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第26章 计算机网络(5)

它像扫描仪、打印机一样,通过一条电缆线与计算机连接,安装和更换都比较简单。使用时与计算机的通信接口(COM1或COM2)相连,有通信工作状态指示,外置“猫”有4个插座,分别接电源、计算机主机、电话机和电话线。

2)主要技术指标

(1)速度。衡量Modem的性能的主要指标是它发送或接收数据的速度。常见的调制解调器速率有14.4Kbps、28.8Kbps、33.6Kbps、56Kbps等,目前市场上的主流产品55.6Kbps的高速Modem。“bps”为每秒钟传输的数据量(字节数),工作速度越快,上网效果越好,价格越高,但电话线路的通信能力可能制约调制解调器的整体工作效率。

(2)纠错。当与一个远程的计算机通信时,通信差错不可避免。由Modem来负责处理错误检测和纠正比软件要有效得多。目前在Modem中广泛使用的是V.42标准,它是由ITU-T推出的一种错误纠正标准。

(3)数据压缩。数据压缩是指Modem对传输的数据进行分析,并利用复杂的算法,去掉冗余的或可以预测的数据,对数据进行压缩。这样就极大地增加了Modem的有效吞吐量。

4.5Internet

4.5.1Internet定义和发展历史

Internet就是我们通常所说的国际互连网,使用TCP/IP协议,是目前世界上最大的网络互连应用实例。Internet最早起源于美国的ARPANET计算机网络,这是1969年由当时美国国防部下属的高级计划研究局(ARPA)利用分组交换技术开发研制的计算机网络。因此ARPANET是一个分组交换网,开发ARPANET的目的是为了在战争期间,如果通信网络局部受到损害,网络通信仍能继续,情报信息仍能顺利传递。1983年,随着计算机技术和网络通信技术的发展,

ARPANET被分为两部分,一部分是专门用于国防的Milnet,另外一部分仍叫做ARPANET,用于民用目的。着名的Unix操作系统和TCP/IP网络协议由于在ARPANET上获得广泛应用而日益紧密结合起来。到1985年,美国科学基金会(NSF)先建立了自己的主干网NSFNET,与ARPANET相连,将大学和科研单位的计算中心连接起来,形成全国性的广域网,Internet就建立了。很快Internet成为全球性的广域网,并逐渐取代ARPANET,成为因特网的主干。

尽管Internet最初被认为是研究者的通信网,主要服务于军事,但今天却被商业领域、教育行业数以百万计的人们所使用,或者仅仅用于普通通信,迅速扩展和覆盖到世界许多国家和地区。据估计,Internet拥有7500多个子网络,连接一百多万台主机,支持着二千五百万人之间的邮件传送。这些数字在以后几年还有望翻一番。Internet网的基础是现存的各种计算机网络和通信网络。可以预计,随着信息社会的发展,Internet将扮演越来越重要的角色。

4.5.2TCP/IP协议的基本内容

TCP/IP协议是因特网的网络协议,随着因特网的迅速发展,该协议成为当今计算机网络中最为成熟、应用最为广泛的一种网络协议。TCP/IP协议是构成整个因特网的技术基础,也是Unix系统互连的一种标准。

TCP/IP协议具有很强的灵活性,支持任意规模的网络,几乎可以连接所有的计算机服务器和工作站。TCP/IP协议采用重传确认与“窗口”流量控制机制保证了数据传输的可靠性。设置TCP/IP协议需要一个“IP地址”,一个“子网掩码”,一个“默认网关”和一个“主机名”,因此它的设置和管理很复杂。TCP/IP协议包括两个协议,传输控制协议(TCP)和国际协议(IP),通常说TCP/IP协议是Internet协议族,而不单单是TCP协议和IP协议,它包括上百个各种功能的协议。

1.IP协议

IP是英文IntranetProtocol的缩写,意思是“网络之间互连的协议”,正是因为有了IP协议,因特网才得以迅速发展成为世界上最大的、开放的计算机通信网络。因此,IP协议也可以叫做“因特网协议”。IP协议提供的主要服务是在网络间实现路由选择和传递数据报文。IP协议的数据报文在传递过程中每经过一个中间网关都采用存储-转发方式,路由选择的主要依据之一是IP数据报文头的IP地址。IP地址就像我们日常生活中使用的信封上的收信人地址一样。

因特网上的每台计算机(包括路由器)在通信之前首先需要指定一个IP地址。每台直接连接到因特网上的计算机与路由器都必须有一个唯一的地址。目前IP地址主要有两种结构,一种是层次结构的地址,分两个层次:网络地址和主机地址。网络地址用来标识一个网络,主机地址用来标识这个网络上的某一台主机。IP地址共4个字节,以×.×.×.×格式表示,每个×为8位,其值为0~255,这种格式的地址常称为点分十进制地址。另外一种是平面结构的地址,也就是直接为互联网中的每个实体赋予一个唯一的编号。因此IP地址保证了IP数据包的正确传送。

若目的主机直接连接在一个网中,则IP协议可以直接通过这个网络将数据包传送给目的主机;若源主机与目的主机不在同一个网络上,数据包经过本地IP路由器,通过下一个网络传送到目的主机或下一个路由器。这样一个IP数据包就需要经过一组互连的网络到达目的主机。IP协议只是期望网络能够提供最低级的网络服务,并不保证服务的可靠性,在主机资源不足的情况下,可能会丢失某些数据。而且IP协议也不检查可能由于数据链路层出现错误而造成的数据包丢失。

2.TCP协议

由于IP协议只关心如何把一份报文尽可能迅速地从源主机传送到目的主机,其对数据传输的可靠性较差,因此在DOD模型(美国国防部提出的网络互连参考模型的简称)的传输层中又增加了传输控制协议TCP。TCP主要目的是在于提供一种可靠的面向连接的协议。当网络下层或系统发生故障时,TCP协议仍能保证正确地控制传输,使传输仍具有可靠性,TCP协议已经成为许多局域网产品的“事实标准”。

TCP的工作是把数据分解成数据包,数据包也是分组交换的一种形式,就是把所传送的数据分段打成“包”,再传送出去。每个数据包包括要传送的数据和控制信息,即告诉网络怎样处理数据包。这些数据包不必一起输送。所以通讯线路可以载着所有类型的数据包按它们自己的路径从一地到另一地。TCP允许Internet让许多不同的用户在同一时间用同一通讯线路,如同一条高速公路上,各个汽车(即使它们开向不同的地方)都在公共道路上行驶。数据包传输时具有很大的灵活性,如果一个特定的连接中断了,或网络的某一特定部分过载,控制数据流动的计算机通常可以找到另一条路由。

事实上,在单一数据传输中,各个数据包完全可能沿不同的路由传输。这也意味着,当条件改变时,网络可获得当时最好的连接。用数据包传输的另一个好处是,当某处出错,只需重新传送单个数据包,而不是整个信息。这样会大大加快Internet的传输总速度。虽然所有数据包都必须通过很多计算机,即使它们相距上千英里,但Internet可用几秒钟就把一个文件从一台主机传输到另一台主机,在数据包传输中,TCP协议规定接收主机必须在一个指定的时间返回一个确认。TCP每发送一个数据包,就设置一次定时器。只要定时器设置的重发时间到而还没有收到确认,就要重发这一数据包。未确认的数据包将被认为是出错数据包,接收端将要求发送端重发数据包,直至接收端确认为止。由于网络传输的原因也有可能导致某数据包没能及时到达接收端,接收端也要求发送端重发该数据包。如果收到的数据包损坏,接收主机会舍弃它,因为确认未被发送,发送者仍会重新发送该分段。

从而可以看出,通过上述的确认和超时重传机制,TCP协议可以保证报文传输的可靠性和正确性。而且TCP还提供了滑动窗口机制用于流量控制,窗口指示在该点上能够接受的字节数目,从而解决了传输过程中可能出现的网络拥塞问题。

TCP协议之所以能够可靠地工作,还因为TCP协议进行实际数据传输之前必须在源主机与目的主机间先建立一条连接,只有当这条连接建立起来,TCP协议才允许把数据交给IP层。TCP协议规定在建立连接时采用三次交换的方式,三次交换的目的是使数据包的发送和接收同步;告诉其它主机其一次可接收的数据量,并建立虚连接。这三次交换的过程首先是通过一个同步标志置位的TCP协议的数据单元(PDU)发出建立连接的请求,然后接收主机通过发回表示回复的同步标志置位、即将发送的数据单元的起始字节的顺序号、应答并带有将收到的下一个数据单元的字节顺序号。最后,接收主机请求主机再回送一个数据单元,并带有确认顺序号和确认号。

释放连接也是基于网络服务的不可靠性,考虑到在释放连接时可能由于数据段的失序而导致释放连接请求的数据单元先到达目标,此时目标由于收到了释放连接请求的数据单元,就会释放该连接,这样将会丢失后到的那些数据段。为了解决这些问题,TCP协议要求通讯双方都要同一个FIN位来指示该段是否为最后数据段,若目标接收到释放连接请求,但尚未收到其FIN=1的指示,则继续进行接收,直至收到FIN=1时才根据它的发送序号来确定是否所有的数据段都已到齐,从而保证所有数据包可靠传输。

4.5.3连接Internet的几种形式

Internet是一个全球性的计算机与计算机互连的网络。学校、图书馆、商业机构、医院、研究机构以及其他团体均与Internet相连,并使得他们的系统对公众开放。为了访问Internet上丰富的资源,首先就要连接到Internet上。用户主要有两种访问Internet的方式。

1.专线方式。这种方式需要在Internet和本地网之间装一个路由器,通过专线与互联网服务提供网连接。这种方式通信效率高,但成本比较大,适用于计算机网络。对于数据业务量大、用户多的大中型企业和单位可以考虑专线接入方式。

2.拨号方式。拨号是通过使用调制解调器与用户本地区Internet的服务提供者相连。服务提供者作为负责人,它通过一个专门的计算机系统与Internet24小时保持连接,并将连接时间分销给其他人。只要接通电话线,就可以连上想连的任何地方的主机。对于数据业务量较小的单位或个人可以考虑拨号方式。

4.5.4Internet基本服务

1.远程登录(Telnet)

远程登录是Internet提供的最基本的信息服务之一。远程登录是在网络通讯协议(Telnet协议)的支持下使本地计算机暂时成为远程计算机仿真终端的过程。Telnet协议是TCP/IP协议的一部分。远程登陆是为某个Internet主机中的用户经由网络与一个远程主机连接而提供的服务。它允许在任意类型的计算机之间进行通信,这是因为所有的运行操作都是在远程计算机上完成的。一旦用户使用Telnet与主机建立连接后,该用户就可以利用远程主机对外开放的各种资源和应用程序了。例如可以共享它的软硬件资源和数据库,使用其提供的Internet的信息服务,如:E-mail、FTP、Archie、Gopher、WWW、WAIS等等,就好像用户的键盘直接连到远程计算机上了。可以看出Telnet是一个强有力的资源共享工具。许多大学图书馆都通过Telnet对外提供联机检索服务,一些政府部门、研究机构也将它们的数据库对外开放,使用户通过Telnet进行查询。

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