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 | 作者: xiaojun [xiaojun]
 剑客 |
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| Internet的发展正面临哪些困境？ 在上篇中我们讲述了Internet的发展简史和它的方方面面的应用。正是由于Internet的丰富多彩，才会吸引越来越多的人加入其中：对用户而言，Internet正一步步渗透到我们工作、生活的各个方面，极大地改变了长久以来形成的传统思维和生活方式；而对Internet而言，用户的积极参与使得这一全球通行的网络迅速膨胀起来，用户对它的需求也不断升级，使Internet的耐受力面临带宽的短缺、IP地址资源匮乏等严峻考验。 1．带宽的短缺 据1995年年中的估计, 有150多个国家和地区的6万多个网络同Internet联结, 入网计算机约450万台, 直接使用Internet的用户达4000万人。而到今天，Internet已经开通到全世界大多数国家和地区，几乎每隔三十分钟就有一个新的网络连入，主机数量每年翻两番，用户数量每月增长百分之十，预计到本世纪末和下世纪初, Internet将连接近亿台计算机, 达到以十亿计的用户。而对更远的将来，人们很难精确估计。不管怎么说，这些数字已足以说明Internet的危机所在：就好象一根悬挂了很多重物的钢丝绳，重量增加了，绳子就有断裂的危险；而用户在Internet上的游历实际上要走过很多根这样的“钢丝绳”，用户越多，绳子的负载越重，其中任一根不结实，都会成为瓶颈，导致网络访问的失败。因此，“钢丝绳”的加固―带宽容量的增加势在必行，从Internet主干到分支，直至最终用户的接入，都出现了许多成熟的或正在发展的链路技术来实现这项需求，我们将在后文着重介绍其中用户最为关心的几种接入技术。 2． IP地址资源的匮乏 我们曾介绍了IP地址的格式和分类，这里所指的都是现行的IPv4―它是一个32位二进制数，因此总地址容量为232，也即有数亿个左右。而按照TCP/IP协议（同很多其它协议一样）的规定，相互联接的网络中每一个节点都必须有自己独一无二的地址来作为标识，那么很显然，相对前文日益增长的用户数，现有IP地址资源已不堪重负，很快将被用光―有预测表明，以目前Internet发展速度计算，所有IPv4地址将在2005～2010年间分配完毕。 解决IP地址缺乏的办法之一是想办法延缓资源耗尽的时间，目前最广泛应用的技术当属NAT（Network Address Translation，网络地址翻译）―它使企业用户在内部网络应用中采用自行定义的地址，只在需要作Internet访问时才翻译为合法的Internet地址；它的最大好处是用户加入Internet时不需更改内部地址结构，而只需在内外交界处实施地址转换，并且能够实现多个用户复用同一合法地址，从而大大节省地址资源；但作NAT转换的同时也增加了网络的复杂性，何况它并不能阻止可用地址越来越减少的趋势。 作为对IPv4问题的解决，一种新的IP地址定义应运而生，它便是下文讲的IPv6。 Internet的发展技术 如何解决Internet的发展瓶颈？Internet新的应用趋势是什么？ Internet的发展首先是要走出困境，扩展容量，然后才有可能继续推出各项新的应用并且运用自如。现在我们将从网络线路的发展说起，谈谈近年来成为通信热点的宽带接入技术，以及Internet新的应用趋势。 1．接入技术的发展 接入技术也称“最后一公里”技术，表示从最终用户到本地电信服务商之间的一段连接。大家已经熟悉的有PSTN拨号、ISDN和专线等技术，而近几年接入技术发展迅猛，比较成熟的有： ADSL ADSL又称非对称数字用户线，是DSL家族系列技术（HDSL、VDSL、IDSL等）中应用最广的一种。它的最大好处是利用现有的电话双绞线作为传输介质，因此成本较低；接入带宽却相对电话线传输的PSTN（目前最高115.2Kbps）快了许多，从局端到用户的下行速率理论上可达7-8M，实际使用的下行速率一般为1.5-2Mbps，从用户到局端的上行速率为几百Kbps，这也比PSTN有了很大提高；ADSL的非对称性与终端用户的网络访问特点是相一致的――个人用户多数应用都是以客户方式从网上去获取数据，如WWW、FTP，只在个别时候才向网络大量发送数据，如发送附带多媒体信息的电子邮件，因此下行数据量大、上行数据量小，也为非对称方式。 线缆调制解调器 线缆调制解调器是一项非常适宜于家庭用户的接入技术。它在电缆电视的基础上，将分配网络的主干部分改为光缆，在各个服务节点处完成光电转换，再由同轴电缆将传输信号送到用户家里，可有效地实现Internet访问、电视点播和数据电话等业务，市场前景广阔。线缆传输也是非对称方式，每服务节点下行速率高达10-30Mbps，上行速率可达2M左右，但与ADSL不同，它是一个共享网络，实际每用户可用带宽与节点所连的上网用户数成反比，即便如此，用户能享用的带宽也是相当可观的。 线缆调制解调器应用发展的最大障碍是线缆线路的双向改造――传统的有线电视大多是单向传输；而数据的访问是双向进行的，因此必须实施线路改造以适应这项新的应用。在改造完成之前也有一种暂时的解决办法：即下行数据传递采用电视线缆，上行数据则采用电话线回传。 无线接入技术 作为有线接入的补充，在不便于有线接入的地区，用无线通信设备把用户接入市话交换网，统称为无线接入系统。无线本地环路系统技术来源于以下三个方面： （1） 来源于蜂窝移动通信系统； （2） 来源于大区制通信系统、数字无绳电话系统、数字微波和卫星通信系统。大区制系统主要指集群通信系统。 （3）来源于专用的无线本地环路系统，采用大功率、大覆盖、低成本。以其独特的优点，很快被市场接受，发展十分迅速。目前世界各大通信公司几乎都有典型产品。 CDMA（码分多址）和其衍生的无线本地环路技术有着其他无线接入技术不可比拟的优点，代表无线接入技术的发展方向。 接入技术的发展充分体现了“三网合一”的应用趋势：ADSL是利用原来的语音载体电话线传递数据，线缆调制解调器则利用原有的图像载体有线电视传递数据，大家熟悉的IP电话则是通过各类数据载体传送语音。因此，今后的数据网、电视网和电话网将不再相互隔离，共同承揽数据、语音、图像集成的业务，缓解了Internet的带宽压力。 2．IPv6技术 正当人们为IPv4面临的问题而焦头烂额时，IPv6出现了，它给人们带来了近乎完美的解决方案： ●如同电话号码升位一样，IPv6提供了128位的IP地址，使地址数量大幅增加，从而解决了现在的IP地址资源危机； ●IPv6采用了“可聚集全球统一计算地址”的构造，这使IP地址构造同网络的拓扑结构（连接形态）相一致，从而缩小了路由表，使路由器能够高效率地决定路由； ●IPv6具有自动把IP地址分配给用户的功能大大减少了网络管理费用。 尽管IPv6比IPv4具有明显的优越性，但在全球范围内实现地址的升级有许多实际困难。为此，Internet研究组织IETF制定了一套IPv4向IPv6过渡的方案，其中包括三个机制：兼容IPv4的IPv6地址、双IP协议栈和基于IPv4隧道的IPv6。 3．应用的发展―电子商务 在Internet发展史第一篇中我们介绍了基于Internet的各项应用，但它们只是人们用以达到某些目标的手段，就象原始人学会了利用工具一样。电子商务（E-Commerce）便是基于网络应用的各种技术在各行各业实施的全方位的改造，为人们展示了一个全新、璀璨的世界。电子商务不一定都通过Internet来完成，但Internet的高速发展却为其提供了生根萌芽的沃土。大名鼎鼎的Amazon公司应该说敢为勇者先，率先架筑起自己图书购销配套服务的庞大帝国成为电子商务运作的典范。同以前所提到的应用相比，电子商务更象一种理念，它的实现并没有固定的格式。在Internet或自己的网络上利用各种技术建设适合自身特点的Intranet、Extranet，其中策略的制定是发展的关键。不论进度如何，电子商务必然是Internet应用的一项主要发展趋势。 纵观十多年来Internet的发展史，人们很难说清，未来它究竟会是什么样，但Internet还将继续改变我们的生活，推动人类文明的发展，这是谁都否认不了的。 五.OSI七层模型 ISO国际标准组织所定义的开放系统互连七层模型的定义和各层功能。它是网络技术入门者的敲门砖，也是分析、评判各种网络技术的依据―从此网络不再神秘，它也是有理可依，有据可循的。 建立七层模型主要是为解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题。它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来；也使网络的不同功能模块分担起不同的职责。 网络发展中一个重要里程碑便是ISO（Internet Standard Organization，国际标准组织）对OSI（Open System Interconnect，开放系统互连）七层网络模型的定义。它不但成为以前的和后续的各种网络技术评判、分析的依据，也成为网络协议设计和统一的参考模型。 建立七层模型的主要目的是为解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题。它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来：服务说明某一层为上一层提供一些什么功能，接口说明上一层如何使用下层的服务，而协议涉及如何实现本层的服务；这样各层之间具有很强的独立性，互连网络中各实体采用什么样的协议是没有限制的，只要向上提供相同的服务并且不改变相邻层的接口就可以了。网络七层的划分也是为了使网络的不同功能模块（不同层次）分担起不同的职责，从而带来如下好处： ● 减轻问题的复杂程度，一旦网络发生故障，可迅速定位故障所处层次，便于查找和纠错； ● 在各层分别定义标准接口，使具备相同对等层的不同网络设备能实现互*作，各层之间则相对独立，一种高层协议可放在多种低层协议上运行； ● 能有效刺激网络技术革新，因为每次更新都可以在小范围内进行，不需对整个网络动大手术； ● 便于研究和教学。 网络分层体现了在许多工程设计中都具有的结构化思想，是一种合理的划分。 网络七层的功能 网络七层包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。其中物理层、数据链路层和网络层通常被称作媒体层，是网络工程师所研究的对象；传输层、会话层、表示层和应用层则被称作主机层，是用户所面向和关心的内容。 那么，网络七层的具体定义和相应职责各是什么呢？下图便是OSI七层模型的协议堆栈示意，它们由下到上分别为： ● 第一层―物理层：物理层定义了通讯网络之间物理链路的电气或机械特性，以及激活、维护和关闭这条链路的各项*作。物理层特征参数包括：电压、数据传输率、最大传输距离、物理连接媒体等。 ● 第二层―数据链路层：实际的物理链路是不可靠的，总会出现错误，数据链路层的作用就是通过一定的手段（将数据分成帧，以数据帧为单位进行传输）将有差错的物理链路转化成对上层来说没有错误的数据链路。它的特征参数包括：物理地址、网络拓朴结构、错误警告机制、所传数据帧的排序和流控等。其中物理地址是相对网络层地址而言的，它代表了数据链路层的节点标识技术；“拓朴”是网络中经常会碰到的术语，标记着各个设备以何种方式互连起来，如：总线型―所有设备都连在一条总线上，星型―所有设备都通过一个中央结点互连；错误警告是向上层协议报告数据传递中错误的发生；数据帧排序可将所传数据重新排列；流控则用于调整数据传输速率，使接收端不至于过载。 ―――――――――――――――――――――――――― OSL参考模型（简单图一） __________ |应用层 | |表示层 | |会话层 | |传输层 | |网络层 | |数据链路层| |物理层 | ---------- ―――――――――――――――――――――――――― ● 第三层―网络层：网络层将数据分成一定长度的分组，并在分组头中标识源和目的节点的逻辑地址，这些地址就象街区、门牌号一样，成为每个节点的标识；网络层的核心功能便是根据这些地址来获得从源到目的的路径，当有多条路径存在的情况下，还要负责进行路由选择。 ● 第四层―传输层：提供对上层透明（不依赖于具体网络）的可靠的数据传输。如果说网络层关心的是“点到点”的逐点转递，那么可以说传输层关注的是“端到端”（源端到目的端）的最终效果。它的功能主要包括：流控、多路技术、虚电路管理和纠错及恢复等。其中多路技术使多个不同应用的数据可以通过单一的物理链路共同实现传递；虚电路是数据传递的逻辑通道，在传输层建立、维护和终止；纠错功能则可以检测错误的发生，并采取措施（如重传）解决问题。 ● 第五层―会话层：在网络实体间建立、管理和终止通讯应用服务请求和响应等会话。 ● 第六层―表示层：定义了一系列代码和代码转换功能以保证源端数据在目的端同样能被识别，比如大家所熟悉的文本数据的ASCII码，表示图象的GIF或表示动画的MPEG等。 ● 第七层――应用层：应用层是面向用户的最高层，通过软件应用实现网络与用户的直接对话，如：找到通讯对方，识别可用资源和同步*作等。 网络七层的底三层（物理层、数据链路层和网络层）通常被称作媒体层，它们不为用户所见，默默地对网络起到支撑作用，是网络工程师所研究的对象；上四层（传输层、会话层、表示层和应用层）则被称作主机层，是用户所面向和关心的内容，这些程序常常将各层的功能综合在一起，在用户面前形成一个整体。大家所熟悉的网上应用WWW、FTP、TELNET等，都是这多层功能的综合。 在数据的实际传输中，发送方将数据送到自己的应用层，加上该层的控制信息后传给表示层；表示层如法炮制，再将数据加上自己的标识传给会话层；以此类推，每一层都在收到的数据上加上本层的控制信息并传给下一层；最后到达物理层时，数据通过实际的物理媒体传到接收方。接收端则执行与发送端相反的*作，由下往上，将逐层标识去掉，重新还原成最初的数据。由此可见，数据通讯双方在对等层必须采用相同的协议，定义同一种数据标识格式，这样才可能保证数据的正确传输而不至走形。 OSI与实际应用模型 七层模型是一个理论模型，实际应用则千变万化，完全可能发生变异。对大多数应用，我们只是将它的协议族（即协议堆栈）与七层模型作大致的对应，看看实际用到的特定协议是属于七层中某个子层，还是包括了上下多层的功能。 网络中实际用到的协议是否严格按照这七层来定义呢？并非如此，七层模型是一个理论模型，实际应用则千变万化，完全可能发生变异。何况有的应用由来已久，不可能在七层模型推出后又推翻重来。因此对大多数应用，我们只是将它的协议族（即协议堆栈）与七层模型作大致的对应，看看实际用到的特定协议是属于七层中某个子层，还是包括了上下多层的功能。我们在以前的篇幅中曾介绍过的TCP/IP协议，它与七层模型的对应关系如下： ―――――――――――――――――――――――――― OSL与TCP/IP模型的对应关系（简单图二） 应用层 * 表示层 应用层 会话层 * 传输层 传输层 网络层 网络层 数据链路层 网络接口层 物理层 * ―――――――――――――――――――――――――― 由图二可看出，TCP/IP的多数应用协议将OSI应用层、表示层、会话层的功能合在一起，构成其应用层，典型协议有：HTTP、FTP、TELNET等；TCP/UDP协议对应OSI的传输层，提供上层数据传输保障；IP协议对应OSI的网络层，它定义了众所周知的IP地址格式，做为网间网中查找路径的依据；TCP/IP的最底层功能由网络接口层实现，相当于OSI的物理层和数据链路层，实际上TCP/IP对该层并未作严格定义，而是应用已有的底层网络实现传输，这就是它得以广泛应用的原因。 (全文完/均摘自http://mody.onchina.net) |
| 地主 发表时间: 04/02 20:39 |
| 回复: xiaojun [xiaojun] 剑客 |
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好象都是高手，没有人看，该考虑删了。 |
| B1层 发表时间: 04/05 23:48 |
 | 回复: bedlamite [bedlamite]  版主 |
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千万不要删！看的人一定不少，但这种文章是学知识的，不是拿来灌水的，所以留言少罗。 |
| B2层 发表时间: 04/11 20:17 |
| 回复: xiaojun [xiaojun] 剑客 |
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还是大哈兄理解我的心情。在此谢过了。…5…55…555…55555~~~~~爱看的人实在是太少了，我以后只能去灌水了……55555555555555555…… |
| B3层 发表时间: 04/12 00:37 |
| 回复: bedlamite [bedlamite] 版主 |
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应该我谢你的，做了这么多无偿劳动，也真难为你啦！这年头，这种年轻人少啦！哎…… |
| B4层 发表时间: 04/12 21:14 |
 | 回复: yangze [yangze]  版主 |
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这种东东看起来是好累 学东东怎么会不累 如果进论坛是为了好玩, 这些东东可真没有用的 对我可不一样了 我支持还留一阵 |
| B5层 发表时间: 04/16 08:31 |
 | 回复: mcse2000 [mcse2000]  副版主 |
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是osi7层模型！你太粗心了！文中竟然有OSL。 不过，你介绍的7层模型理论对于形成网络思想非常重要，建议网友们反复看到理解为止！ 至于实用性，有一次，惠普公司技术支持的招聘面试就是解释osi7层模型！ 要想更深入学习，就学mcse吧，第一本书就有这个～～～：） [此贴被 mcse2000(mcse2000) 在 4月16日15时56分 编辑过] |
| B6层 发表时间: 4/16 15:54 |
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标题: 网络基础知识(4):Internet发展面临的问题