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因特网是由成千上万的不同类型、不同规模的计算机网络和成千上万个一同工作、共享信息的计算设备组成的世界范围的巨大的计算机网络。

组成因特网的计算机网络包括局域网、城域网以及大规模的广域网；计算设备中除传统的计算机（如PC、工作站、小型机、中大型机或巨型机）外，许多新兴的电子智能设备（如商务通、WebTV、移动电话、智能家电）也已经接入因特网。根据因特网术语，这些设备可统称为主机（host）、端系统（end system）或端接设备（end device）。这些设备构成了因特网的资源子网。

这些成千上万的网络和计算设备通过通信链路（link），如电话线、高速专用线、卫星、微波和光缆，连接在一起，在全球范围构成了一个四通八达的“万网之网（network of networks）”。通信链路由不同的物理介质构成，不同的链路以不同的速率传输数据。

根据因特网的巨大规模，可以得出一个简单的结论：试图把所有的设备用通信链路进行直接连接是不可能的，必须像电话传输系统一样，通过交换设备将所有的端口设备接入网络。

在因特网中，这种交换设备称为路由器（router）。路由器按照网际协议（IP）所规定的方法和规则，将信源系统中的信息以接力的方式，通过一系列通信链路和路由器传送给信宿。

因特网的通信方式与打电话存很大差别，它并不为通信的两端系统间提供一条专门的路径，而是使用一种称为分组交换（packet switching）的技术，以允许需要通信的多个端系统同时共享一条链路或部分路径。通信链路和路由器构成了因特网的核心，根据计算机网络的术语定义，就是因特网的通信子网。在计算机网络中，通信链路和路由器等通信设备构成了通信子网。

类似人类社会中，人们的沟通需要基本的礼仪和习俗一样，计算机网络也需要一套基本的通信规则。在因特网中，无论是是端系统还是路由器，都必须在通信协议的协调下工作。而传输控制协议（TCP）和网际协议（IP）则是因特网中最为重要的两个协议，整个因特网协议家族的简称为TCP/IP。

因特网是一个“万网之网”，也就是说，它是许多各不相属网络的一个互连体。除了接入因特网的任何网络必须运行IP，并遵循特定的命名与寻址规范等约束外，网络管理员可以按自己的选择配置并运行其管辖范围内的网络。

因特网的拓扑，即其各组成部分的互连形态，是一种松散的层次结构。这个层级结构底层先通过接入网络（access network）把用户端接入设备连接到本地因特网服务提供商（Internet Service Provider ISP）的端接路由器。接入网络既可以是机构或院校的局域网，也可以是带调制解调器的拨号电话线，还可以是基于电缆或电话的宽带接入网络。本地ISP进而连接到区域性ISP，区域性ISP则连接到国家级或国际级ISP（也叫骨干网）。国家级和国际级ISP在该层次结构的顶层互连。在此框架结构下，新的网络和分支还可以不断加入。

从技术和开发角度看，如果没有各个因特网标准的建立、测试和实现，就没有因特网本身。这些标准由因特网工程任务组（Internet Engineering Task Force，IETF）开发。IETF标准的文档称为RFC（Request For Comment）。RFC起源于为解决因特网前身所面临的体系结构问题而发起的一般性评注请求（其名字也由此得来）。尽管从正式意义上它并不是标准，RFC还是演变为作为标准来引用。RFC往往技术性很强且非常详尽，如TCP、IP、HTTP（用于Web）以及SMTP（用于电子邮件）就是由它定义的。现有的RFC已有5800多个。

4.3.3因特网的体系结构

1974年，计算机科学家，罗伯特·卡恩和文顿·瑟夫发表了他们对开放网络体系结构（open network architecture）设计的四项原则：

·最小化的自治（Minimalism autonomy）：每个网络须能自行运作，在进行网间互连操作时无须改变其内部结构。

·尽力而为的服务（Best—effort service）：互连的网络将提供尽力而为和端到端的服务。如果要求可靠的通信，它将通过重传丢失的数据来保证。(www.xing528.com)

·无状态路由器（Stateless router）：互连的网络中的路由器将不保存任何已经通过的数据信息。

·非集中化的控制（Decentralized control）：在互连的网络中不存在全局性的控制。

这四项原则仍然是当今因特网的基础，充分证明了这两位科学家的远见和洞察力。而当今因特网的基本骨干则是TCP/IP。

TCP/IP协议族是因特网的核心，利用TCP/IP可以很方便地实现多个网络的无缝连接，通常所谓“某台机器在因特网上”，就是指该主机具有一个因特网地址（也叫IP地址），运行TCP/IP协议，并可向因特网上所有其他主机发送IP数据报。

因特网协议栈共有5层，分别为：物理层、链路层、网络层、传输层、应用层。我们给这5层中使用的PDU特定的名称：比特流、帧、数据报或分组、段和报文。（图4-18中给出了因特网协议栈）

图4-18　因特网协议栈

每个协议层既可以用软件实现，也可以用硬件实现，还可以组合使用硬件和软件来实现。一般应用层协议（如HTTP和SMTP）几乎总是在端系统中用软件实现。传输层协议也是如此。而物理层和链路层需要负责处理特定链路上的通信，一般就在与给定链路相关的网络接口卡上用硬件实现（如以太网接口卡或ATM接口卡）。网络层往往由硬件和软件组合实现。

①应用层：包含了所有的高层协议，常见的如文件传输协议FTP、虚拟终端协议Telnet、电子邮件协议SMTP、域名系统DNS、网络管理协议SNMP、访问万维网站点的HTTP等。

②传输层：负责为信源和信宿提供应用程序进程间的数据传输服务。这一层主要定义了两个传输协议：TCP和UDP（用户数据报协议User Datagram Protocol）。TCP为其应用程序提供，面向连接的服务，该服务包括把应用层报文往信宿也保证地进行递送以及流量控制。TCP还把过长的数据块分割成较小的段，并提供拥塞控制机制，这样当网络处于拥塞状态时，信源会抑制其发送速率。UDP给其应用程序提供无连接的服务，是一种极为简约的传输服务方式。

③网络层：负责将数据报独立地从信源传送到信宿。这一层主要解决路由选择、拥塞控制和网络互连等问题。因特网的网络层有两个主要的功能部件。一个是用来对IP数据报中的字段域进行定义的协议，端系统和路由器都必须遵循它进行工作，这就是著名的IP协议。另一个是用来确定数据报在信源和信宿之间传送路径的路由协议。因特网也很多路由协议。网络层是TCP/IP体系结构的核心。

④链路层：负责将IP数据报封装成适合在物理网络上传输的帧格式并传输，或将从物理网络接收到的帧解封，取出IP数据报交给网络层。因特网链路层的例子包括以太网和拨号访问协议，也包括其他为因特网提供链路服务的协议，如ATM（Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式）技术。注意，同一个数据报在传输过程中既有可能封装在以太网帧，又转而封装到PPP（Point to Point Protocol，点对点协议）帧中，这取决于其所途经的链路。这个过程类似于特快专递的传输，想想一封特快件发到收信人手中，会有多少种交通工具参与呢？

⑤物理层：当链路层将一个数据帧在不同的网络设备间传输时，物理层的任务则是将比特流在节点间传送。该层的协议既与链路存关，也与传输介质有关。例如，同样是以太网，无屏蔽双绞线（UTP）的传送方式与同轴电缆的传输方式可能不同。

由于网络自身存在各种因素（计算机软件、硬件、通信设备等）的复杂性，网络体系结构的一个重要的特点就是它的层次性，使得各种因素之间的关联性变得简单，各个层面的技术可以独立发展，而不影响其他层面的稳定，其前提是保持各层面的接口清晰、简单和稳定。