Internet网络被广泛应用于各个行业和领域，提供大量资源，给人类的生活和学习带来了很多方便。
Internet网络是一个复杂的、遍布全世界、由多个网络互联起来的网络，也称为国际互联网。本章将介绍Internet网络的发展及TCP／IP网络体系等内容。
【本章主要内容】
Internet的发展。
TCP／IP各层协议。
Internet网络接入技术。
4.1 无处不在的Internet
4.1.1 Internet的发展历史和现状
1969年，美国国防部高级研究计划管理局（Advanced Research Projects Agency，ARPA）开始建立一个名为ARPAnet的网络，把美国的几个军事和研究所使用的电脑主机连接起来。当初，ARPAnet只连接4台主机，从军事要求上是置于美国国防部高级机密的保护之下，从技术上它还不具备向外推广的条件。
1983年，ARPA和美国国防部通信局研制成功了用于异构网络的TCP／IP协议，美国加利福尼亚大学伯克莱分校把该协议作为其BSDUnix的一部分，使得该协议能够在社会上流行起来，从而诞生了真正的Internet。
1986年，美国国家科学基金会（National Science Foundation，NSF）利用ARPAnet 发展的TCP／IP通讯协议，在5个科研教育服务超级电脑中心基础上，建立了NSFnet广域网。
由于美国国家科学基金会的鼓励和资助，很多大学、政府资助的研究机构、私营的研究机构纷纷把自己的局域网并入NSFnet 中。ARPAnet的军用部分脱离出来，建立起自己的网络——Milnet，改造后的ARPAnet则逐步被NSFnet替代。
1989年，CERN成功开发万维网（World Wide Web，WWW），为Internet实现信息检索和服务奠定了基础，使得人们访问互联网的资源更方便，这大大推进了Internet的发展。
1990年，ARPAnet退出了历史舞台。在20世纪90年代以前，Internet的使用一直仅限于研究与学术领域。进入90年代初期，Internet事实上已成为一个大型网络，各个子网分别负责自己的建设和运作费用，这些子网通过NSFnet互联起来——NSFnet已成为Internet的重要骨干网之一。使用Internet的人们逐步把Internet当作一种交流与通信的工具。
1991年，分别经营CERFnet、PSInet及Alternet网络的三家公司，在一定程度上向客户提供Internet联网服务。他们组成了“商用Internet协会”（CIEA），宣布用户可以把它们的Internet子网用于任何商业用途。Internet商业化服务提供商的出现，使工商企业终于可以堂堂正正地进入Internet，世界各地无数企业及个人纷纷涌入Internet，带来了Internet发展史上的一个新的飞跃。
Internet目前已经联系着超过160个国家和地区、几万个或更多的子网、千万台电脑主机，成为世界上信息资源最丰富的公共网络。
以发展最快的中国为例，来自CNNC2008年7月的统计报告称：“截至2008年6月底，中国网民数量达到2.53亿，网民规模跃居世界第一位。中国网民规模继续呈现持续快速发展的趋势。比去年同期增长了9100万人，同比增长56.2%。在2008年上半年，中国网民数量净增量为4300万人。中国网民中接入宽带比例为84.7%，宽带网民数已达到2.14亿人。”报告称：
“IPv4地址数量为1.58亿个，2008年6月份，中国IPv4地址拥有量已经超过日本，跃升至世界第二位。我国的域名注册总量为1485万个，同比增长61.8%。中国CN域名数量为1190万个，同比增长93.5%，已占我国域名数量的80.1%，是我国域名数量增长的主要拉动因素。中国网站数量为191.9万个，年增长率为46.3%。其中CN下的网站数为137万，占总网站数71.4%。
中国互联网国际出口带宽数达到493729Mbps，年增长率为58.1%。目前人均拥有水平为20Mbps／万网民，比2007年12月增长了2Mbps，中国互联网国际出口连接能力不断增强。”
4.1.2 网络结构
Internet是一个大型网络，但不是广域网，因为它是由若干属于不同组织的网络连接而成的网络，这些连接起来的网络，属于不同组织管理，网络结构、设备以及使用的协议都有可能不同。
以一个国家范围内的Internet为例，其中的网络之间的连接依靠路由器这个设备，网络结构是三层结构，最底层为校园网和企业网，中间层是地区网络，最上一层是全国骨干网。
4.2 Internet协议体系结构
4.2.1 TCP／IP体系结构
OSI的七层参考模型是传统的开放式系统互联参考模型，是一种七层抽象的参考模型，其中每一层执行某一特定任务。TCP／IP协议并不完全符合该模型，采用了四层结构，但遵循同样的规则，即下一层为其上一层提供服务。
这部分内容请参见1.5.3小节。
4.2.2 Internet中的协议
在Internet网络中，使用TCP／IP网络体系结构，不同层次的协议完成不同工作。
1.IP协议
网络互联（网际）协议（InternetProtocol，IP）是TCP／IP的核心，也是Internet网络层中最重要的协议。
在数据传输接收一方，IP协议接收由其下一层（网络接口层，例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到传输层中的TCP协议或UDP协议；在发送数据一方，IP层协议把从TCP或UDP协议接收来的数据包传送到低一层。
IP数据包的传输不采用面向连接方式，IP协议不去确认数据包是否按顺序发送或者是否出现差错。IP数据包中包含发送数据的主机地址（源地址）和接收数据的主机地址（目的地址）。
IP协议是尽量做到最好的协议，但没有质量保证。
2.TCP协议
如果IP数据包中已经有封装好的TCP数据包，那么IP将向上一层传送到传输层。
TCP协议对数据报文排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，损坏的包可以被重传。
在接收一端，TCP协议层将它的数据送到高层应用程序，例如送给Telnet的服务程序和客户程序。在发送一端，应用程序轮流将数据送回TCP协议层，TCP层将它们向下传送到IP层，以及设备驱动程序，并通过物理介质（线路），传送到接收一端。
面向连接的服务（例如Telnet、FTP、HTTP和SMTP等）需要高度的可靠性，所以这些服务使用TCP协议传输数据。在某些情况下，DNS服务也使用TCP协议发送和接收域名数据库。
3.UDP协议
UDP协议与TCP协议都位于传输层，UDP不提供面向连接服务，UDP主要用于那些面向查询或应答的服务，例如NFS，这些应用服务所交换的数据量较小。
4.ICMP协议
ICMP协议与IP协议位于同一层，它被用来传送IP协议层的控制信息。其主要任务是提供有关通向目的地址的路径信息，例如，ICMP协议的“Redirect”信息通知主机通向其他系统的更好路径，“Unreachable”信息指出路径有问题，PING是最常用的基于ICMP协议的服务。
5.应用层协议
应用层协议请参考第6章内容。
4.3 Internet网络接入技术
在CNNIC第20次互联网报告中指出，目前，在我国众多的宽带网民中，ADSL接入方式和专线接入占有较大的比例。
几种主流接入方式的变化趋势和网民规模各不相同。目前，宽带（含专线）网民数量明显上升，每年都以千万人的数量级增长。其中专线网民平稳发展，年增长百万量级；拨号网民继续下降，但目前仍有超过3000万网民在使用拨号上网。
无线接入①，特别是其中以手机为终端的无线接入在中国的发展比较迅速，满足了一部分网民的特殊需求，网民已经拥有了一定的规模。目前使用无线接入的网民已超过5000万人，其中以手机为终端的无线接入已经达到4000多万人。
下面主要介绍目前常见的几种互联网接入技术。
4.3.1 ADSL技术
数字用户线（Digital Subscriber Line，xDSL）是美国贝尔通信研究所于1989年为推动视频点播（VOD）业务开发出的用户线高速传输技术，后因VOD业务受挫而被搁置了很长时间。近年来随着Internet和Intranet的迅速发展，对固定连接的高速用户线需求日益高涨，基于双绞线的xDSL技术因其以低成本实现用户线高速化而重新崛起，打破了高速通信由光纤独揽的局面。
1.xDSL技术的分类
xDSL是以铜电话线为传输介质的传输技术组合，它按上行（用户到交换机）和下行（交换机到用户）的速率是否相同，分为速率对称型和速率非对称型两种。包括普通DSL、HDSL（对称DSL）、ADSL（不对称DSL）、VDSL（甚高比特率DSL）、SDSL（单线制DSL）、CDSL（ConsumerDSL）等，一般通称为xDSL。
对于普通需要高带宽接入的用户而言，ADSL下行速率很高，适用于下行数据量很大的①无线接入：包括以手机为终端的无线接入和以笔记本等其他设备为终端的无线接入方式。
Internet业务。从电信网络提供商到用户的下行速率范围一般为1.5Mbps～8Mbps，而反向的上行速率为16kbps～640kbps，所对应的最大传输距离为4.5km，这种方式是目前高速接入Internet的最有应用前途的手段之一。
2.ADSL系统结构
ADSL使用一对电话线，在线两端各安装一个ADSL调制解调器。这些调制解调器采用了频分复用（FDM）技术，将带宽分为三个频段部分：最低频段部分为0kHz～4kHz，用于普通电话业务；中间频段部分为20kHz～50kHz，用于速率为16kHz～640Mbps的上行数据传递；最高频段部分为150kHz～550kHz或140kHz～1.1MHz，用于1.5Mbps～6.0Mbps的下行数据传送。
（1）分离器的功能
ADSL技术能同时提供电话和高速数据业务，应在电话线的两端接入分离器，分离承载音频信号为4kHz以下的低频带和ADSLModem调制用的高频带。普通用户常把分离器称为分线盒。
（2）ADSL的调制方式
ADSL的调制技术是ADSL的关键所在，一般均使用高速数字信号处理技术和性能更佳的传输码型，用以获得传输中的高速率和远距离。在信号调制技术上，ADSL调制解调器分别采用CAP和DMT技术。
①CAP。CAP是AT&； T提出的调制方式，数据信号在发送前被压缩，然后沿电话线发送，在接收端重组。在相同的传输速率下，占用更少的带宽，传输距离更远。
②DMT。采用多载波调制技术，可用频段划分为多个（典型为256个）子信道，每个子信道的带宽为4kHz，对应不同频率的载波，并根据子信道发送数据的能力将数据分配给各子信道，不能载送数据的子信道则被关掉。DMT已成为ANSI制订的ADSL的调制标准T1.413。
3.ADSL的安装步骤
ADSL安装分为局端线路安装和用户端设备安装。局端安装是由ISP服务商将用户原有的电话线串接入ADSL局端设备上；用户端的ADSL安装将电话线连上分离器，分离器与ADSLMODEM之间用一条两芯电话线连接，ADSLModem与计算机的网卡之间用一条交叉双绞线连接。
如果需要共享连接的用户较多，如企业、社区、家庭等，采用ADSLModem加宽带路由器的组网形式，由宽带路由器来进行拨号功能，并承担路由的工作。这个模式只需再增加一个交换机和路由器，用双绞线将ADSLModem连起来即可。
4.ADSL的优势
（1）电信企业的主干网已采用2.5Gbps～10Gbps的超高速光纤，但连接用户和交换机的用户线绝大多数仍是电话用的双绞线，使用ADSL技术，可在双绞线上传送高达数Mb的数字信号；在客户端配置分离音频频带和高频带的分离器（俗称分线盒），就可以同时提供电话和高速数据传输。
