互聯網
21 世紀是一個以網絡為核心的信息時代，時代特征是數字化、網絡化和信息化，其中要實現信息化就必須依靠完善的網絡，因為網絡可以非常迅速地傳遞信息。網絡現在已經成為信息社會的命脈和發展知識經濟的重要基礎，對社會生活的很多方面以及對社會經濟的發展已經產生了不可估量的影響。按照提供的服務來說有三大類網絡：電信網絡向用戶提供電話、電報及傳真等服務，有線電視網絡向用戶傳送各種電視節目，計算機網絡則使用戶能夠在計算機之間傳送數據文件。這三種網絡在信息化過程中都起到十分重要的作用，但其中發展最快的並起到核心作用的則是計算機網絡。
計算機網絡最典型也是最成功的例子就是互聯網(Internet)，這是由數量極大的各種計算機網絡互連起來的網路。我們日常生活中的所謂的“上網”，就是通過互聯網的各種應用實現的，這體現了互聯網的 2 個特點：
- 連通性：互聯網中的用戶終端看上去是彼此連通的；
- 資源共享：這包括信息共享、軟件共享和硬件共享，例如使用互聯網訪問各種圖片、音視頻之類的。
計算機網絡
網絡的網絡
計算機網絡由若干結點和連接這些結點的鏈路組成，網絡中的結點可以是計算機、集線器、交換機或路由器等。
網絡之間還可以通過路由器互連起來，構成更大的計算機網絡稱為互連網，互連網也被稱為是“網絡的網絡”(network of networks)。
習慣上與網絡相連的計算機常稱為主機(host)，圖例中往往會使用一朵雲來表示互連網。如此的話互聯網里面就只剩路由器和連接這些路由器的鏈路。網絡把許多計算機連接在一起，而互連網則把
許多網絡通過路由器連接在一起，與網絡相連的計算機常稱為主機。
互聯網的組成
互聯網可以分為 2 個部分：
- 邊緣部分：由所有連接在互聯網上的主機組成，用戶通過邊緣部分進行通信和資源共享；
- 核心部分：由大量網絡和連接這些網絡的路由器組成，這部分是為邊緣部分提供連通性和交換。
邊緣部分是連接在互聯網上的所有的主機，又稱為端系統(end system)，“端”就是“末端”的意思(即互聯網的末端)。
互聯網的發展
互聯網的基礎結構大體上經歷了三個階段的演進。
單個網絡
1969 年美國國防部創建的第一個分組交換網 ARPANET 最初只是一個單個的分組交換網，所有要連接在 ARPANET 上的主機都直接與就近的結點交換機相連。到了 20 世紀 70 年代中期，人們認識到不可能僅使用一個單獨的網絡來滿足所有的通信問題。於是 ARPA 開始研究多種網絡(如分組無線電網絡)互連的技術，這就導致了互連網絡的出現。
三級結構
第二階段的特點是建成了三級結構的互聯網，這個網絡分為主干網、地區網和校園網(或企業網)。這種三級計算機網絡覆蓋了全美國主要的大學和研究所，並且成為互聯網中的主要組成部分。
多層次 ISP 結構
目前網咯是多層次 ISP 結構的互聯網，也就是說網絡由互聯網服務提供者 ISP (Internet Service Provider)來提供。在許多情況下 ISP 就是一個進行商業活動的公司，例如中國電信、中國聯通和中國移動等公司。ISP 可以從互聯網管理機構申請到 IP 地址，同時擁有通信線路以及路由器等連網設備，機構和個人只要某個 ISP 交錢后就可以連接上網絡。
根據提供服務的覆蓋面積大小以及所擁有的 IP 地址數目的不同，ISP 分為 3 個不同層次。
| ISP 層次 | 說明 |
|---|---|
| 主干 ISP | 由幾個專門的公司創建和維持，服務面積最大(一般都能夠覆蓋國家范圍)，並且還擁有高速主干網 |
| 地區 ISP | 通過一個或多個主干 ISP 連接起來 |
| 本地 ISP | 給用戶提供直接的服務 |
端系統通信
處在互聯網邊緣的部分就是連接在互聯網上的所有的主機，這些主機進行通信和資源共享的方式有客戶-服務器方式和 P2P 方式。
客戶-服務器方式
“主機 A 和主機 B 進行通信”，實際上是指：“主機 A 的某個進程和主機 B 上的另一個進程進行通信”。大部分網絡應用程序在編寫時都假設一端是客戶，另一端是服務器，其目的是為了讓服務器為客戶提供一些特定的服務。可以將這種服務分為兩種類型：重復型或並發型。
重復型服務器通過以下步驟進行交互：
- 等待一個客戶請求的到來。
- 處理客戶請求。
- 發送響應給發送請求的客戶。
- 返回第 1 步。
並發型服務器采用以下步驟：
- 等待一個客戶請求的到來。
- 啟動一個新的服務器來處理這個客戶的請求。在這期間可能生成一個新的進程、任務或線程，並依賴底層操作系統的支持。這個步驟如何進行取決於操作系統。生成的新服務器對客戶的全部請求進行處理。處理結束后，終止這個新服務器。
- 返回第 1 步。
並發服務器的優點在於，它是利用生成其他服務器的方法來處理客戶的請求，也就是說每個客戶都有它自己對應的服務器。如果操作系統允許多任務，那么就可以同時為多個客戶服務。對服務器而不是對客戶進行分類的原因，是因為對於一個客戶來說，它通常並不能夠辨別自己是與一個重復型服務器或並發型服務器進行對話。
P2P 模式
若兩台主機在通信時不區分哪一個是服務請求方哪一個是服務提供方，只要兩台主機都運行了對等連接軟件就可以進行平等的、對等連接通信，這種工作方式也稱為 P2P 方式。
路由器分組交換
路由器是實現分組交換 (packet switching) 的關鍵構件，其任務是轉發收到的分組，這是網絡核心部分最重要的功能。
電路交換
電話之間的互通是通過電路交換，每一部電話都直接連接到交換機上，而交換機使用交換的方法。“交換”的含義就是轉接，也就是把一條電話線轉接到另一條電話線，使它們連通起來。電路交換分為三個階段：
- 建立連接：建立一條專用的物理通路供雙方通話使用；
- 通信：呼叫和被呼叫雙方互相通電話；
- 釋放連接：釋放剛才使用的這條專用的物理通路。
在通話的全部時間內，通話的兩個用戶始終占用端到端的通信資源。電路交換的傳輸效率往往很低，這是因為計算機數據是突發式地進行傳輸，線路上真正用來傳送數據的時間很少，這就導致了分配的資源在大部分情況下是空閑的。
分組交換
通常把要發送的整塊數據稱為一個報文，在發送報文之前先把較長的報文划分成為一個個更小的等長數據段，在每一個數據段前面加上一些由必要的控制信息后構成了一個分組(packet)。路由器是用來轉發分組的，路由器收到一個分組，先暫時存儲並檢查其首部，按照首部中的目的地址找到合適的接口轉發出去，把分組交給下一個路由器。這樣一步一步地以存儲轉發的方式，把分組交付最終的目的主機。
分組交換有如下 4 個優點：
- 高效：動態分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段占用；
- 靈活：為每一個分組獨立地選擇最合適的轉發路由；
- 迅速：不先建立連接就能向其他主機發送分組；
- 可靠：可以實現分布式多路由的分組交換網。
標准化
RFC 文檔
所有的互聯網標准都是以 RFC 文檔的形式發表的，但是並非所有的 RFC 文檔都是互聯網標准。RFC(Request For Comments)的意思是“請求評論”，作用是提供各種信息，最終經過漫長的制定后才能確定是否成為互聯網的標准。RFC 文檔的篇幅 1~200 頁不等，文檔按發表時間的先后編上序號，一個 RFC 文檔更新后就使用一個新的編號生成一份新文檔。所有的 RFC 文檔都能免費下載：https://tools.ietf.org/
制定互聯網的正式標准要經過以下三個階段：
- 互聯網草案：互聯網草案的有效期只有六個月，還不能算是 RFC 文檔。
- 建議標准：開始就成為 RFC 文檔；
- 互聯網標准：達到正式標准后分配到一個編號 STDxx，一個標准可以和多個 RFC 文檔關聯。
除了建議標准和互聯網標准這兩種 RFC 文檔外，還有三種 RFC 文檔：
- 歷史的 RFC 文檔：或者是被后來的規約所取代，或者是從未到達必要的成熟等級因而未變成為互聯網標准；
- 實驗的 RFC 文檔：表示其工作屬於正在實驗的情況，而不能夠在任何實用的互聯網服務中進行實現；
- 提供信息的 RFC 文檔：包括與互聯網有關的一般的、歷史的或指導的信息。
標准化組織
有 4 個組織來負責 TCP/IP 的管理和定義新的標准。在 1992 年成立互聯網協會(Internet Society，ISOC)，負責對互聯網進行全面管理以及在世界范圍內促進其發展和使用，ISOC 下面有一個技術組織叫做互聯網體系結構委員會 IAB(Internet Architecture Board) 負責管理互聯網有關協議的開發。IAB 下面又設有兩個工程部：
- 互聯網工程部 IETF(Internet Engineering Task Force)：由許多工作組 WG(Working Group) 組成的論壇，具體工作由互聯網工程指導小組 IESG(Internet Engineering Steering Group)管理。這些工作組划分為若干個領域(area)，每個領域集中研究某一特定的短期和中期的工程問題，主要是針對協議的開發和標准化。
- 互聯網研究部 IRTF(Internet Research Task Force)：由一些研究組 RG(Research Group )組成的論壇，具體工作由互聯網研究指導小組 IRSG(Internet Research Steering Group) 管理。IRTF 的任務是研究一些需要長期考慮的問題，包括互聯網的一些協議、應用、體系結構等。
參考資料
《計算機網絡(第七版)》 謝希仁 著，電子工業出版社