《计算机网络微课堂》1-2 因特网概述
讲讲网络、互连网（互联网）和因特网基本概念
- 网络、互连网（互联网）和因特网
- 因特网发展的三个阶段
- 因特网的标准化工作
- 因特网的组成
网络、互连网（互联网）和因特网
我们首先介绍网络、互联网（互连网）因特网的基本概念：
- 网络（Network）是由若干结点（Node）和连接这些结点的链路（Link）组成的。例如下图所示，笔记本电脑是一个结点，台式电脑是一个结点，网络打印机是一个结点，而将他们互联起来的交换机也是一个结点。当然了，结点之间的互联还需要使用链路，可以是有线链路，也可以是无线链路。在本例中 4 个结点和三段电路就构成了一个简单的网络
- 多个网络还可以通过路由器互连起来，这样就构成了一个覆盖范围更大的网络，即互联网（或互连网）。因此，互联网是“网络的网络（Network of Networks）”
- 我们几乎每天都在使用的因特网（Internet）是世界上最大的互联网，它的用户数以亿计，互联的网络数以百万计。在我们今后的课程中，因特网常常用一朵云，表示连接在因特网上的计算机称为主机，而因特网内部的细节，也就是路由器是怎样把许多网络连接起来的，往往省略不用给出
这里我们需要区分一下这两个英文单词的含义：
- 以小写字母 i 开头的英文单词，internet 是一个通用名词，翻译为互联网，它泛指由多个计算机网络互联而成的网络，在这些网络之间的通信协议可以是任意的
- 以大写字母 I 来开头的英文单词，Internet 则是一个专用名词，翻译为因特网，它指当前全球最大的，开放的，由众多网络互联而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则，其前身是美国的 ARPANET
因特网发展的三个阶段
接下来我们来看看因特网发展的三个阶段，因特网的基础结构大体上经历了三个阶段的演进。
第一阶段，从单个网络 ARPANET 向互联网发展。1969 年美国国防部创建了第一个分组交换网 ARPANET。到了 20 世纪 70 年代中期，人们已认识到不可能仅使用一个单独的网络来满足所有的通信问题，这就导致了后来互联网的出现，这样的互联网就要成为了现在的因特网的雏形。1983 年 tcpip 协议成为 ARPANET 上的标准协议，使得所有使用 tcpip 协议的计算机都能利用互联网相互通信，因而人们就把 1983 年作为因特网的诞生时间。
第二阶段逐步建成三级结构的因特网。从 1985 年起，美国国家科学基金会 NSF 就围绕 6 个大型计算机中心建设计算机网络，也就是国家科学基金网，NSFNET，它是一个三级结构的网络，分为主干网、地区网和校园网（企业网）。该网络覆盖了全美国主要的大学和研究所，并且成为因特网中的主要组成部分。1990 年美国国防部创建的 ARPANET 任务完成正式关闭。1991 年，美国国家科学基金会 NSF 和美国的其他政府机构开始认识到，因特网必将扩大其使用范围，不应仅限于大学和研究机构，于是美国政府决定将因特网的主干网转交给私人公司来运营，并开始对接入因特网的单位收费。
第三阶段逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网。从 1993 年开始，由美国政府资助的 NSFNET 逐渐被若干个商用的因特网主干网取代，而政府机构不再负责因特网的运营，而是让各种因特网服务提供者 ISP 来运营。1994 年由欧洲原子核研究组织开发的万维网，也就是 WWW 技术在因特网上被广泛使用，大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用，促使因特网迅猛发展。1995 年 NSFNET 停止运作，因特网彻底商业化。
下面我们来解释一下因特网服务提供者 ISP（Internet Service Provider）。想想看普通用户是如何接入到因特网的呢？实际上是通过 ISP 接入因特网的。ISP 可以从因特网管理机构申请到成块的 IP 地址，同时拥有通信线路以及路由器等联网设备。任何机构和个人只要向 ISP 交纳规定的费用，就可以从 ISP 得到所需要的 IP 地址，这一点很重要，因为因特网上的主机都必须有 IP 地址才能进行通信，这样就可以通过该 ISP 接入到因特网。
我国主要的 ISP 是我们大家都比较熟悉的中国电信、中国联通和中国移动这三大电信运营商。来自中国互联网络信息中心，2019 年 2 月发布的第 43 次中国互联网络发展状况统计报告显示，他们的国际出口带宽分别是中国电信 4.5tbps 中国联通 2.2tbps 中国移动 2tbps。不知道您家的因特网接入使用的是哪个 ISP，带宽是多少，稳定性如何，价格又是多少？
根据提供服务的覆盖面积大小及所拥有的 IP 地址块数量不同，ISP 也分成不同的层次。下面给出基于 ISP 的三层结构因特网示意图，最高级别的第一层 ISP 的服务面积最大，第一层 ISP 通常也被称为因特网主干网，一般都能够覆盖国际性区域范围，并拥有高速链路和交换设备。
第一层 ISP 之间直接互联。
第二层 ISP 和一些大公司都是第一层 ISP 的用户，通常具有区域性或国家性覆盖规模，与少数低层 ISP 相连接。
第三层 ISP 又称为本地 ISP，他们是第二层 ISP 的用户，且只拥有本地范围的网络，一般的校园网或企业网以及住宅用户和无线移动用户，都是第三层 ISP 的用户。
从该图可以看出，因特网逐渐演变成基于 ISP 的多层次结构网络，但今天的因特网由于规模太大，已经很难对整个网络的结构给出细致的描述，但下面这种情况是经常遇到的，就是相隔较远的两台主机间的通信，可能需要经过多个 ISP。
顺便提一下，一旦某个用户能够接入到因特网，那么它也可以成为一个 ISP（例如开个热点）。所需要做的就是购买一些如调制解调器或路由器这样的设备，让其他用户能够和他相连。因此该图所示的仅仅是个示意图，一个 ISP 可以很方便的在因特网拓扑上添加新的层次和分支。
因特网的标准化工作
接下来我们介绍一下因特网的标准化工作，因特网的标准化工作对因特网的发展起到了非常重要的作用。因特网在制定其标准上的一个很大的特点，就是面向公众。因特网所有的 RFC 技术文档，都可以从因特网上免费下载，任何人都可以随时用电子邮件发表对某个文档的意见或建议。
因特网协会 ISOC 是一个国际性组织，它负责对因特网进行全面管理，以及在世界范围内促进其发展和使用。
ISOC 下设的因特网体系结构委员会 IAB，负责管理因特网有关协议的开发；
IAB 下的因特网工程部 IETF，负责研究中短期工程问题，主要针对协议的开发和标准化；
IAB 下的因特网研究部 IRTF 从事理论方面的研究和开发一些需要长期考虑的问题。
制定因特网的正式标准，要经过以下 4 个阶段：
- 第 1 个阶段是因特网草案阶段，在这个阶段还不是 RFC 文档
- 第 2 个阶段是建议标准，从该阶段开始成为 RFC 文档
- 第 3 个阶段是草案标准
- 第 4 个阶段是因特网标准
值得注意的是并非所有的 RFC 文档都是因特网标准，只有一小部分 RFC 文档，最后才能变成因特网标准。
因特网的组成
接下来我们介绍一下因特网的组成。因特网的拓扑结构虽然非常复杂，并且在地理上覆盖了全球，但从功能上看，可以划分为以下两部分，一个是边缘部分，另一个是核心部分，边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成，这部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享。边缘部分中的主机可以是台式电脑或大型服务器，也可以是笔记本电脑、平板电脑，还可以是智能手机、智能手表以及物联网智能硬件，例如空气质量监测仪、智能摄像头等。
核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成，这部分是为边缘部分提供服务的，也就是提供连通性和交换。在网络核心部分起特殊作用的是路由器，它是一种专用计算机，但我们不称它为主机，路由器是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能，我们将在下节课详细介绍。
本节课到这里就结束了。在本节课中，我们主要介绍了以下 4 个内容：
- 第一，网络互联网因特网的基本概念
- 第二，因特网发展的三个阶段
- 第三，因特网的标准化工作
- 第四，因特网的组成
希望大家对第一和第四这两部分内容做到理解，对第二和第三部分的内容了解即可。
