺点因特网的管理松散网上内容难以控制保密性难以保障从电子商务等应用看安全性差是因特网的又一大缺点这已成为企业及用户上网交易的重要顾虑
2.Intranet
一般译为企业内部网企业内域网企业内联网等尚无标准译名本书中选译为企业内域网内域网是由某一企业或机构利用因特网的技术即因特网的标准和协议等建立起来的该企业专用的计算机网络一般都由该企业自行管理和操作企业网络的建设由来已久从主机/终端方式到后来的客户机/服务器方式前些年所谓企业网络Enterprise Network曾经风行一时企业网的建设过程实际上也常常是企业运行管理结构素质等的改造提高过程
早先的企业网络一般是个封闭的专用网络使用的网络技术也是各种各样的后来因特网转为商用并领导了网络技术的主流各种网络都向因特网靠拢企业网络也不例外纷纷转向因特网技术又由于因特网的使用价格较低连通全球覆盖无穷尤其是能连接到广大的中小企业和千千万万的消费者而这就是无穷的机会因此一些地理上分散的跨地域跨城市跨国家的企业就越来越多地直接利用因特网在广域上传递商务数据美国人经常创造新词因为这种企业网络是建立在Internet的技术和网络上的于是改两个字母把它叫Intranet
企业内域网是为企业内部运作服务的自然有它安全保密的要求当它与Internet连接时就要采取措施防止Internet上未授权的无关人员进入防止企业内部敏感资料的外泄这些保障内域网安全的硬件软件措施通常称为防火墙Firewall防火墙常常是一个介乎内域网和因特网其他部分之间的安全服务器
3.Extranet
暂译为企业外域网以与Intranet企业内域网的译名对应Extranet是继Intranet之后网络界人士创造的又一个新词它是一种合作性网络一个企业除利用因特网的技术和标准或直接在因特网上构建企业内域网满足企业内部运作之外还经常需要与某些业务关系较密切的本企业集团以外的单位通过网络进行联系为达成某一共同目标而共享某些资源
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例如一个制造厂除要有一个内域网供内部管理之用外还需与材料供应商部件供应商外协单位产品批发商用户银行工商管理税务等经常联系共同使用某些产品资料零部件目录材料价格表等等同样这些共享的资源信息也不希望公开外传也需要保护人们很自然会想到用内域网同样的办法来建立一个连接上述企业单位机构的专用网络这就是企业外域网从范畴的概念看有关的各企业内域网的一部分的集合就是企业外域网
由于越来越多的企业网络不仅采用因特网的技术还直接利用因特网实现通信因此从计算机网络的角度看也可以说商业化的因特网这个众网之网正是由无数个企业内域网和企业外域网的总和所构成即因特网是更大的集合总集合
二接入技术
广域网互联可以解决远程的局域网和计算机之间的连接但是大多数网络都是公用网络不可能直接接入用户的家中或办公室里接入技术负责将用户的局域网或计算机与公用网络连接在一起由于这是用户与Internet连接的最后一步因此又叫最后一公里技术对接入的基本要求是
有很高的传输率即带宽以便支持多媒体通信一般情况下人们对接收速率即下行信道的要求较高而对发送速率即上行信道的要求较低因此传输率可以是不对称的
随时接通或至少可以迅速接通像目前用的模拟信号Modem连通时间较长并占用电话线且不能在使用电话的同时保持连接状态显然这不是一种理想的连接方式
价格便宜工作可靠随处可用
Internet接入作为一种通信基础设施它具有极大的市场前景这也是当前IT产业界予以重视并投入巨资发展的原因
传统的接入技术是采用Modem通过电话网接入也就是我们常说的拨号网络它的主要缺点是速度低不能满足视频信号的要求另外它独占电话线Modem和电话就不能同时使用而且Modem每次建立连接所需时间也较长这些缺点充分表明它不是理想的接入手段
现在性能更高的几种接入技术是ISDN低轨卫星网同温层电信网ADSLModem电缆Modem和光纤网其中ISDN是成熟技术确立了工业标准同温层电信网是用若干气球或飞机持续地在空中飞行在一定的地域之上构成一个空中的通信网这种做法的初始投入小但还未看到实际的应用
光纤具有最高的带宽作为传输介质的光纤本身虽便宜但其收发器较昂贵所以目前一般只能做到光纤到局光纤到路边而要做到光纤到户还需要相当长的时间因此目前比较现实的几种技术是电缆Modem和ADSL Modem
1.电缆Modem
电缆Modem利用有线电视网作为接入网传统的有线电视网只能单向传输即从
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发送端把有线电视信号传输到各个用户早期的电缆Modem也只能用电缆传输下行数据而另外用电话线作为上行通路但新近的电缆Modem具有双向通信能力不再需要用电话线
目前电缆Modem还没有统一的标准拥有85美国和70加拿大用户的20多家有线电视厂商支持MCNs标准而IEEE在制定802.14标准欧洲则有DVB/DAVIC标准所以在标准化方面电缆Modem的进展不如ADSL技术
我们知道普通的Modem是点对点通信方式以太网是总线方式电缆Modem实际上接近于LAN的工作方式是从一个发送端引出多条总线的方式显然当一条电缆上的用户数增加时它的性能会下降
电缆Modem有几种类型外置式是把它做成一个独立设备通常采用以太网接口与PC连接内置式通常做成一个PCI扩展卡插入到PC中有的则做在电视机顶置盒中使电视机可以与Internet相连进行双向通信具有PC的某些功能
2.ADSL Modem
利用电话线作为数字传输线的技术总称为xDSL例如ADSLVDSLVADSLHDSLDSLSDSLBDSL等其中ADSL即不对称传输率的数字传输线技术适合作为接入技术目前ADSL的标准有G.lite国际电联ITU最近将它定为G.992.2标准这将有助于ADSL技术的推广以避免出现类似56Kbps Modem的不同标准之争ADSL虽然可提供最高达1.5Mbps的下行速率但现在它只可提供较低的速率256384Kbps这是因为现在Internet本身的速率不高即使接入速率很高也无法发挥其作用
ADSL用户端同时可以接几个设备包括普通的电话机和PC机等因此通过线路进入的各种信号电话话音的模拟信号上行和下行的数字信号必须加以分离在PC机等数字设备端需用高通滤波器过滤掉低频的声音干扰在电话端则需用低通滤波器过滤掉高频的数字信号干扰这可以加上带滤波器的分线器实现但也可以不加分线器而将相应的功能放在设备中实现一个ADSL Modem可被多个设备共享设备和ADSL的接口可以采用以太网ATM-25USB等标准接口或者直接把它安装在设备的主板上
3.数字数据网DDN
DDN是英文Digltal Data Network的缩写意思是数字数据网它是随着数据通信业务的发展而发展起来的一种新兴网络是利用数字信道提供的永久或半永久性线路建立的以数据信号为主的网络其中包含了数据通信数字通信数字传输数字交叉连接计算机带宽管理等技术可以为客户提供专用的数字数据传输通道为客户建立自己的专用数据网提供条件深受广大客户的青睐它的连接方式非常灵活可以支持数据语音图像传输等多种业务它不仅可以和客户终端设备进行连接而且可以和用户网络进行连接为用户网络互联提供灵活的组网环境现在很多的企业机构都采用此种方式与提供网络服务的公司连接以使自己灵活的接入Internet随着经济的发展和计算机的普及社会对计算机联网和传递高速优质数据业务的需求量日趋增大公用DDN成为国民经济信息化国家三金工程金桥金卡金关的主要通
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第二章 电子商务的系统构成信平台
DDN可以向客户提供多种速率的数字数据专线服务它可以提供2.44.89.619.2N64N131及2048Kbps速率的全透明的专用电路在某些限定情况下还可以提供其他速率例如816324856Kbps等它适用于LAN/WAN局域网/广域网的互连不同类型网络的互连以及会议电视等图像业务的传输利用DDN组建专用网络可节约客户投资并可使专用网最大限度地覆盖全国各地同时可充分利用DDN的特殊业务功能如语音压缩帧中继等进行数据通信一劳多得
4.ISDN
在人类社会走向信息化时代的今天通信作为社会的基础设施国民经济的先行产业和社会生产力的重要组成部分受到世界各国的广泛重视电信业务作为通信行业为客户提供服务的窗口日益受到广大客户的青睐每一种电信业务的发展都需要网络的支持如电话业务要有电话网支持同样非话业务也理应有相应的网络来支持但是随着各种类型新业务的不断涌现各种业务要都建立各自独立的业务专用网显然是不合理的因为这样做将会对电信运营部门带来以下问题
投资大
电路利用率低
不易管理
资源不能共享等
而对于客户而言由于各种通信网如电话网电报网及用于数据通信的分组交换网都是各自独立的当客户需要利用多种通信业务时必须逐项提出申请并使用各种专用的用户线设置不同的专用终端并接入不同类型的业务网这显然也是不经济和不方便的
为克服上述缺点70年代初期人们构想了这样一种网络它可以把话音业务与各种非话音业务综合在一个网络内进行传送和处理有了这种网络客户只需提出一次申请仅用一条用户线就可将多种业务终端接入同一个网内这种网络即所谓的综合业务数字网ISDN它是以电话综合数字网IDN为基础发展起来的通信网它们的关系可以用ISNIDNISDN这个公式来表示其中ISN表示综合业务网ISDN在各用户终端之间实现了以64kbps速率为基础的端到端的透明传输用来承载包括话音和非话音在内的多种业务客户能够通过有限的一组标准多用途用户/网络接口接入ISDN另外为逐步扩充和发展ISDN网络功能适应未来客户增长和新型业务的发展ISDN在功能上是一个开放式网络结构并采用OSI开放系统互连的7层分层原则ISDN功能的实现涉及了用户线双向数字传输No.7信令系统数字网的同步ISDN用户/网络接口ISDN编号计划与路由选择ISDN与现有电话网和分组网的互通这六种关键的技术它还采用了两种标准的用户/网络接口即基本速率接口BRI和基群率接口PRI基本速率接口即2BD其中B为64kbps速率的数字信道D为16kbps速率的数字信道基群速率接口也称一次群速率接口即30BD或23BDB和D均为64kbps的数字信道B信道主要用于传送用户信息流D信道主要用于传送电路交
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换的信令信息也用于传送分组交换的数据信息它的终端应具有3种功能即人-机接口D信道协议处理用户终端协议处理功能另外终端还要具有智能性移动性兼容性信息显示等特性ISDN使用户利用一条用户线就可以使用电话传真可视图文及数据通信等多种业务避免了当用户需要利用多种通信业务时必须逐项提出申请并为每项业务提供不同的终端设备
三TCP/IP协议
TCP/IP是指一整套数据通信协议其名字是由这些协议中的两个协议组成即传输控制协议Transmission Control Protocol──TCP和网间协议Internet Protocol──IP
TCP/IP是目前Internet网络体系结构和协议事实上的国际标准与国际标准化组织ISO的OSIOpen System Interconnection开放系统互连七层参考模型相比TCP/IP相对简单一些共包含四个概念层网络接口层Network Interface Layer网际层InternetLayer传输层Transport Layer和应用层Application Layer
网络接口层用于控制对本地局域网或广域网的访问该层的协议有很多种如以太网Ethernet令牌环Token Ring等网际层负责解决计算机到计算机的通信问题该层的协议主要为IP协议IP协议存在于主机和网关之中传输层负责端到端的通信即一个应用程序到另一个应用程序的通信TCP协议是该层的主要协议它只存在于主机之中用以提供可靠的数据传输除了TCP协议之外UDP协议User DatagramProtoco1用户数据报协议也是常用的传输层协议因为更高层的应用层协议有可能利用TCP和UDP因此Internet上的主机绝大多数都支持TCP和UDP以扩大自己的应用范围应用层包括若干网络应用程序如电子函件查询服务等该层的协议有很多如FTP协议SMTP协议HTTP协议等应用层的协议只在主机上实现
TCP/IP网络分层模型不十分符合OSI参考模型大体上讲网络接口层对应于OSI的物理层和数据链路层网际层对应于OSI的网络层传输层对应于OSI的传输层应用层对应于OSI的会话层表示层和应用层TCP/IP模型和OSI参考模型的对比如图2.
应用层高层
表示层(用户进程)
对话层
传送层TCP UDP
网络层IP(ICMP)(ARP)
数据链路层以太网 X.25 其他
物理层同轴 电话线 其他
图 2.1 TCP/IP的体系结构
1所示
TCP/IP模型与OSI参考模型的一个重要区别是可靠性问题OSI模型在所有各层都进行差错检验和处理而TCP/IP则将可靠性看作是端到端的问题因此它只在传输层
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第二章 电子商务的系统构成才解决差错检验和恢复问题即允许单个链路丢失数据
TCP/IP的工作原理并不复杂当文件在Internet上发送时TCP将文件分成小的TCP报文分组每个报文分组有一个控制头其中包括目的计算机地址数据重组的信息和防止数据被破坏的信息IP则进一步把TCP报文分组分解为IP数据报IP数据报的控制头中有IP地址信息装载的TCP信息和数据
连续不断的IP数据报可能需要经过许多子网才能到达目的地网络的交叉点设有路由器Router它负责为IP数据报选择最佳传输路径以有效地分散Internet上的数据负荷避免在系统的某一部分造成堵塞
一个文件的不同IP数据报可能要经过不同的路径到达同一地点当所有IP数据报都到达目的地后首先去掉其中的IP地址信息然后利用TCP的相关信息检查数据在传输过程中是否受到了破坏如果未发生破坏则由各数据报重新组成原文件如果发生了破坏则要求发送端重发被破坏的数据报
这里要说明的是TCP/IP不是单个的协议而是一个很完整的协议簇除了TCP和IP两个协议之外TCP/IP还包括其他协议其中有工具性协议管理协议和应用协议等例如HTTPSMTPUDP等都是TCP/IP协议簇中的协议所有TCP/IP协议簇中的协议都在RFCRequest For Comments文件中予以规定和说明
本书还将多次涉及RFC文件RFC的含义是征求评论RFC文件是关于计算机通信领域的文档资料其内容从会议报告到协议说明书无所不包其长度从一二页到一本书厚薄不等大多数RFC文件都是对网络协议与服务的描述和说明其中通常都给出了实现协议和使用服务的步骤细节
Internet发展到今天的规模RFC的功绩是不可磨灭的所有RFC文件的发表均有编号例如RFCI866为HTML2.0的规范而且一旦一个RFC文件以某个编号发表了则这个编号就不会再次使用了Internet工作委员会Internet Activities BoardIAB负责制定TCP/IP协议簇中的协议有关TCP/IP的RFC就是由IAB发表的
1 .TCP
TCPTransmission Contro1 Protocol称为传输控制协议其作用是保证命令或数据能够正确无误地到达其目的端在网络术语中用包Packet也称为报文来描述被传输的数据单位TCP是可靠的因为它保持对所有发出信息进行跟踪并且负责对那些没有到达目的地或陷入无法识别状态的包进行重新传送它可以提供连接型的通信服务形式在与对方进行数据传送前首先建立与对方TCP的逻辑通路称为连接然后用该连接传送数据最后切断连接
当需传送的信息超出了单个包所允许的大小时TCP把它分成若干小包并把它们发给目的端最后在目的端再把它们按原来的次序重新组合起来
TCP给每个包加上一个头部信息其中包含源发送者和目的接收者的端口号以及包顺序号码许多支持TCP/IP协议的网络操作系统是多用户系统所以在同一时刻很有可能有不止一个用户通过网络发送数据为了处理这种情况就要使用端口号来
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区别不同的对话驻留在目的端的TCP报告其本地端口号这个号码就成为头信息中所提供的目的端的端口号这个头信息在包中位于数据的前面
2. UDP
UDPUser Datagram Protocol称为用户数据报协议与TCP相同它也是传送层的协议与TCP不同它是不可靠的不对发出的报文进行跟踪也就不能保证每个UDP报文都能到达目的地址因此基于UDP的应用程序必须自己解决可靠性问题
但是正因为它不可靠减少了网络开销因此效率很高每个UDP数据包都有一个长度当一个数据包到达目的端而且没有校验错误UDP就可以根据接收长度判断接收是否有误而TCP基于字节流的没有报文边界
UDP提供无连接型的通信服务形式在通信前客户和服务器之间不需要花时间建立连接就可以开始数据传送HTTP协议就是一个典型的无连接型数据传送形式
3. IP
IP Internet Protocol称为互联网协议它位于TCP的下一层负责完成互联网中包的路径选择并跟踪这些包到达不同目的端的路径IP还要对一些可能出现的情形如不同传输介质间的不一致性等进行处理IP从TCP接收包和包的目的端地址而对包与包之间的关系不予理会对IP而言包是其工作的完整单位当TCP把其头信息加在每个包前面之后它给IP提供一个目的端计算机的IP地址并把此包交给IP由它负责向网络上发送IP不需要任何其他信息就可发送此包IP只处理一个32位的源和目的端IP地址协议号以及另一个IP自身的校验码这些项形成了IP的头信息与TCP相似IP的头信息也是放在由IP进行处理的每个包之前
源IP地址是发送机器的地址目的端IP地址则是IP包接收者的地址协议号码用于通知最终目的端的IP把此包传给TCP或是别的协议因为尽管IP处理的包大部分是来自TCP协议但也有可能来自别的协议IP校验码的设立是为了保证包中的内容在传输中的正确性和TCP一样IP在必要时也要重发丢失的或发生传输错误的包需要强调说明的是TCP和IP所用的是各自的校验码不要将两者混为一谈
IP并不了解发送包的内容也无需考虑包的顺序不论用的是哪种传输协议在IP看来除了IP头部信息外包中的其他内容都是位串因此IP需要有自己的校验码以保证在目的端收到的包的正确性
如果没有别的通信连接存在则不必在一个包的传输头信息中增加另外的协议信息但是如果一台计算机通过网桥和另一台计算机相连那么还要利用适当的协议接口模块增加一些包头数据
4. IP地址
TCP/IP中使用IP地址来标识出网络和网内主机每个IP地址是一个32位的二进制整数为表示方便可以写成4个用小数点分开的十进制数每个十进制表示IP地址中的8个二进制位例如 1000 0000 0010 0001 0110 0101 0011就是一个IP地址,可以写成152.2.22.82
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在实际使用中TCP/IP提供了3个不同范围的地址以区别不同的网络和主机在A类地址中第一个8位组的取值范围为1126代表网络号后3个8位组标识主机号对A类地址而言只能有126个大的主要网络其中之一就是ARPA网A类地址的分配非常严格几乎没有商业网络使用A类IP地址B类地址是为大型商业或组织的网络系统设计的在B类地址中前两个八位组用于标识网络号因此凡在128.1到191.2540.255以及127.1127.254经常保留用于某些有特定目的的系统范围内的地址都是有效的B类地址例如清华大学WWW网站的IP地址为166.111.9.2这就是一个B类地址其中166.111是清华大学的网络号9.2标识这个网络中的一个主机地址在这个网络中最多可以有64516个拥有独立IP地址的主机最后一个可用的地址类别是C类它使用前3个8位组来标识网络号地址范围从192.1.1223.254.254在C类地址中一个网中最多可有254个主机但可以给一个组织分配多个网络号我国的大部分企业使用的都是C类地址224.1.1以后的地址留作以后使用但目前
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