计算机基础 - 互联网

---

---

定义 − “互联网是连接世界各地许多不同类型计算机的计算机网络。它是一个网络的网络，共享一个通用的寻址（识别）计算机机制，以及一套通用的通信协议 [1]。”

什么是互联网？

互联网是一个网络的网络；它是全球范围内计算机或计算机设备的网络，用于通过网络传输数据或信息。它使用 TCP/IP 等标准互联网协议来连接全球数十亿台计算机设备。互联网的主要目标是让人们更容易地共享信息。这可以通过互联网上的许多不同工具来实现。您可以使用电子邮件、列表服务器、新闻组、telnet、gopher、FTP 和万维网等工具。

数据或信息通过计算机网络使用传输介质进行传输；它可以是有线或无线介质。在有线数据传输中，数据使用一些电缆进行传输，例如同轴电缆、双绞线和光纤电缆，而在无线通信数据传输中，数据通过蜂窝网络、Wi-Fi 和卫星通信进行传输。

互联网架构

互联网的架构允许全球范围内的设备通信和交换数据。

层和组件构成了这个复杂的结构。

图：互联网架构

互联网架构的简化视图如下所示：

• 终端设备 − 终端设备包括 PC、手机、平板电脑、服务器、物联网设备等，位于网络边缘。这些设备产生和使用数据。

• 网络基础设施 − 路由器、交换机、电缆、光纤线路、卫星和无线接入点都是网络的一部分。数据通过网络基础设施在终端设备之间传输。

• 协议 − 协议规范网络数据及其接收方式。现代互联网基于互联网协议套件 (TCP/IP)，其中包括：

  • 互联网协议 (IP) − 该协议负责对数据包进行寻址和路由，以便它们能够在网络中传输。

  • 传输控制协议 (TCP) − TCP 建立连接、确认数据并重新传输丢失的数据包，以确保数据包安全且按顺序传输。

  • 用户数据报协议 (UDP) − 与 TCP 不同，UDP 是一种无连接协议，不保证可靠交付。它通常用于实时应用程序，在这些应用程序中，少量延迟优于数据丢失。

• 互联网服务提供商 (ISP) − ISP 是向客户、公司和其他组织提供互联网连接的公司。他们维护允许人们访问互联网的物理基础设施和连接。

互联网的架构是一个动态且不断发展的系统；它不断适应技术进步和不断变化的需求。

为什么互联网被称为网络？

术语“互联网”意为“互连网络”。网络是一组互连的计算机网络，它们使用标准化协议进行通信。以下几点说明了为什么互联网被称为网络：

• 互连性 − 互联网由许多网络组成。这些网络的例子包括家庭和企业中的小型局域网 (LAN) 到由 ISP、公司和政府控制的全球网络。这些网络通过路由器、交换机和其他网络设备连接。

• 通信基础设施 − 网络的基本目标是使设备更容易彼此通信和共享信息。

图：计算机网络

这些设备可以包括笔记本电脑、服务器、手机、物联网设备等。

• 层次结构 − 包括互联网在内的许多网络都是分层的。在最低级别，设备在本地连接。通过以分层结构将小型网络连接到大型网络，形成了全球互联网。

  分层组织简化了数据路由和管理。

• 分布式控制 − 像互联网这样的网络使用分布式控制模型。它没有一个中央控制机构来管理互联网。相反，ISP、网络管理员和用户共享控制权。这种分布式控制使互联网保持稳定、弹性和安全。

术语“网络”恰当地描述了互联网的互连性和其在全球通信和数据共享中的重要性。

互联网是如何工作的？

互联网之所以能够运作，是因为它由一个复杂的互连网络组成，这些网络使设备能够在全球范围内彼此通信。两个主要概念是互联网工作方式的基础：数据包和协议。

• 数据包

  当数据通过互联网传输时，它首先被分成较小的数据包，然后转换为比特。不同的网络设备（如路由器和交换机）将数据包路由到其预期目的地；当数据包到达目的地时，接收设备会按正确的顺序重新组装它们，然后再使用或显示数据。

  分组交换是在网络之间传输小块数据。数据包允许更快、更高效的数据传输。用户发送的文件通常以较小的数据包的形式通过网络发送。一个 3MB 的文件将被分成多个数据包，这些数据包包含指定源 IP 地址、目标 IP 地址、数据包数量和序列号的数据包头。

• 协议

  互联网基于一组标准化的通信协议，称为互联网协议套件或 TCP/IP（传输控制协议/互联网协议）。此协议栈确保数据包始终如一且有效地通过网络发送。除了基本协议之外，还有一些用于路由、测试和加密的其他协议。

所有连接到互联网的设备和计算机都能理解这些协议，因此无论谁或什么连接到互联网，互联网都能正常工作。

• 路由器

  路由器是一种设备，它根据数据包的目标将数据包发送到不同的计算机网络。路由器就像互联网的交通警察；它们确保数据到达正确的网络。

• 交换机

  交换机连接网络设备。分组交换将数据包路由到正确的设备。

  这些设备将传出数据包发送给它们，然后它们将这些数据包路由。

• DNS

  Web 服务器是配备了高级处理能力的专用计算机。它们负责存储和向用户交付内容（网页、照片和视频）。此外，服务器还负责响应 DNS 查询并执行各种其他基本活动，以确保互联网保持运行。绝大多数服务器都存储在大型数据中心中，这些数据中心遍布世界各地。

互联网的历史

互联网的历史简述如下：

• 早期概念 (1960 年代) −

  • J.C.R. Licklider 和 Leonard Kleinrock 等学者在 1960 年代初首次设想了分散的计算机网络

  • 1969 年，美国国防部支持的高级研究计划局网络 (ARPANET) 成为第一个投入运行的分组交换网络。

• 协议的发展 (1970 年代) −

  • 1970 年代见证了重要的网络协议进步。Vinton Cerf 和 Robert Kahn 创建了 TCP/IP，以标准化网络数据传输。

  • Ray Tomlinson 设计了第一个电子邮件客户端和 SMTP 协议，增强了网络通信能力。

• 扩展和商业化 (1980 年代) −

  • 1980 年代见证了互联网的扩展。

  • 1986 年，国家科学基金会网络 (NSFNET) 成立，旨在连接遍布美国各地的教育和科研机构和组织。

  • 1989 年，蒂姆·伯纳斯-李推出了万维网 (WWW)，这是一个可以通过网络访问的超文本链接文档系统，彻底改变了互联网。

• 增长 (1990 年代) −

  • 1990 年代，互联网在商业 ISP 和图形浏览器推动下快速发展和商业化。

  • Mosaic、Netscape Navigator 和 Internet Explorer 等网络浏览器的引入提高了公众对互联网的可访问性。

  • 电子商务、网上银行和社交网站应运而生，改变了互联网在商业和社交互动中的作用。

• 移动互联网和社交媒体 (2000 年代 - 2010 年代) −

  • 智能手机和无线网络导致 2000 年代和 2010 年代移动互联网访问量的增加。

  • Facebook、Twitter 和 YouTube 成为受欢迎的在线平台，实现了全球通信和内容共享。

• 物联网 (IoT) 和未来趋势 (2010 年代 - 至今) −

  • 物联网 (IoT) 将日常物体和设备连接到互联网，从而实现新的应用程序和服务。

  • 人工智能、区块链和 5G 网络等新兴技术正在推动互联网创新和转型。

互联网的用途

在当今时代，互联网无处不在；以下是互联网的一些最常见用途。

• 通信 − 互联网允许使用电子邮件、消息应用程序、社交媒体和语音/视频通话进行即时联系。它使人们能够与世界各地的朋友、家人、同事和社区保持联系。

• 全天候信息访问 − 互联网提供对几乎任何主题的庞大信息库的访问。用户可以搜索新闻、研究论文、教程和教育资源，从而获取信息和有价值的见解。

• 娱乐 − 互联网提供大量的娱乐选择，包括在线提供的电影、电视、音乐和播客流媒体服务。社交媒体、在线游戏和数字艺术平台也丰富了互联网娱乐。

• 电子商务 − 网上购物彻底改变了零售业，让人们足不出户即可购物。电子商务平台提供丰富的选择、合理的价格以及简便的支付和交付方式。

• 教育 − 在线课程、虚拟教室和教学材料改变了教育。学生可以学习新技能、获得学位并参与学习，无论身在何处。

• 商业和创业 − 互联网的出现为企业提供了有效与客户互动、推广和销售其产品或服务以及促进在线交易的方式。此外，它还使企业家能够创办新企业，在网上商业平台上销售产品，并拓展国际市场。

• 社交网络 − Facebook、Twitter、Instagram 和 LinkedIn 等社交媒体平台使用户能够与他人互动、交换信息并参与讨论。社交网络已成为互联网交流和社区形成的重要组成部分。

• 医疗保健 − 互联网支持远程医疗、远程咨询以及获取健康信息和资源。患者可以通过网络预约、续药和寻求医疗建议，使医疗保健更加便捷易得。

• 政府服务 − 许多政府服务现已可以通过网络获取，例如报税、许可证申请、选民登记以及获取公共数据。电子政务举措改善了行政运作和公民参与。

互联网的优缺点

互联网的优点

互联网的使用日益增长，它以不同的方式为人们提供便利。互联网的一些显著优势包括：

• 沟通和信息共享媒介 − 互联网支持各种沟通方式，包括电子邮件、即时消息、社交媒体平台和 VoIP（互联网语音协议）服务，如 Skype 和 Zoom。这些解决方案允许个人和团体在不同地点实时或异步地进行沟通。

• 可访问性 − 互联网允许用户 24/7 全天候访问；它指的是个人随时随地连接和使用互联网的能力。

• 电子商务 − 在线购物和交易改变了商业模式。

  亚马逊、eBay 和阿里巴巴推动了全球电子商务的发展，PayPal 和 Stripe 等数字支付系统的使用使得在线进行安全交易成为可能。

• 政府服务 − 互联网改善了政府运营，并使居民更容易在线与政府互动，提高了服务质量，降低了成本，并提高了透明度。

• 娱乐和媒体 − 网络上提供了丰富的娱乐资源，包括流媒体服务，允许用户随时观看电影、电视剧、音乐和其他多媒体内容（例如 Spotify、Netflix 和 YouTube）。

• 社交网络 − 互联网对社会产生了深远的影响。它改变了人们的工作、学习和与世界互动的方式。它使世界各地的人们更容易见面和合作，但也引发了关于隐私、安全、虚假信息和数字鸿沟的担忧。

• 教育/学习 − 用户可以在互联网上访问经过充分研究的学科相关内容、视频讲座和在线教育资源。在线视频、讲座和笔记使学习方式更加多样化。

• 网上银行 − 互联网允许用户进行网上银行业务；它还提供移动应用程序，允许客户通过智能手机和平板电脑方便地执行与银行相关的任务或操作，进一步增强了可访问性和灵活性。

• 医疗保健 − 通过互联网提供的远程临床服务改善了患者获得高质量、经济高效的医疗保健的机会。创新的家庭健康设备使医生能够在无需昂贵的上门探访的情况下监控患者，并提供实时反馈。

• 经济发展/收入来源 − 互联网是当今时代良好的收入来源。它允许您在 Upwork、Freelancer 或 Fiverr 等自由职业平台上提供您的技能和服务。人们可以从事在线工作或在家工作，例如在线写作、平面设计、编程、数字营销等等，来赚取收入。

• 账单支付 − 它允许用户在线支付电费、税费、市政账单（如水费）等，并生成收据以供将来参考。此流程节省了大量时间，并为用户提供了便利。

• 旅游和旅行 − 互联网使生活变得更加便捷；它改变了旅游和旅行行业，使旅行者和企业受益。旅行者可以在网上查找目的地、景点、住宿和交通工具。旅游网站、博客、论坛和评论平台允许客户根据自己的兴趣和预算进行研究、阅读评论和计划假期。

总而言之，互联网持续快速发展，推动着创新，并重塑着人类生活的各个方面，引领着尖端技术的发展。

互联网的缺点

互联网除了有各种好处之外，也存在一些缺点。认识和解决这些缺点至关重要，以确保在最大限度地发挥其优势的同时，减轻潜在的危害。下面列出了一些最值得注意的缺点：

• 网络成瘾/浪费时间 − 网络成瘾不仅浪费时间，还会损害人们的心理健康、生产力和人际关系。

  社交媒体、网络游戏和其他网络活动会导致成瘾。

• 网络安全威胁/网络犯罪 − 网络安全问题包括黑客攻击、恶意软件、网络钓鱼和身份盗窃。安全措施不足可能会危及个人和财务数据。

• 隐私问题 − 在访问互联网期间，用户的隐私通常面临风险，因为企业会收集大量用户的信息用于定向广告和其他用途。恶意人士也可能未经许可访问个人信息。

• 错误信息和虚假新闻 − 错误信息和虚假新闻可以在互联网上传播，导致大量虚假信息误导人们。

  这对社会来说可能是一个严重的后果。

• 孤立和社会脱节 − 互联网连接着世界各地的人们，但也可能导致他们孤立，并减少面对面的互动；家庭关系的疏远是社会的一个重大担忧。

• 网络欺凌和骚扰 − 互联网的匿名性可能助长网络欺凌、骚扰和恶意评论。网络虐待的受害者可能会遭受长期的精神痛苦。

• 接触不适当内容 − 儿童可能会意外或有意地接触到年龄不适合的内容，包括暴力、色情内容、仇恨言论和暴力图像。这些内容不仅对儿童的身心健康产生负面影响，也对属于不同年龄组的其他人群产生负面影响。

• 网络捕食者 − 互联网的匿名性可以帮助捕食者在社交媒体、消息应用程序、论坛和游戏平台上锁定和利用儿童。

  捕食者可能会招募儿童进行性剥削、胁迫或其他形式的虐待。

• 分心和生产力下降 − 人们经常会被通知、电子邮件、社交媒体更新和其他始终存在的在线诱惑分散对重要工作的注意力。这降低了个人和职业的生产力和效率。

• 对技术的依赖 − 由于人们越来越依赖互联网和数字技术，因此他们更容易受到网络攻击、技术故障和基础设施中断等问题的影响。过度依赖技术的人也可能失去传统技能和知识。