3.1.2 网络实例:Internet
从上小节可以看到计算机网络涵盖了许多不同规模和技术的网络,有大的、有小的、有简单的、也有复杂的,它们都承载了许多不同的网络信息系统。而目前广受人们喜爱的一些应用如万维网、电子购物、电子邮件、即时消息、Skype、Bit Torrent文件共享等都是构筑在Internet这个网络平台上的。本小节将介绍Internet这个典型的网络实例,包括它的概念、发展和传统应用,以便加深对于网络信息系统的网络环境的认识。
1.互联网与Internet的概念
目前我们周围有大量网络在运行,这些网络的结构和采用的技术往往不尽相同,而一个网络中的人常常希望可以和另一个网络中的人进行通信,这就要求将那些互不兼容的不同网络连接起来。这些由网络相互连接起来形成的网络称为互联网(internetwork或internet)。比如将两个局域网连接起来就构成了一个互联网,当然更为普遍的形式则是通过一个广域网将多个局域网组织起来。因此互联网是“网络的网络”(network of networks)。而著名的因特网(Internet)则是典型的互联网络。
这里需要对两个常见的词:internet和Internet做一下特别说明。它们形式上的区别仅在开头的字母是小写i还是大写I,但含义却完全不同。internet翻译为互联网或互连网,是一个通用名词,泛指由多个计算机网络互联而成的网络。而Internet翻译为因特网,是一个专有名词,它指由美国的ARPANET(Advanced Research Project Agency Network)发展起来的当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络,它是世界范围内计算机网络的集合,这些网络之间共同协作,使用一组公共的通信协议TCP/IP交换信息,将世界各地的用户连接在一起。
网络互联是一个非常活跃且发展迅速的领域,其中存在许多各具特色的技术,而这些技术又可以采用许多方法进行组合和互连,因此网络互连的问题非常复杂。仅从物理上将网络用链路连接起来是无法实现异构网络的互联互通的。前面说过网络的另一个重要的组件是网络软件,互联网中的计算机上必须安装适当的软件,运行相应的通信协议,才能够实现通过网络传送信息。
2.Internet的发展
1969年美国国防部创建了一个被称为ARPANET的网络。这是第一个采用分组交换的网络。网络的节点都配有相应的软件,包括通信协议和应用软件。1969年12月,包含4个节点,即加州大学洛杉矶分校(UCLA,University of California,Los Angeles)、加州大学圣塔芭芭拉分校(UCSB,University of California,Santa Barbara)、斯坦福研究院(SRI,Stanford Research Institute)和犹他大学(UTAH,University of Utah)的实验网络开始运行,如图3-2所示。随后ARPANET得到了快速增长并很快扩展到了整个美国。
图3-2 初期ARPANET的节点分布
ARPANET最初并不是一个互连的网络。很快人们认识到一个单独的网络无法满足所有的通信问题,于是就开始了多种网络互联技术的研究,并开发了用于网络互连的TCP/IP协议。
美国国家科学基金会(NSF,National Science Foundation)设计了一个ARPANET的后继网络,即国家科学基金网(NSFNET,National Science Foundation NETwork)。它使用TCP/IP协议将一个骨干网络和一些区域性网络相互连接起来,并通过通信连接设备与ARPANET相连。NFSNET在1986年后取代ARPANET成为Internet的主干网。1990年由于实验任务已经完成,ARPANET正式宣布关闭。
值得一提的是,由于1983年TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议,使计算机通过互联网通信成为可能,因而人们通常把1983年作为Internet的诞生时间。
从1993年开始,由美国政府资助的NSFNET逐渐被若干个商用的Internet服务提供商(ISP,Internet Service Provider)网络所代替。ISP能够从Internet管理机构申请到IP地址,并拥有通信线路以及路由器等连网设备。只要交纳相应的费用,端系统就可以通过ISP接入Internet。
3.Internet的应用
Internet成为世界上规模最大和增长速率最快的计算机互联网络,其迅猛增长应归功于ISP,它们为用户提供了连接到Internet的能力,使用户可以访问电子邮件、万维网以及其他的Internet服务。所谓“连接到Internet”是指如果一台机器运行了TCP/IP协议栈并拥有一个IP地址,可以向Internet上所有其他的机器发送IP分组,那么这台机器就是在Internet上。实际上只要一台机器被连接到Internet ISP的路由器上了,那么就可以认为它连接到Internet上了,因为ISP向连接到Internet的用户提供了IP地址。
20世纪90年代早期及以前,Internet和它的前身网络的传统应用主要包括:电子邮件、新闻组、远程登录、文件传输。
①电子邮件。现在非常普及的电子邮件实际在ARPANET的早期就已经问世了。许多人每天都会通过电子邮件收到大量的消息。它已成为人们与外界交流的主要途径之一,远远超过了电话和缓慢的邮政信件。
②新闻组。新闻组是一些专门的论坛,话题囊括方方面面,包括计算机、科学、娱乐和政治,等等。同一论坛的用户们往往有共同的兴趣,他们通过新闻组相互交换消息。
③远程登录。通过远程终端协议(TELNET,TErminaL NETwork)、安全外壳协议(SSH,Secure Shell)等,在Internet上任何地方的用户都可以通过拥有的合法账号登录到任何一台远程的机器上。
④文件传输。通过文件传输协议(FTP,File Transfer Protocol),用户可以将Internet上一台机器上的文件复制到另一台机器上,从而访问大量的文章、数据库和其他的信息。
那时Internet主要流行于政府以及学术界和工业界的研究人员之间。但由欧洲原子核研究组织开发的新的应用,即万维网WWW改变了这种状况。它被广泛地使用在Internet上,使得一个站点有可能存储大量的信息页面,内容可以包括文字、图片、声音、视频,还可以嵌入指向其他页面的链接,极大地方便了非专业人员对网络的使用,推动了Internet的迅猛发展。