互联网及其应用

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互联网是一个互联了遍及全世界的数以百万计的计算机设备的网络,也称为国际互联网,使得可以在世界范围内共享信息资源和实现相互通信。虽然Internet网络中的计算设备多数是传统的桌面PC、基于Unix的工作站以及所谓的服务器。然而,当前,越来越多的非传统的互联网端系统,如个人数字助手(PDA)、TV、移动计算机、蜂窝电话、汽车环境传感设备、数字像框、家用电器和安全系统、Web相机,甚至烤箱也正和互联网相连。

基本概念

互联网是一个互联了遍及全世界的数以百万计的计算机设备的网络,也称为国际互联网,使得可以在世界范围内共享信息资源和实现相互通信。虽然Internet网络中的计算设备多数是传统的桌面PC、基于Unix的工作站以及所谓的服务器。然而,当前,越来越多的非传统的互联网端系统,如个人数字助手(PDA)、TV、移动计算机、蜂窝电话、汽车环境传感设备、数字像框、家用电器和安全系统、Web相机,甚至烤箱也正和互联网相连。

Internet网中的所有设备都被称为主机或端系统。端系统通过通信链路连接在一起,这些通信链路由不同的传输介质组成,包括同轴电缆、铜线、光纤和无线电频谱。端系统通过分组交换机(如路由器)的中间交换设备间接彼此相连。端系统、分组交换机和其他的互联网部件,都要运行控制互联网中信息接收和发送的一系列协议。TCP协议和IP协议是互联网中最重要的协议。

TCP/IP协议

TCP/IP是Internet实现网络互联的通信协议,这些协议大部分情况下都以软件方式存在,如图1所示。其中最重要的是网际协议IP(Internet Protocol) 和传输控制协议 TCP(Transmission Control Protocol)。连接到Internet的所有计算机都要运行IP软件,并且其中绝大多数还要运行TCP软件,否则就无法使用Internet。 4.3.1.png

图1 TCP/IP协议模型

TCP/IP协议可以运行在多种物理网络上,如以太网、令牌环网、光纤网(FDDI)等局域网,又如ATM、X.25等广域网,以及用调制解调器连接的公共电话网。

网际协议IP定义数据分组格式和确定传送路径。Internet数据分组称为IP数据报(datagram),简称IP包。每台利用Internet通信的计算机,都必须把数据装配成一个个IP包进行传送。传送路径使得数据报从源计算机经路由器连接的物理网络到达目标计算机,它“尽力传送”,但不保证可靠。

传输控制协议TCP就是用来解决“可靠”这一问题的。TCP能够检测到数据报在传送中是否丢失,如果丢失就重新传一次;TCP也能检测到那些未按顺序到达的数据包(选择了不同路由而造成延时),把顺序调整正确;TCP还能检测到一个数据包多个副本到达目的地情况,把多余的滤除。TCP与IP巧妙的协同工作,保证了Internet上数据的可靠传输。UDP(User Datagram Protocol)提供的数据报传输服务不保证可靠,只是“尽力传送”。

应用层的协议很多,常用的有:超文本传输协议HTTP、简单电子邮件传输协议SMTP、文件传输协议FTP、远程登录协议TELNET、简单网管协议SNMP、域名系统DNS等。

IP地址与域名

连到Internet上的计算机或互联设备(例如路由器)都由Internet管理机构分配给唯一的地址,称为IP地址,它出现在IP数据报的报头,以便能够准确地识别发出该数据报的计算机。

万维网

WWW(World Wide Web)简称Web,中文译名为万维网或环球信息网。它是在Internet上运行的多媒体信息系统,它使人们以更方便的方式彼此交流思想和研究成果。

电子邮件

电子邮件系统可以让Internet上的几亿用户进行“电子通信”。电子邮件的显著特点是快,一封发往异国他乡的电子邮件只要几分钟就可以到达对方的电子邮箱里。且电子邮件的信息并不局限于文本,还可以包含声音、图象等。所以,电子邮件系统一直都是Internet上最重要的应用服务。

使用电子邮件系统的用户必须具有一个Email地址。Email地址的一般格式为: 用户名@主机域名

这里@读作“at”,它把Email地址分成两部分,前部分是用户名(或用户使用的电子邮箱名),后部分是用户使用的邮件服务器(所在域的)域名。电子邮件系统按用户名为其在邮件服务器上分配一块磁盘空间,即用户的电子邮箱。

例如,liru@szu.edu.cn 就是一个Email地址,其中liru是用户名,而szu.edu.cn是深圳大学的域名(其中一台邮件服务器域名为mailbox.szu.edu.cn)。

和用户直接相关的邮件服务器有两类,一是接收邮件服务器(即自己的Email地址中的主机域名),另一是发送邮件服务器。接收邮件服务器使用POP3协议,它暂时寄存用户接收的邮件和提供下载服务。发送邮件服务器使用SMTP协议,它将发送邮件的Email地址中的后部分(即对方的主机域名)转换成IP地址,并将邮件发往该地址。

文件传输

FTP(File Transfer Protocol)是文件传输协议。FTP使用户可以在Internet上快速、可靠地传输各种类型的文件。FTP的特点是上传和下载,所谓上传(Upload)就是用户可以将本地文件复制到远程服务器上,而下载(Download)则是从远程服务器复制文件到本地工作站。

FTP服务器上的资源主要是计算机软件和统计数据,它们通常以可执行程序文件和文本文件的形式存在。但是,FTP服务器并不是对所有用户都提供服务。Internet上的FTP服务器分为两类,一类是匿名的FTP服务器,另一类是非匿名的FTP服务器。

访问非匿名服务器,必须具有合法的帐号和密码,这些用户可以获得从匿名服务器无法得到的程序和数据文件,并且可以上传文件到服务器上。没有帐号的用户只能访问匿名服务器。匿名服务器上常提供一些免费的软件,用户可将其下载到本地工作站运行;但是,用户不可以上传文件到服务器。普通用户访问匿名服务器时,都使用Anonymous(匿名)作为登录的用户名,以用户的E-mail地址作为口令。

访问FTP服务器的最好方法是使用FTP工具软件,在Windows环境下常使用WS_FTP、CuteFTP等软件。比较简便的方法是直接在Web浏览器的地址栏中输入FTP服务器地址。另外,还可以利用Internet上的FTP搜索引擎,如ftpsearch(http://www.ftpsearch.net)、北大天网(http://e.pku.edu.cn)等。

搜索引擎

搜索引擎(Search Engine)是大家经常使用的,所有搜索引擎可提炼成下载、索引和排序三种基本服务,也即自动下载尽可能多的网页、建立快速有效地索引、根据相关性对网页进行公平准确的排序。

搜索引擎(search engine )是一种帮助用户在Web上检索信息的工具。搜索引擎其实也是一个Web服务器,其主要功能是搜集Web上的各种资源并按一定规律进行分类,提供给用户进行检索。当用户要查找某类信息而又不知道具体网址时,就可求助于搜索引擎。例如很多人都访问过“新浪”、“搜弧”、“Yahoo”等网站,它们都是搜索引擎。

搜索引擎由三部分组成,一个负责收集信息的程序,一个索引数据库和一个面向用户的检索界面。收集信息的程序被称作Robot(机器人)、Wanderer(流浪者)、Crawler(爬行者)、Spider(蜘蛛)等,它们的任务是自动访问Internet上的 Web、FTP、Gopher等站点中的资源,进行信息索引并建立数据库。面向用户的检索界面通常就是搜索引擎的主页,它接受用户的检索请求,从索引数据库中检索,并将结果返回给用户。

如何自动下载互联网所有网页?完成这个功能的程序叫网络爬虫(Web Crawlers),在一些文献中也称机器人,它使用了图论中的遍历算法。

即时通信

即时通信软件是一种基于互联网的即时交流软件,最初是ICQ,也称网络寻呼机。此类软件使得人们可以运用连上Internet网的计算机用户可以随时跟另外一个在线网民交谈,甚至可以通过视频看到对方的实时图像。使人们不必担心昂贵的话费而畅快交流,可实现工作、交流两不误。

现在国内使用的即时通信工具有:腾讯QQ,网易泡泡,阿里旺旺,MSN等等。下面介绍腾讯QQ即时通讯软件的使用。

腾讯QQ是基于Internet的即时寻呼软件,可以使用QQ和好友用户在互联网上进行即时信息的发送与回复,此外QQ还具有聊天室、文件传输、语音邮件、手机短讯服务等功能,并可与GSM移动电话的短消息系统互联。