互联网基础概念
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互联网基础概念

  互联网(internet)又称英特网,是世界上最流行的计算机网络。它始于1969年的一个学术研究项目,并在20世纪90年代成为一个全球性的商业网络。今天,全世界有超过20亿人在使用它。

  互联网以其“去中心化”为显著特色。互联网不属于任何组织或个人,其访问权限也不受控制。反而有数以千计的不同组织运营自己的网络,并且自愿协商确定它们的互联协议。

  大多数人使用web浏览器访问互联网内容。事实上,网络已经变得如此流行,以至于许多人错误地把互联网(internet)和网络(web)当作同义词。但实际上,网络(web)只是众多互联网应用程序中的一个,还有别的的常用互联网程序:电子邮件和 BitTorrent。

  是互联网的一部分,它将家庭或小企业与互联网连接起来。 目前,美国大约60%的住宅互联网连接是由康卡斯特和时代华纳等有线电视企业来提供的。在剩下的40%中,慢慢的变多的人使用新的光缆,其中大部分是Verizon的FiOS项目或AT&T的U-Verse的一部分。 最后,有相当多的人使用通过电话电缆提供的过时的DSL服务,但数量在减少。

  “互联网的最后几步” 还包括允许人们用手机访问互联网的塔台。 无线互联网服务在所有互联网使用中占了很大的份额,而且还在不断增加。

  是充满服务器的房间,用于存储用户数据和托管在线应用程序和内容。 有些是由谷歌和Facebook等大企业具有的。 还有一些是商业公司的运营设施,为许多小型网站提供服务。 数据中心有非常快的互联网连接,使其能够同时为许多用户更好的提供服务。数据中心可以位于世界的任何地方,但它们通常位于土地和电力便宜的偏远地区。 举例来说,谷歌、Facebook和微软都在爱荷华州建造了庞大的数据中心。

  由长距离网络组成--主要是光缆--在数据中心和消费的人之间传输数据。骨干网市场之间的竞争激烈。骨干网供应商经常在通常位于大城市的互联网交换点将其网络连接起来。在互联网交换点建立据点,使骨干网供应商更容易改善他们与其他公司的连接。

  互联网始于ARPANET,这是一个学术研究网络,由军方的高级研究计划局(ARPA,现在的DARPA)资助。该项目由ARPA管理员鲍勃-泰勒领导,网络由咨询公司Bolt, Beranek和Newman建造。它于1969年开始运行。

  在20世纪80年代,互联网的资金从军方转移到国家科学基金会。 从1981年到1994年,国家科学基金会资助了作为互联网骨干网的长途网络。 1994年,克林顿政府将互联网骨干网的控制权交给了私营部门。此后,它一直由私人运营和资助。

  前副总统阿尔-戈尔经常被引用,声称对互联网的发明有功劳,但他在1999年接受CNN采访时实际说的是 我主动创造了互联网。戈尔因为这句话被广泛嘲笑。 但互联网的真实发明者,同时也是TCP/IP的设计者,鲍勃-卡恩和文特-瑟夫在2000年写信为戈尔辩护。

  他们认为,戈尔是 第一个认识到互联网的重要性并促进和支持其发展的政治领导人。 卡恩和瑟夫在信里是这么写的:早在20世纪70年代,戈尔议员就提倡高速电信的理念。作为80年代的参议员,戈尔敦促政府机构将当时几十个不同的、没有联系的网络合并为一个机构间网络。

  戈尔发起了1991年的《高性能计算和通信法案》,卡恩和瑟夫说该法案 成为互联网在计算机科学领域之外传播的主要工具之一。

  没有人管理互联网。它是作为一个分散的网络组织的。 数以千计的公司、大学、政府和其他实体经营自己的网络,并根据自愿的互连协议相互交换流量。

  使互联网运行的共享技术标准是由一个叫做互联网工程任务组(IETF:Internet Engineering Task Force)的组织管理的。 IETF是一个开放的组织;任何人都可以自由参加会议,提出新的标准,并建议对现有标准做修改。 没有人被要求采用IETF认可的标准,但IETF基于共识的决策过程有助于确保其建议被互联网社区普遍采纳。

  互联网名称与数字地址分配机构(ICANN:Internet Corporation for Assigned Names and Numbers )有时被描述为负责互联网管理。 顾名思义,ICANN负责分配域名(如)和IP地址。 但ICANN并不控制谁可以连接到互联网,也不控制什么样的信息能够最终靠互联网发送。

  互联网协议地址是计算机用来识别互联网上彼此的数字。例如,的IP地址是216.146.46.10。

  一个被称为互联网号码分配机构的ICANN部门负责分配IP地址,以确保两个不同的组织不使用同一个地址。 APNIC(亚太网络信息中心)是亚太地区的区域互联网地址注册机构(RIR)。 中国IP地址分配是由中国互联网信息中心(CNNIC)负责,CNNIC是亚太互联网络信息中心(APNIC)下一级机构,是国家级IP地址注册机构成员(NIR)。该机构位于中国科学院计算机网络信息中心内。

  目前的互联网标准,即IPv4,只允许有大约40亿个IP地址。这在20世纪70年代被认为是一个非常大的数字,但今天,IPv4地址的供应几乎已经用完。

  因此,互联网工程师开发了一个新的标准,称为IPv6。IPv6允许数量惊人的唯一地址--确切的数字是39位数--确保世界上的地址将永远不会被用完。

  起初,向IPv6的过渡很缓慢。该标准的技术工作在20世纪90年代完成,但互联网社区面临着一个严重的鸡生蛋蛋生鸡的问题:只要大多数人都在使用IPv4,就没有什么动力让人转向IPv6。

  但随着IPv4地址的稀缺,IPv6的采用速度加快。通过IPv6连接到谷歌的用户比例从2013年初的1%增长到2015年中期的6%。

  在其早期,互联网接入是通过物理电缆进行的。但最近,无线互联网接入已变得越来越普遍。

  有两种基本类型的无线互联网接入:WIFI和蜂窝。Wifi网络相对简单。任何人都可以购买wifi网络设备,以便在家庭或企业中提供互联网接入。Wifi网络使用的是未经许可的频谱:任何人都可以免费使用的电磁频率。为了防止邻居的网络相互干扰,对WIFI网络的功率(因此也是范围)有严格限制。

  蜂窝网络是更集中的。它们的工作方式是将服务区域分成若干单元。在最密集的地区,小区可以小到一个城市街区;在农村地区,小区可以有几英里宽。每个小区的中心都有一个塔,为那里的设备提供服务。当一个设备从一个小区移动到另一个小区时,网络会自动将设备从一个塔台转移到另一个塔台,使用户能够继续通信而不被打断。

  蜂窝太大,无法使用WIFI网络使用的未经许可的低功率频谱。相反,蜂窝网络使用的频谱被授权给他们专用。因为这种频谱是稀缺的,所以通常通过拍卖获得。自1994年第一次拍卖以来,无线拍卖已经为美国国库带来了数百亿美元的收入。

  云描述了21世纪初开始流行的一种计算方法。通过在服务器上存储文件并利用互联网交付软件,云计算为用户提供了更简单、更可靠的计算体验。云计算允许消费者和企业将计算作为一种实用工具,将技术细节留给技术公司。

  例如,在20世纪90年代,许多人使用微软办公室来编辑文档和电子表格。他们将文件存储在硬盘上。而当新版本的微软Office发布时,客户不得不购买它并手动安装到他们的电脑上。

  相比之下,Google Docs是一个云办公套件。当用户访问docs.google.com时,她会自动获得最新版本的Google Docs。因为她的文件存储在谷歌的服务器上,所以在任何电脑上都可以使用。更好的是,她不必担心在硬盘崩溃时丢失她的文件。(微软现在有自己的云办公套件,叫做Office 365)。

  还有许多其他的例子。Gmail和Hotmail是云计算电子邮件服务,已经在很大程度上取代了Outlook等桌面电子邮件客户端。Dropbox是一种云计算服务,可以在设备之间自动同步数据,使人们不必在软盘上随身携带文件。苹果公司的iCloud自动将用户的音乐和其他文件从桌面电脑复制到他们的移动设备上,省去了用户通过USB连接进行同步的麻烦。

  云计算对企业也有很大的影响。在20世纪90年代,想要创建网站的公司需要购买和运营自己的服务器。但在2006年,亚马逊公司推出了亚马逊网络服务,让客户可以按小时租用服务器。这降低了创建网站的门槛,并使网站更容易在越来越受欢迎时迅速扩大容量。

  数据包是在网络上传输信息的基本单位。将信息分割成小的、可消化的片段,可以更有效地利用网络的容量。

  一个数据包有两个部分。头部包含帮助数据包到达目的地的信息,包括数据包的长度、来源和目的地,以及帮助接收者检测数据包是否在传输中被损坏的校验值。报头之后是实际数据。一个数据包可以包含多达64kb的数据,大约是20页的纯文本。

  如果互联网路由器遇到拥堵或其他技术问题,它们被允许通过简单地丢弃数据包来处理它。发送计算机有责任检测到一个数据包没有到达目的地,并发送另一个副本。这种方法可能看起来有悖常理,但它简化了互联网的核心基础设施,导致以较低的成本获得更高的性能。

  万维网(the World Wide Web)是一种在互联网上发布信息的流行方式。万维网是由欧洲科学研究组织CERN的计算机程序员Timothy Berners-Lee在1991年创建的。它提供了一个比其他互联网应用更强大和用户友好的界面。网络支持超链接,允许用户通过一次点击从一个文件浏览到另一个文件。

  随着时间的推移,网络慢慢的变复杂,支持图像、音频、视频和互动内容。 1990年代中期,雅虎和亚马逊等公司开始在网络上建立盈利的业务。 在2000年代,全功能的基于网络的应用程序,如雅虎地图和谷歌文档被创建。

  1994年,伯纳斯-李创建了万维网联盟(W3C),作为网络的官方标准组织。他现在仍然是W3C的主任,继续监督网络标准的发展。 然而,网络是一个开放的平台,W3C不能强迫任何人采用其建议。 实际上,对网络具有最大影响力的组织是微软、谷歌、苹果和Mozilla,这些公司生产领先的网络浏览器。 任何被这四家公司采用的技术都会成为事实上的网络标准。

  网络已经变得如此流行,以至于许多人现在将其视为互联网本身的同义词。 但从技术上讲,网络只是众多互联网应用中的一种。其他应用包括电子邮件和BitTorrent。

  网络浏览器是一种计算机程序,允许用户下载和查看网站。网络浏览器可用于台式电脑、平板电脑和移动电话。

  第一个广泛使用的浏览器是Mosaic,由伊利诺伊大学的研究人员创建。 马赛克团队搬到加州,成立了网景公司,该公司在1994年建立了第一个商业上成功的网络浏览器。

  网景公司的知名度很快就被微软的IE浏览器所取代,但网景公司浏览器的一个开源版本成为现代的火狐浏览器。 苹果在2003年发布了Safari浏览器,谷歌在2008年发布了一款名为Chrome的浏览器。 到2015年,Chrome已经发展成为最受欢迎的网络浏览器,市场份额约为50%。Internet Explorer、Firefox和Safari也有相当大的市场份额。

  SSL是安全套接字层的简称,是一个加密技术系列,允许网络用户保护他们在网络上传输信息的隐私。 Https是由http与ssl结合而成,SSL是 信息传输的加密方法,而https是信息传输加密成功后的结果,这组成了令人安心的上网环境。

  当你访问像Gmail.com这样的安全网站时,你会看到URL旁边有一个锁,表明你与该网站的通信是加密的。下面是在谷歌的Chrome浏览器中的样子。

  这个锁是为了表明第三方将无法读取你发送或接收的任何信息。在引擎盖下,SSL通过将你的数据转化为只有接收者知道怎么破译的编码信息来实现这一目的。如果有恶意的一方在监听对话,它只会看到一串看似随机的字符,而不是你的电子邮件、Facebook帖子、信用卡号码或其他私人信息的内容。

  SSL是由网景公司在1994年推出的。 在其早期,它只被用于少数类型的网站,如网上银行网站。 到2010年代初,谷歌、雅虎和Facebook都在其网站和在线服务中使用SSL加密。 最近,有一个使SSL的使用普遍化的运动。 2015年,Mozilla宣布,未来版本的火狐浏览器将把缺乏SSL加密作为一个安全缺陷,以此来鼓励所有网络站点进行升级。 谷歌正在考虑对Chrome浏览器采取同样的措施。

  域名系统(DNS)是您在浏览器中输入vox.com而不是216.146.46.10这样难以记忆的数字地址来访问Vox的原因。

  该系统是分层次的。例如,.com域名是由一家名为Verisign的公司管理的。威瑞信公司分配子域名,如google.com和vox.com。这些二级域名的所有者反过来可以创建子域名,如mail.google.com和maps.google.com。

  由于流行的网站使用域名来向公众识别自己,DNS的安全性慢慢的变成了一个越来越令人担忧的问题。犯罪分子和政府间谍都试图破坏DNS,以便冒充facebook.com和gmail.com等流行网站,并截获其私人通信。一个名为DNSSEC的标准试图通过加密来加强DNS的安全性,但很少有人采用它。

  域名系统由互联网名称与数字地址分配机构(ICANN)管理,该机构是一个位于加利福尼亚州的非营利组织。 ICANN成立于1998年。它由美国商务部授予DNS的权力,尽管它慢慢的变多地宣称自己独立于美国政府。

  有两种类型的域名。第一种是通用顶级域名(gTLDs),如.com、.edu、.gov。 由于互联网起源于美国,这些域名往往在美国最受欢迎。 对这些域名的管理权通常被委托给私人组织。

  还有国家代码顶级域名(ccTLDs)。 世界上每个国家都有自己的两个字母代码。 例如,美国的国家代码顶级域名是英国的是.uk,而中国的是 这些域名由每个国家的当局管理。 一些国家代码顶级域名,如代表岛国图瓦卢)和.io(代表英属印度洋领地),已经在其本国以外的地区流行使用。

  2011年,ICANN投票决定使创建新通用顶级域名变得更容易。因此,在未来几年可能会出现几十个甚至几百个新域名。