1、湖北工业大学计算机学院,互联网原理及应用,互联网怎样改变我们的生活,我们生活在一个网络的世界,我们生活在一个网络的世界,互联网已深入到我们生活的方方面面，请同学们谈谈互联网是怎样改变了你的生活？,我们生活在一个网络的世界,互联网典型应用,视频：微信智能生活,互联网应用关键：交互,角色 客户端 服务端 客户/服务器模式 请求Request 响应Response 服务内容： 硬件资源 软件资源 数据,客户端,服务端,互联网应用关键：交互,HOW？,互联网基本原理,网络互联基本概念,IP地址及路由转发,WEB应用的实现,PART1: 互联网基本概念,互联网基本原理,Tier 1 ISP,Tier 1
2、 ISP,Tier 1 ISP,NAP,Tier-2 ISP,Tier-2 ISP,Tier-2 ISP,Tier-2 ISP,Tier-2 ISP,local ISP,local ISP,local ISP,local ISP,local ISP,Tier 3 ISP,local ISP,local ISP,local ISP,场景：百度搜索,百度 服务器 H2,主机 H1,Request: http:/,网络的网络,互联网与因特网,互联网 VS 因特网 网络的网络：internet 最大的互联网：Internet 资源共享 硬件 软件 数据,互联网结构,互联网结构 核心：通讯子网 路由器
3、网络的网络 边缘：资源子网 计算机 手机 ipad 其他终端,中国典型家庭宽带上网设施: 无线AP(wireless access point) 宽带猫(ADSL modem) 以太网(Ethernet):可以增加交换机扩展以太网规模 路由器(router),网络边缘家庭网络,互联网核心传输模式,信息交互是如何在互联网核心传输的? 电路交换 分组交换,H2,百度首页从百度服务器通过互联网传送到主机H1,5 4 3 2 1,百度 服务器 H2,主机 H1,R1,R4,R5,R2,R3,R1,R2,R3,R5,H1,R4,间接交付,间接交付,间接交付,间接交付,间接交付,直接交付,路由器为数据包选
4、路， 导向传送到主机H1,互联网简化依据： 路由器主要功能工作在第三层； 路由器连接不同的网络； 一个网络中的设备有交换机、集线器、ADSL modem、AP等，它们运行的协议都工作在第一或第二层； 协议是水平的，第三层设备是看不见下面层次的设备的； 下图中还减少了路由器，因为它们工作的原理大致相同。,互联网简化,PART2: IP地址及路由转发,互联网基本原理,IP地址的作用,寄信或包裹 发件人地址信息 收件人地址信息传送IP数据包 源主机:源IP地址 目的主机 :目的IP地址,IP地址是标识互联网中的一台主机或路由器的一个接口，是一个身份标识，具有唯一性。,IP地址及网络地址,现主要使用I
5、Pv4地址是32位，IPv6地址是128位。 两级的 IP 地址及对应的网络IP地址可以记为：,点分十进制记法,分类IP 地址结构,【例1】已知某计算机的 IP 地址是 145.13.3.10，试对该IP地址进行划分,并求该计算机所在的网络地址。,(a) 点分十进制表示的 IP 地址,(c) 分级判断及划分,0 0 0 0 1 0 1 0,145 . 13 .,3 . 10,145 . 13 .,0 . 0,0 0 0 0 0 0 1 1,1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1,0 0 0 0 1 0 1 0,(b) IP 地址转化为二进制,(d) 网络地址（二进制）,
6、(e) 网络地址（点分十进制表示）,1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1,1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 1,0 0 0 0 0 0 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0,0 0 0 0 0 0 0 0,常用的三种类别的 IP 地址,IP 地址的使用范围,网络 最大 第一个 最后一个 每个网络 类别 网络数 可用的 可用的 中最大的 网络号 网络号 主机数A 126 (27 2) 1 126 16,777,214B 16,383(214 1) 128.1 191.255 65,534C 2,097,151 (221 1) 192.0.1
7、223.255.255 254,子网划分,二级结构,三级结构,145.13.3.10,145.13.3.11,145.13.3.101,145.13.7.34,145.13.7.35,145.13.7.56,145.13.21.23,145.13.21.9,145.13.21.8,所有到网络 145.13.0.0的分组均到达此路由器,我的网络地址 是 145.13.0.0,R1,R3,R2,一个未划分子网的 B 类网络145.13.0.0,划分为三个子网后对外仍是一个网络,145.13.3.10,145.13.3.11,145.13.3.101,145.13.7.34,145.13.7.35,
8、145.13.7.56,145.13.21.23,145.13.21.9,145.13.21.8,子网 145.13.21.0,子网 145.13.3.0,子网 145.13.7.0,所有到达网络 145.13.0.0 的分组均到达 此路由器,网络 145.13.0.0,R1,R3,R2,子网掩码与网络地址计算,网络号 net-id,主机号 host-id,两级 IP 地址,网络号,net-id,host-id,三级 IP 地址,主机号,子网掩码,因特网部分,本地部分,因特网部分,本地部分,划分子网时 的网络地址,net-id,subnet-id,0 0 0 0 0 0 0 0,【例2】已知
9、IP 地址是 141.14.72.24，子网掩码是 255.255.192.0,试求网络地址。,net-id,net-id,host-id 为全 0,net-id,网络地址,A 类 地 址,默认子网掩码 255.0.0.0,网络地址,B 类 地 址,默认子网掩码 255.255.0.0,网络地址,C 类 地 址,默认子网掩码 255.255.255.0,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
10、1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 0 0 0,host-id 为全 0,host-id 为全 0,IP 地址的默认子网掩码,IP5,IP4,IP3,IP6,主机 H1,百度 服务器 H2,路由器 R1,路由器 R2,IP1,IP2,局域网1,广域网,局域网2,通信的路径：H1经过 R1 转发再经过 R2 转发H2。 路由器中路由表所表达的信息是”要到某个目的网络去应该往哪里转发“； 路由器在收到IP数据报后根据目的IP计算目的网络地址，再查找路由表找到转发端口或目标，然后从相应端口转发IP数据报；,互
11、联网IP数据报传送过程,查找路由表,查找路由表,IP1 IP2,IP1 IP2,IP1 IP2,接口0,主机 H1,百度 服务器 H2,路由器 R1,路由器 R2,IP1,IP2,网1,网2,网3,路由表,接口1,接口0,接口1,接口0,主机 H1,百度 服务器 H2,路由器 R1,路由器 R2,IP1,IP2,网1,网2,网3,网 关,接口1,接口0,接口1,一个边缘网络的IP数据报到其它网络的出入口称为网关； 当主机在发IP数据报之前，先要判断源主机和目的主机的网络地址是否相同； 相同，说明它们同属一个网络，直接发给目的主机； 不同，说明它们在不同的网络，源主机将IP数据报发给网关。,IP
12、数据报是如何传给R1呢？,IP1 IP2,IP地址及网关配置,PART3: WEB应用的实现,互联网原理及应用,交互主体,在前面介绍的百度搜索应用中，是主机H1中“谁”发出的请求IP数据报，IP数据报进入百度服务器后交给“谁”处理了呢？,“谁”指的是？,浏览器（IE、搜狗等）、APP、QQ、服务器处理软件等 软件是以进程的形式存在的 软件是静态的，进程是动态的，一个软件可以对应多个进程，也可能一个进程也没有,应用进程之间的通信,5 4 3 2 1,5 4 3 2 1,IP层提供主机之间点到点的通信， 并不负责进程间的数据交付,数据到达主机后，怎样把它们交给各自的进程呢？,端口,TCP/IP的运
13、输层有两个不同的协议：(1) 用户数据报协议 UDP (User Datagram Protocol)(2) 传输控制协议 TCP (Transmission Control Protocol),TCP/IP 体系中的运输层,TCP,UDP,IP,应用层,与各种网络接口,主机 H1,百度服务器 H2,路由器 R1,路由器 R2,AP1,LAN2,WAN,AP2,AP3,AP4,LAN1,IP 协议的作用范围,运输层协议 TCP 和 UDP 的作用范围,运输层协议和网络层协议的作用范围,交互的形式化定义,交互需要收发双方应用进程建立数据传输通道，它是数据传送的基础，该通道可以定义为五元组：（源I
14、P，源端口，目的IP，目的端口，TCP/UDP）,目的IP从何而来,我们在访问百度网站时，百度服务器的IP地址从何而来呢？,IP地址是数字，难以记忆； 域名是带有含义的字母、数字或单词，便于记忆； 域名-IP地址。,因特网的域名空间,域名系统 DNS (Domain Name System),根据域名查找目标服务器IP,com,sohu,baidu,.com 顶级 域名服务器,“根”,cn,.cn 顶级 域名服务器,,,,sohu,edu,com,因特网,baidu, 授权域名 服务器,hbut,lib,www,本地域名服务器 授权域名服务器,edu,hust,hbut,授权域名 服务器,,
15、,,DNS服务器设置,请求百度什么？,当在浏览器中输入百度域名后，向百度服务器发出Request请求，那请求获得的是什么呢？,万维网提供分布式服务,万维网 站点 A,万维网 站点 C,万维网站点 E,万维网站点 D,万维网站点 B,万维网 WWW (World Wide Web)是一个大规模的、联机式的多媒体信息的储藏所。,万维网必须解决的问题,（1）怎样标识分布在整个因特网上的万维网网页？ 使用统一资源定位符 URL (Uniform Resource Locator)来标识万维网上的各种文档。 使每一个网页在整个因特网的范围内具有惟一的标识符 URL。,万维网必须解决的问题,（2）用何协议
16、实现万维网上超媒体数据交互？ 在万维网客户程序与万维网服务器程序之间进行交互所使用的协议，是超文本传送协议 HTTP (HyperText Transfer Protocol)。 HTTP 是一个应用层协议，它使用 TCP 连接进行可靠的传送，端口号为80 。,使用 HTTP 的 URL,http:/:/,这表示使用 HTTP 协议,使用 HTTP 的 URL,http:/:/,冒号和两个斜线是规定的格式,使用 HTTP 的 URL,http:/:/,这里写主机的域名,使用 HTTP 的 URL,http:/:/,HTTP 的默认端口号是 80，通常可省略,使用 HTTP 的 URL,http
17、:/:/,若再省略文件的项，则 URL 就指到因特网上的某个网页或主页(home page)。,小 结,互联网是网络的网络，最大的互联网是Internet； 互联网的基本交互模式是客户/服务器模式； IP地址可以在互联网中标识一台主机或路由器一个接口； IP地址是逻辑的，与硬件没有关系，是网络层地址； 路由器在网络层连接多个不同网络，可以通过查找路由表实现IP数据报的快速转发； 路由器中路由表存放了到目标网络的转发路径。 端口可以标识交互的应用进程。,小 结,TCP是面向有连接型的传送服务方式，提供数据的可靠传送；UDP是面向无连接型的传送服务方式。不能提供数据的可靠传送，适合出错概率比较小的
18、网络。 DNS可以将域名转化为IP地址。 万维网 WWW (World Wide Web)是一个大规模的、联机式的多媒体信息的储藏所。 HTTP 是一个应用层协议，它使用 TCP 连接进行可靠的传送，端口号为80。它实现了万维网上超媒体数据交互。 统一资源定位符 URL (Uniform Resource Locator)可以标识万维网上的各种文档。,课后学习与讨论,通过百度搜索或其他途径自主学习，回答下列问题： Internet的常见接入方式有哪些？ 什么是物联网？什么是云计算？它们与Internet有什么关系？ 电子邮件收与发是如何实现的？是什么意思？ 尝试设置IP地址、网关和DNS。 什么是互联网+？,课后作业,P227 第1,4,5,6,7,11题,未来的互联网,视频：未来互联网应用想象,湖北工业大学计算机学院,Thank You !,
