因特网是英语Internet 的音译，又称互联网，是世界上最大的广域网。因特网始于1969 年的美国，美国国防部高级研究计划署（Advanced Research Projects Agency，简称ARPA）建立了只有四个节点（加利福尼亚大学洛杉矶分校、加州大学圣巴巴拉分校、斯坦福大学、犹他州大学）的名为ARPANET（又称阿帕网）的网络。最初的ARPANET 主要用于军事研究目的。1986 年，美国国家科学基金会（National Science Foundation，简称NSF）利用ARPANET 发展出来的IP 通讯，在5 个科研教育服务超级计算机中心的基础上建立了NSFNET 广域网。由于NSF 的鼓励和资助，很多研究机构纷纷将自己的局域网并入NSFNET，形成一个“Internet”。而随着这种网络在世界范围内的持续发展，它的名字逐渐变成了“Internet“，即我们现在所说的因特网。因特网发展到如今已经异常庞大了，其某个时间段的数据流量如图6-1 所示。截止至2014年3 月，因特网用户数量约为29 亿，约占全球总人口的40%。因特网中的数据量正在以指数级别增长，从地球起源到2003 年，人类社会只产生了5EB（1EB=1048756TB）的数据，而现在每天，都有2.5EB 的数据被生成2012 年，整个互联网的数据量是2.8ZB（1ZB=1024EB）；而到2015 年，这个数据已变成7.9ZB；据估算，2020 年时，将会达到惊人的40ZB。因特网已经成为了数据的海洋，而数据则成为了信息时代的“石油”。

6.1.2　因特网基础设施
因特网的结构可以理解成是一个繁杂而庞大的公路网，其中有城市中的普通公路，有乡间小路，还有连接城市之间的高速公路。因特网主干网类似于高速公路，它由高性能的路由器和光纤通信链路组成，为不同的子网络进行高速的数据交换。主干网链路和路由器是由网络服务提供商（Network Service Provider，简称NSP）维护的。每个NSP 都有自己的主干网，不同的主干网之间通过网络接入点（Network Access Point，简称NAP）连接以进行数据交流。NSP 为大的因特网服务提供商（Internet Service Provider，简称ISP）提供因特网连接。ISP再向普通用户、企业、或较小的因特网服务提供商提供因特网接入。例如，在国外，比较知名的NSP 有AT&T、British Telecom、Sprint、Verizon 等，比较知名的ISP 有Earthlink、AOL、Comcast 等。在中国，NSP 和ISP 的区分并不是特别明显。ISP 维护有自己的路由器、通信设备和其他网络设备，用于用户和互联网间传输数据。ISP还可能会提供多种服务，如电子邮件服务器、域名服务器、文件服务器等。要连接到ISP 提供的网络，需要使用调制解调器，或者有调制解调功能的路由器。调制解调
器可以将信号在计算机需要的数字信号和通信传输需要的模拟信号间进行转换。调制解调器有多种类型，需要根据ISP 提供的因特网接入类型进行选择。总结一下，数据从因特网主干网到用户计算机需要经过如下的路径：因特网主干网→ NSP路由器→ ISP 路由器→调制解调器→局域网路由器→局域网内的计算机。
6.1.3　数据包
在因特网中，信息都是被分成许多小块，以数据包（packet）的形式来传输的。每个数据包都包含有发送者地址、接收者地址、包序号以及所包含的信息。当数据包到达目的地时，它们会按照包序号的顺序重新组合起来。这种通过将数据分成小块分别进行传输的方式称为分组交换（packets witching），也称包交换。分组交换的优点是可以提高网络线路的利用率，同时避免某一互联网连接长时间占据整个网络线路—如果不将数据分成小块而是将整个数据文件统一传输，那么大体积数据文件的传输将会长时间占用整个网络线路，从而影响其他互联网用户的正常使用。
6.1.4　因特网协议、地址和域名
因特网可以使用多种协议进行不同形式的数据传输，常见的因特网协议有以下几种：
① TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议），负责创建连接并交换数据包。
② IP（Internet Protocol，因特网协议），为每个连入因特网的设备提供唯一的地址。
③ HTTP（Hyper Text Transfer Protocol，超文本传输协议），主要用于浏览器和服务器间的数据传输。
④ FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议），负责在用户计算机和服务器间传输文件。
⑤ POP（Post Office Protocol，邮局协议），将电子邮件从服务器传送到客户端。
⑥ SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议），将电子邮件从客户端传送到服务器。

⑦ VoIP（Voice over Internet Protocol，因特网语音传输协议），负责传输语音消息。
⑧ BitTorrent（比特流），在分散的客户端之间传输文件。众多的互联网协议中，TCP/IP 协议是最基本的。TCP/IP 是一个协议族，包括TCP、IP、FTP、SMTP、UDP、ICMP、RIP、TELNET、ARP、TFTP 等许多协议。简单来说，TCP 负责数据传输并发现传输中的问题，IP 负责为每个设备分配一个唯一的IP 地址。由于IPv4 协议下的IP 地址容量较小，IP 地址是动态的，只在用户需要时分发，以减少IP 地址用尽的可能性。但也有一些IP 的地址是静态的。静态IP 地址固定不变，一般用于ISP、网站、服务器等，它们需要一直使用相同的IP 地址以避免不必要的麻烦。每个ISP 都能支配一组唯一的IP 地址，在用户需要连接因特网时，ISP 的DHCP 服务器会发给用户一个临时的IP 地址；当用户断开因特网连接后，这个IP 地址会被“回收再利用”。因此，用户每次连接因特网获得的IP 地址几乎不可能是完全相同的。一些ISP 甚至还会在用户连网时随机改变其IP 地址，这也使得用户很难在自己的个人计算机上架设网站或服务器。可能出现的情况是，一些较小的ISP 可供支配的IP 地址较少，而同时连接因特网的用户大于其可供分配的IP 数量，这时便有一些用户因为无法获得IP 地址而无法连接到因特网。在人们访问网站时，更多使用的是域名（见图6-2）而不是网站的IP 地址。域名的全称是完全限定域名（Fully Qualified Domain Name，简称FQDN），是网页地址和电子邮件地址的关键部分。如网址www.microsoft.com/download 和邮件地址msbop@microsoft.com 中，域名是microsoft.com。域名由两个或两个以上的词构成，中间用“.”分开。其中最右面的词称为顶级域名，顶级域名标识这个域名的所属国家或所属分类。

一些顶级域名，其中“公司”、“网络”是2014 年7 月新开放注册的中文顶级域名需要注意的是，网站的顶级域名与网站的功能并不一定是一致的。例如，个人也可注册net域名，即并不是所有的net 域名都是网络服务机构。还有一些顶级域名可以有特殊的含义，如列支敦士登的“li”可以代表中国的姓氏“李”，一些人会申请li 域名来建设能够表示自己姓名的个人网站。网络浏览、电子邮件和聊天等日常网络行为都无需有自己的域名，但如果想建设属于自己的网站，就需要有域名了。域名是由因特网域名与数字地址分配机构（The Internet Corporation forAssigned Namesand Numbers，简称ICANN）管理的。ICANN 监管着一些盈利性质的授权域名注册机构（Accredited Domain Registrars），可以通过这些机构按年付费注册域名，如图6-3 所示。按顶级域名的不同，每年价格从30 元到500 元不等.

用户在浏览器地址栏中输入的域名需要被翻译成IP 地址才能进行访问。每个域名都对应有唯一的IP 地址，这一对应关系存储在域名系统（Domain Name System，简称DNS）中。而存储有域名系统的服务器就称为DNS 服务器或域名服务器。从用户输入网址到网页被返回可分为以下几步：
①用户输入网址如http://www.baidu.com（这种形如“协议：// 域名”的地址称为URL，即统一资源定位符）；
② ISP 将http://www.baidu.com 路由到DNS 服务器；
③ DNS 服务器对URL 进行解析，向ISP 返回对应的IP 地址如220.181.111.86；
④ ISP 向用户返回220.181.111.86，之后这个IP 地址就会被附加到数据包上用于对网页的请求等。ISP 会缓存热门的域名对应的IP，所以经常访问的网站一般不需要等待DNS 服务器的解析，但访问一些冷门的网站就需要借助DNS 服务器了。一般热门网站的网页打开速度较快，而不常访问的网站需要等待一段时间才能打开。需要注意的是，尽管IP 地址和网站地址很相似，都用“.”分隔，但并不是说IP 地址和网站地址是分段对应的，IP 地址和网站地址是作为一个整体互相对应的。DNS 是因特网的核心，但由于因特网过于庞大，需要有很多台DNS 服务器才能完全覆盖，这一点会造成同步性的问题，即一个网站的IP 地址更改后，会花上几个小时甚至一两天的时间才能传送到。因特网中所有的DNS 服务器，在这之前，一些区域对网站新的IP 地址解析可能仍旧是原来的IP 地址。

6.1.5　因特网的连接速度
可以用延迟和网速来衡量因特网的连接速度。延迟是指数据从起点传输到终点，再传输回起点所用的时间。一般来说，200ms 以内的延迟可以保证大多数因特网应用的正常运行，而网络游戏最好需要100ms 以内的延迟。延迟还与数据的通信距离有关，如国内的数据通信延迟一般较小，而国际间的数据通信（如中国和美国的因特网用户进行视频聊天）延迟会显著增加。网速是指单位时间内在用户计算机和ISP 间所能传输的数据量，一般用Kbps、Mbps 衡量。网速与因特网接入类型有很大关系，如拨号连接网速最快为56Kbps，而宽带连接可以达到20Mbps，甚至更高。网速还可分为上行速度和下行速度。上行速度是指用户计算机向ISP 上传数据的速度，下行速度是指将数据从ISP 下载到用户计算机的速度。一般来说，家庭因特网连接的上行速度远比下行速度要慢，这可以阻止用户架设网络服务器。ISP 所标称的网速一般是指下行速度。当上行速度与下行速度不同时，这时因特网连接为非对称因特网连接；反之，称为对称因特网连接。可以使用ping、tracert 等命令查看网络延迟情况与包丢失情况，如图6-6 所示。对于网速，可以使用第三方提供的网速检测实用程序进行检查。