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互联网(Internet)或因特网及其发展

浏览:12190  来源:通信人在线  日期:2023-10-17

一、互联网(Internet)的起源

1、关于ARPANET网络

互联网(Internet)的发展源自于计算机通信网络的发展;而计算机网络的发展起始于20世纪60年代,它基于分组交换理论。最早将分组交换的理论应用于计算机通信中的实验是1966年由美国国防部高级研究计划署(ARPAAdvanced Research Project Agency,后称DARPADefense Advanced Research Project Agency)进行的。当时为了冷战的需要,美国军事科研机构试图开发一个能够抵挡核打击的通信基础设施。这个通信基础设施以分组交换为基础,传输的数据报(datagram)采用目的寻址方式。

ARPA20世纪60年代后期投资推进这个网络的研究和开发,1969年建成了著名的阿帕网(ARPANET),即Internet的前身。最初的ARPANET也没有完整的网络协议结构。节点之间的数据传输规程被称为网络控制程序(NCPNetwork Ccontrol Program),后来ARPANET开始在接口上使用标准的X. 25技术。直到在20世纪70年代(1973年)计算机网络技术最重要的进展之一是以以太网(Ethernet)为代表的局域网技术的发展。硬件网络技术的不断分化和新技术不断涌现,促使DARPA开始推进网络互联问题研究,解决不同硬件网络技术构成网络的互联问题,并最终导致了一系列的网络互联协议的产生,NCP也逐步被替代,这就是后来的TCP/ IP协议体系。TCP/ IP协议体系的完备,预示着互联网(Internet)的正式应用。

互联网(Internet)技术的起源、推广与发展,与ARPA的大力推动和ARPANET网络的研究发展密不可分,作用极大。后期的ARPANET网络绝对是互联网(Internet)的雏形。

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2、关于TCP/ IP协议体系

互联网(Internet)的正式应用,是以TCP/ IP协议代替ARPANET的网络控制程序(NCP)为标志。TCP/ IP通信协议不仅解决了计算机终端之间的通信问题,同时解决了不同计算机网络之间的互联互通问题(如起始的ARPANETEthernet间的互通)。这正是“互联网(Internet)”名称的来历。

TCP/ IP协议是IPTCP两个协议的合称,在互联网中,TCPIP协议习惯上放在一起统称为TCP/IP协议。因为TCPIP是支持互联网的最基本的通信协议,是计算机和相关设备组成互联网络的协议体系中最关键的两个。互联网协议(IPInternet Protocol负责将数据报从一处传往另一处;传输控制协议(TCPTransmission Control Protocol负责数据的流量控制,并保证传输的正确性,如此构成了一个相对完整的互联网络模型。TCP/IP协议具有广泛的兼容性和可伸缩性,可连接不同的计算机网络协议和不同的网络设备。

互联网协议(IP)是互联网(Internet)通信的最基本、最根本的通信协议,它是专为在分组交换计算机通信网络的互连系统中使用而设计的。IP提供了传输块(称为数据报(datagram))从源到目的地的传输,其中源和目的地是由固定长度地址标识的主机。有必要时,IP还提供了长数据报的分段和重组。

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二、互联网的概述

1、定义与概念

实际上,“互联网(Internet)”名称在早期被ARPA称为“Catenet”,意为“链式网络”,在ARPA研究的过程中计算机网络间的互联(Internetworking)被凸显,才被改称“互联网(Internet)”。“Internet”是“inter”和“net”两个单词的组合,在英语语境中“inter”有“间”之意,与“net”组合即网间之意。互联网(Internet)也有直译为因特网的,也有人称国际网络的。事实上在我国国家标准GB/T 32402-2015《通信名词术语 数据通信 因特网》中同时分别给出了互联网(Internet)和因特网(Internet)的不同定义,具体详见下表2-1

2-1:互联网和因特网的定义

需要指出的是,互联网(Internet)与公用交换电话网(PSTN)、广播电视网(CATV)等网络一样属于电信网络,它是电信网络的一种应用形态;是电信系统的组成部分,只是近来才出现的一种电信系统。我们知道,电信网络应用分类是同时从传输方式、复用方式、寻址方式和用户终端的不同应用机理考虑的。互联网(Internet)只是在这四种通信机理方面与PSTNCATV等是不同的。然而,通过电信技术的发展,这三种电信网络是在不断融合的,尤其是互联网(突出特点是分组交换)与传统的电话通信网络(突出特点是电路交换)的高度融合。

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2、互联网的参考模型

互联网(Internet)既是电信网络的一种应用形态,它也应与国际标准化组织(ISO)定义的开放系统互连参考模型(OSI/RM)相对应。然而,由于互联网重点在于分组网络的互联,它并不属于“本地网络”(如以太局域网等),因而它与OSI/RM有对应关系,但却又不完全相对应,如下图2-2-1所示,包括应用层、传输层、网络层和网络接口层四层,这四层是互联网协议(IP)中(RFC 791)专门明确的内容。下表2-2给出了各层的释义及与TCP/ IP协议体系的关系。下图2-2-1给出了对应互联网OSI/RM四层的互联网协议层次模型。

2-2-1:互联网(Internet)与OSI/RM的对应关系

2-2:互联网(Internet)的参考模型释义及与TCP/ IP协议体系的关系描述

 2-2-2:对应互联网OSI/RM四层的互联网协议层次模型

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3、互联网的网络拓扑

互联网(Internet)将数据报(datagram从一个应用程序传输到另一个应用程序的操作模型如下图2-3-1所示,其过程描述详见下表2-3。图中的互联网模块(internet module)是主机、或网关、或路由器等的统称。注意:图中的网关可以实现互联网协议(IP),在网络之间转发数据报。网关也实现网关到网关协议(GGP)来协调路由和其它互联网控制信息。在网关中,不需要实现更高层的协议,在互联网模块中增加GGP功能即可。

2-3-1:互联网(Internet)数据报(datagram)的传输路径

2-3:互联网(Internet)数据报(datagram)的传输过程描述

鉴于上述互联网(Internet)将数据报(datagram)的传输过程,下图2-3-2给出了基于TCP/ IP协议体系的互联网的网络拓扑;下图2-3-3给出了基于互联网模块(internet module的互联网的网络拓扑。

2-3-2:基于TCP/ IP协议体系的互联网的网络拓扑

2-3-3:基于互联网模块的互联网的网络拓扑

4、互联网支持的业务

互联网提供的业务涉及到互联网的应用层及相关应用程序或协议。互联网提供的业务的种类及发展,刺激了互联网的应用与普及。早期的互联网当初的阿帕网(ARPANET),提供的业务主要是文件传送(包括文件传输协议FTP和简单文件传送协议TFTP)和登录服务(Telnet)。在1972年发明了电子邮件(E-mail)业务(简单邮件传输协议SMTP及邮局协议POP3),E-mail曾经在ARPANET中占据了业务量的绝大部分;同样E-mail也为ARPANET吸引了更多的用户。1992年发明的WEB业务为互联网带来了爆炸性应用。WEB是一项基于超文本传输协议(HTTP)的技术,可以提供分布式超媒体浏览服务。第一个基于文本的WEB浏览器在1991年发布。而WEB业务真正的发展则始于从第一个图形界面WEB浏览器Mosaic的推出。

另外,互联网还提供有其它的基本业务,这些是互联网本身所提供的业务,如果通过IP承载网就可以支持更多的通信业务,包括各类宽带业务。

三、互联网的发展演进

总的来说,截止到目前(2023年),互联网络(Internet)的发展演进,经历了三个阶段,可用下图3-0表示。第一阶段是以IPv4技术为代表的Internet IP阶段。该阶段网络属于尽力而为型网络,需要人工运维。第二阶段是以多协议标签交换(MPLS)技术为核心技术的全IPAll IP)阶段,该阶段网络属于静态策略,半自动运维。而第三个阶段就是以IPv6IPv6+为核心技术的智能IPIntelligent IP)阶段,该阶段网络具有可编程路径、快速业务发放、自动化运维、质量可视化、SLA保障和应用感知等特点,是我们正在经历的万物互联的智能阶段。

3-0:互联网发展演进的三个阶段

1、基于IPv4技术的互联网

IPv4技术的互联网是互联网的起始阶段,起始于从国际互联网工程任务组IETF)在19819月发布RFC 791Internet Protocol》标准。由于IETF指定该协议的版本号为4,因此该互联网协议(IP)称为第4版本的IP,简称IPv4。由于IPv4的基本技术特征(主要表现在报文(datagram)格式、协议结构模型等),基于IPv4技术的互联网,是一个网络安全和服务质量(QoS)不受保障的网络,人们戏称是“尽力而为”型网络。但它与传统的采用电路交换的通信网络相比,由于它采用的分组交换的机理,在复用方式、寻址方式、终端方式等表现不同,因此,IPv4技术的互联网的一开始出现就受到了人们的青睐和重视,得到了迅速地应用和普及。

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2、基于MPLS技术的互联网

基于MPLS技术的互联网是针对基于IPv4技术的互联网存在的数据包转发性能低下及服务质量(QoS)难以保障的缺陷而专门提出的。多协议标签交换(MPLSMultiprotocol Label Switching)技术是一种在IP骨干网上利用标签来指导数据报文高速转发的隧道技术,也是由IETF提出。需要指出的是:MPLS最初的目的就是为了提升IPv4网络中路由设备的转发速率,从而改进其QoS,但它并没有对IPv4协议进行本质上的改变,目前已很少使用。

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3、基于IPv6技术的互联网

基于IPv6技术的互联网才是对基于IPv4技术的互联网进行了极大的改进,它是IETF199812月发布了RFC 2460Internet Protocol, Version 6IPv6Specification》标准后,基于IPv6技术的互联网于1999年开始部署的。它不仅是拥有巨大地址空间,同时,还具有更简单、更方便、更可扩展、更安全、更高的QoS保证等特征,这些特有的特征,可以高效支撑移动互联网、物联网、云计算、大数据和人工智能等领域的快速发展。

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目前基于IPv6技术的互联网是互联网发展应用的主流,但处在基于IPv4技术的互联网和基于IPv6技术的互联网共存互通的时期。

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附录
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