第六章 Internet基础
一、教学目标：
1. 了解Internet的发展历史
2. 掌握Internet的基本功能
3. 掌握Internet的组成
4. 掌握Internet的地址和域名服务
5．了解Internet的接入方式
二、教学重点、难点
Internet的地址和域名服务
三、技能培训重点、难点
配置Internet的域名服务器，认识Internet的接入方式
四、教学方法
教师讲解、演示，学生思考、记忆；教师提问
五、教具使用
计算机一台、多媒体幻灯片演示
六、教学内容与过程
导入：
提问学生家中有无计算机、计算机以怎样的方式接入Internet。
引导学生思考、回答并相互补充。
教师总结归纳Internet的组成，域名及接入方式。
讲授新课：（多媒体幻灯片演示或板书）
????? 第六章 Internet基础
??????? 6．1? Internet概述
Internet 的全称是InterNetwork，中文称为国际互联网。Internet是集现代计算机技术、通讯技术于一体的全球性计算机互联网，它是由世界范围内各种大大小小的计算机网络相互连接而成的全球性计算机网络。
6．1．1．Internet的产生与发展
Internet是由美国的军事网络ARPANET发展而来的。
??????????? 1991年，时任美国国会参议员的戈尔率先提出建立“信息高速公路”的设想。从1994年开始，Internet开始由以科研教育服务为主向商业性计算机网络转变。1994年11月，美国网景公司推出了其划时代的产品——Internet浏览器Netscape Navigator 1.0，这又一次极大方便了人们在网上的搜索和浏览，因而激起了一次用户上网的高潮。1995年美国国家科学基金会宣布，不再向Internet提供资金，Internet从此完全走上了商业化的道路。1996和1997年，由于各国对网络基础设施建设投入的加大，Internet在全球的拓展更加迅猛。经过30年的发展，Internet已经成为连通世界上几乎所有国家、数千万台主机和数亿用户的网际网。
6．1．3．Internet的特点
（1）Internet是开放的
（2）Internet对用户是透明的
（3）Internet是一种自律的、自我管理和自我发展的网络
（4）Internet的服务方式是采用客户机/服务器的工作模式
（5）Internet是一种交互式的信息传播媒体
6．1．4．Internet在中国的发展
早在1986年，中国的有关学术部门就开始努力将Internet引入中国，1994年5月19日，中国科学院高能物理所成为第一个正式接入Internet的中国大陆机构。此后中国教育和科研计算机网（CERNET）、中国科技网（CSTNet）、中国公用计算机互联网（CHINANET）、中国金桥信息网（CHINAGBN）相继连入Internet，并于1997年，实现了这四个互联网络的互连互通。自2008年起，我国网民数量始终据全球第一位。
?????????????????????? 6．2? Internet的功能
Internet的主要功能有：电子邮件服务、文件传输、远程登录、万维网服务等。
6．2．1．电子邮件服务
电子邮件简称E-mail（Electronic Mail），它利用计算机的存储、转发原理，克服时间、地理上的差距，通过计算机终端和通信网路进行文字、声音、图像等信息的传递。是Internet为用户提供的最基本的服务，也是Internet上最广泛的应用之一。
电子邮件系统采用了简单邮件传输协议SMTP（Simple Mail Transfer Protocol），它可以保证不同类型的计算机之间电子邮件的传送。
6．2．2．文件传输服务（FTP）
文件传输服务器允许Internet上的用户将一台计算机上的文件传送至另一台计算机上。它是广大用户获得丰富的Internet资源的重要方法之一。人们常见的Microsoft Internet Explore浏览器就可以实现文件传输功能。
Internet上这一功能的实现是由TCP/IP协议簇中的文件传输协议FTP（File Transfer Protocol）支持的。
6．2．3．远程登录
在Internet中，用户可以通过远程登录使自己成为远程计算机的终端，然后在它上面运行程序，或使用它的软件和硬件资源。这是Internet上用途非常广泛的一项基本服务。
为了达到这个目的，人们开发了远程终端协议，即Telnet协议。Telnet协议是TC/IP协议的一部分，它精确地定义了远程登录客户机与远程登录服务器之间的交互过程。
6．2．4．万维网服务
万维网WWW（World Wide Web）是一种交互式图形接口的Internet服务，简称Web或3W，WWW采用的是客户机/服务器的工作模式，具有强大的信息连接功能，目前是Internet上增长最快的网络信息服务，也是Internet上最方便和最受用户欢迎的信息服务类型。
有这样几个基本概念：
（1）超文本与超媒体
（2）超文本标注语言HTML与超文本传输协议HTTP
（3）URL与信息定位
6．2．5．即时通讯
即时通讯就是近年来增长较快的Internet应用之一。
即时通讯（Instant Messenger，简称IM），是指能够即时发送和接收互联网消息等的业务。自1998年面世以来，特别是近几年的迅速发展，即时通讯的功能日益丰富，逐渐集成了电子邮件、博客、音乐、电视、游戏和搜索等多种功能。即时通讯不再是一个单纯的聊天工具，它已经发展成集交流、资讯、娱乐、搜索、电子商务、办公协作和企业客户服务等为一体的综合化信息平台，位列网络应用使用率首位。它是一种使人们能在网上识别在线用户并与他们实时交换消息的技术，被很多人称为电子邮件发明以来最好的在线通讯方式。即时通讯和电子邮件的最大区别在于在于即时通讯无需等待，即它的交流是即时的。即时通讯服务借助于即时通讯软件提供了状态信息的特性──显示联络人名单，联络人是否在在线与能否与联络人交谈。
按应用领域，即时通讯可分为个人即时通讯（如QQ、雅虎通、网易POPO、新浪UC、百度HI等）、商务即时通讯（如淘宝网的阿里旺旺）、企业即时通讯等。
6．2．6．云计算
所谓云计算(Cloud Computing)，是一种基于互联网的、通过虚拟化方式共享资源的计算模式，存储和计算资源可以按需动态部署、动态优化、动态收回。在远程的数据中心里，成千上万台电脑和服务器连接成一片电脑云。因此，云计算甚至可以让你体验每秒10万亿次的运算能力,用户通过个人终端（电脑、手机等）接入数据中心，仅负责数据输入和读取，而将庞杂的处理工作交给“云”来处理。
云计算是分布式处理(Distributed Computing)、并行处理(Parallel Computing)和网格计算(Grid Computing)的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。它在本质上是一种更加灵活、高效、低成本、节能的信息运作的全新方式，是自互联网革命以来IT产业最深刻的变革，也是信息技术长期发展和积累的结果。借助基于互联网的一系列创新技术，存储、计算、软件、管理、网络、信息等各类资源以服务的形式实现虚拟化、即时定制、面向应用、灵活的相互组合，直接满足用户的各种现实需求。
云计算公认最大的挑战之一是安全与隐私问题。云计算是继PC、互联网之后信息技术发展的最新趋势。目前云计算产业总体仍处于起步阶段，技术标准、商业模式等都还有待进一步探索。
6．3? Internet 的组成
6．3．1．Internet的基本结构
互联网的结构是多层网络群体结构，一般是由三层网络构成的：
（1）主干网：主干网是Internet的最高层，它是Internet的基础和支柱网层。
（2）中间层网：中间层网是由地区网络和商业用网络构成的。
（3）底层网：底层网处于Internet的最下层，主要是由各科研院所、大学及企业的网络构成。
6．3．2．Internet的结构特点
（1）对用户隐藏网间连接的低层节点；
（2）不指定网络互连的拓扑结构；
（3）能通过中间网络收发数据；
（4）用户接口独立于网络，即建立通信和传达数据的一系列操作与低层网络技术和信宿机无关，只与高层协议有关。
6．3．3．Internet服务商提供的服务类型
（1）Internet接入服务
（2）Internet系统集成服务
（3）从事数据库及各种类型的信息方面的服务
6．3．4．Internet服务商的主要技术应用
?????????????? (1). 各种Internet接入技术
(2). 设备保障
(3). 计费系统
(4). 技术支持和咨询体系
6．4? Internet地址和域名服务
Internet上的计算设备或主机通过具有唯一性的网络地址来标识自己，Internet上的网络地址有两种表示形式：IP地址和域名。
6．4．1．IP地址的地址管理
?????????????? ?1．IP地址的含义
所谓IP地址就是IP协议为标识主机所使用的地址，它是32位的无符号二进制数，分为4个字节，以X．X．X．X表示，每个X为8位，对应的十进制取值为0~255。IP地址又分为网络地址和主机地址两部分，其中，网络地址用来标识一个物理网络，主机地址用来标识这个网络中的一台主机。
2. IP地址的分类
??????????????? IP地址分成为五类，即A类到E类，如图6-1所示。
| 0 | 1 | 2 | 3 | 8 | 16 | 24 | 31 | |||||||||||||||||||||||||
| A类 | 0 |
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| B类 | 1 | 0 |
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| C类 | 1 | 1 | 0 |
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| D类 | 1 | 1 | 1 | 0 | 多目地址 | |||||||||||||||||||||||||||
| E类 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 留待后用 | ||||||||||||||||||||||||||
图6-1五类IP地址
常用的A类、B类和C类地址都由两个字段组成，即：
（1）网络地址字段net-id
A类、B类和C类地址的网络地址字段分别为1、2和3个字节长，在网络地址字段的最前面有1~3bit的类别比特，其数值分别规定为0、10、110，用以标识A、B、C三类IP地址的类别。
（2）主机地址字段host-id
A类、B类和C类地址的主机地址字段分别为3、2和1个字节长。
根据上述规则，我们可以归纳出A、B、C三类IP地址的定义如下。
（1）A类IP地址
网络地址长度有7位，因此允许有126（27-2）个不同的A类网络（网络地址为0表示本地网络，127保留作为诊断用）。主机地址长度有24位，表示每个A类网络中可包含16,777,214（224-2）台主机。A类IP地址结构适用于有大量主机的大型网络。A类IP地址范围为1.0.0.0~127.255.255.255。
（2）B类IP地址
网络地址长度为14（16-2）位，则允许有16,384（214）个不同的B类网络。主机地址为16位，因此每个B类网络可以包含65,534（216-2）台主机。B类IP地址的范围是128.0.0.0~191.255.255.255。B类地址一般分配给中等规模主机数的网络使用，如一些国际性大公司与政府机构等。
（3）C类IP地址
网络地址长度为21（24-3）位，允许有2,097,152（221）个不同的C类小型网络。主机地址为8位，因此每个C类网络可以包含254台主机。C类IP地址范围是192.0.0.0~233.255.255.255。C类IP地址一般分配给小型的局域网使用，如一些小公司及普通的研究机构。
D类IP地址是组播地址，不用于标识网络，它的范围包括244.0.0.0~239.255.255.255。主要是留给Internet体系结构委员会IAB（Internet Architecture Board）使用。
E类IP地址暂时保留已备将来使用，它的范围是244.0.0.0~255.255.255.255。
3．特殊IP地址
主机地址全为0：该地址不分配给单个主机，而是指网络本身。
主机地址全为1：定向广播地址。
网络地址全为1：回送地址，用于网络软件测试和本地机进程间通信。
255．255．255．255：本地网络广播。
0．0．0．0：本网主机。
6．4．2．子网掩码和子网划分
1.利用子网掩码标识网络地址
子网掩码也是一组32位二进制数字，它和IP地址配合，主要作用是声明IP地址的哪些位属于网络地址，哪些位属于主机地址。
从IP地址的结构中可知，IP地址由网络地址和主机地址两部分组成。对于某一主机的IP地址如192.168.0.1，网络上的其它设备怎样知道它的哪些位属于网络地址，哪些属于主机地址呢？这就要靠子网掩码来告知。子网掩码是这样做的：子网掩码的长度也是32位，其表示方法与IP地址的表示方法一致。其特点是，它的32位二进制分为两部分，第一部分全部为“1”，而第二部分则全部为“0”。子网掩码中为“1”的部分，对应的IP地址的位表示网络地址，子网掩码中为“0”的部分，对应的IP地址的位表示主机地址。
由网络的划分方法，A、B、C三类网络具有默认的子网掩码。A类地址的默认子网掩码为255.0.0.0，B类地址的默认子网掩码为255.255.0.0，而C类地址的默认子网掩码为255.255.255.0。
子网掩码的工作过程为，将32位的子网掩码与IP地址进行二进制的逻辑“与”（AND）运算，得到的便是网络地址。将子网掩码取反后与IP地址进行二进制的逻辑“与”（AND）运算，得到的便是主机地址。
TCP/IP协议利用子网掩码机制判断目标主机是位于本地网络还是远程网络，这可以减少的网络上的通信量。同一网络中主机间的通信被制在网络内部，只有不同网络的主机相互通信时，才在路由器的管理控制下进行跨网转发。
2. 利用子网掩码划分子网
子网掩码的另一作用是划分子网。
在局域网的管理中，经常会遇到和下面的例子相似的情况：某单位采用了两个C类地址，每个C类网络只有20台主机，由于C类地址最多可以拥有254台主机，这样无疑造成了网络地址的浪费。或者，您只有一个C类地址，但希望将单位的若干个部门分别进行管理。这时候，就需要对网络进行子网划分了。子网掩码机制提供了子网划分的方法。
子网划分的作用是：
划分子网，就是在IP地址中增加表示网络地址的位数，同时减少表示主机地址的位数。
6．4．3．Ipv4和Ipv6
随着因特网的爆炸式增长，IPv4获得了巨大的成功。影响IPv4继续使用的一个最大问题是，随着应用范围的扩大——特别是IP地址不再只是由计算机使用，越来越多的其他电子设备也在使用IP地址——IPv4暴露出了越来越多的缺陷，最突出的是IP地址资源即将耗尽，尤其是数字终端、信息家电的出现加快了这一进程。
由于人们意识到了IPv4这一缺陷，在90年代初就着手IP协议的升级工作，其中具有标志性意义的是IETF（互联网工程任务组）1998年12月发布的RFC 2460——网际协议第6版技术规范（Internet Protocol，Version 6 Specification）。许多国家纷纷把Ipv6技术的研究作为未来网络发展的重要课题，在研发规划中均采用Ipv6协议作为网络的核心协议。许多计算机厂商和网络公司也在开展Ipv6的研究实施工作。
Ipv6具有许多新的优点，它的最大特征是IP地址从32位变为128位。原先的IPv4地址以“192.168.209.131”（点分十进制）的形式表示，而IPv6地址的表现方式类似于：ABCD:EF98:7654:3210:ABCD:EF98:7654:3210（点分十六进制），显而易见，地址容量大为增加。Ipv6能够为所有使用IP地址的设备提供足够多的IP地址（Ipv4的设计者当初也这么认为）：IPv6的地址总数大约有3.4×1038个，平均到地球表面上来说，每平方米将获得6.5×1023个地址。
使用Ipv6代替Ipv4，必须对构成现有网络基础的软件和硬件进行一系列重大的修改，类似这样的问题使得从Ipv4到Ipv6的过渡过程极其复杂，有的专家认为这一过渡期大约需要十年，其间Ipv4和Ipv6会共同存在，但无论如何，Ipv6代替Ipv4是一个必然的结果。
6．4．4．Internet的域名服务（DNS）
DNS包含两方面的内容：一是主机域名的管理，另一个是主机域名与IP地址之间的映像。域名系统DNS采用了层次化、分布式、面向客户机/服务器模式的名字管理来代替原来的集中管理，并允许命名管理者在较低的结构层次上管理他们自己的名字。
通常Internet主机域名的一般结构为：主机名·三级域名·二级域名·顶级域名。
1. DNS概念
早期的Internet规模较小，主机名字管理由Internet的网络信息中心NIC集中完成，采用一种无层次名字命名机制。Internet NIC维护一个名为hosts.txt的文件，该文件中包含了所有主机的信息及每台主机名字到IP地址的映射，NIC根据网络的变化不断改动文件hosts.txt，并定期向全网络传递。
随着Internet的规模不断扩大，网络节点的增加，主机命名冲突的可能性不断增加，保持主机命名的唯一性变得越来越困难。为了解决问题，Internet管理机构提出了一个新系统的设计思想，并于1984年公布，这就是域名系统DNS。
DNS采用了层次化、分布式、面向客户机/服务器模式的名字管理来代替原来的集中管理，并允许命名管理者在较低的结构层次上管理他们自己的名字。这样就可以把名字空间划分得足够小，由不同的组织进行分散管理，使名字管理更加灵活、方便。
2. DNS域名的层次管理
DNS的分层管理机制使它形成了一个规则的树型结构的名字空间，如图6-2所示。
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Root |
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gov |
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com |
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edu |
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cn |
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ibm |
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dc |
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vnet |
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microsoft |
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mit |
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com |
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edu |
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nju |
|
nac |
?
图6-2? Internet 的域名结构示意图
3. DNS域名结构
通常Internet主机域名的一般结构为：主机名·三级域名·二级域名·顶级域名。
Internet的顶级域名由Internet网络协会负责网络地址分配的委员会进行登记和管理，它还为Internet的每一台主机分配唯一的IP地址，全世界现有三个大的网络信息中心：位于美国的Inter NIC，负责美国及其它地区；位于荷兰的RIPE-NIC，负责欧洲地区；位于日本的APNIC，负责亚太地区。
顶级域名有两种主要的模式：组织模式和地域模式。如下表，前八个域名属于组织模式，最后一个域属于地域模式。组织模式是按管理组织的层次结构来划分域，产生的域名就是组织性域名。地域模式是按国家地理区域来划分域名，用两个字符的国家代码表示主机所在的国家和地区。例如，“cn”代表中国，“ca”代表加拿大等。
4. 中国的域名体系
除了顶级域名，各个国家有权决定如何进一步划分域名。大部分国家都按组织模式再进行划分。
中国在国际互联网络信息中心（InterNIC）正式注册并运行的顶级域名是“cn”，中国互联网络信息中心（CNNIC）工作委员会在国务院信息办的授权和领导下，负责管理和运行中国顶级域名cn.。
中国互联网络的二级域名分为“类别域名”和“行政域名”两类。“类别域名”是纵向域名，表示各单位的组织机构，全国各单位都可作为三级域名登记在相应二级域名下；行政域名”是横向域名，使用四个直辖市和各省（自治区）的名称缩写，各直辖市、省（自治区）所属单位可以在其下建立三级域名。
5．域名解析
虽然字符型的主机域名比数字型的IP地址更容易记忆，但在通信时必须将其映像成能直接用于TCP/IP协议通信的数字型IP地址。这个将主机域名映像为IP地址的过程叫域名解析。
域名解析有两个方向：从主机域名到IP地址的正向解析、从IP地址到主机域名的反向解析。TCP/IP中通过两个协议来与之对应：地址解析协议ARP（Address Resolution Protocol）和反向地址解析协议RARP（Reverse Address Resolution Protocol）。域名的解析是由一系列的域名服务器DNS来完成的。域名服务器实际是运行在指定的主机上的软件，能够完成从域名到IP地址的映射。
6．中文域名
中文域名是含有中文的新一代域名，也是符合国际标准的一种域名体系，使用上和英文域名近似。目前我国域名体系中共设置了“cn”和“中国”、“公司”、“网络”3个中文顶级域名，在这4个顶级域名下都可以申请注册中文域名。
6．5? Internet接入方式
6．5．1．使用调制解调器拨号方式
调制解调器是一种信号转换装置，它可以把计算机的数字信号调制成通信线路的模拟信号，再将通信线路的模拟信号解调回计算机的数字信号，其作用是将计算机与公用电话线相连接，使得现有网络系统以外的计算机用户，能通过拨号方式利用公用电话网访问计算机网络系统。从而实现个人计算机与ISP（Internet接入服务商，Internet Server Provider）的互相通信。
按调制解调器与计算机连接方式可分为内置式和外置式；
按调制解调器的传输能力不同，有低速和高速之分。
调制解调器拨号上网是最原始、也是生命力最长的一种方式，虽然这种方式速率很低，但当远程用户访问本地网时，仍是切实可行的方案。
6．5．2．使用ISDN
ISDN（Integrated Service Digital Network）的中文名称是综合业务数字网，俗称“一线通”。它除了可以用打电话，还可以提供诸如可视电话、数据通信、会议电视等多种业务，从而将电话传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理，这也就是“综合业务数字网”名字的来历。
6．5．3．使用DDN专线
DDN专线将数字通信技术、计算机技术、光纤通信技术以及数字交叉连接技术等有机地结合在一起，提供了一种高速度、高质量、高可靠性的通信环境，为用户规划、建立自己安全、高效的专用数据网络提供了条件，因此，在多种Internet的接入方式中深受广大客户的青睐。
DDN专线向用户提供的是半永久性的数字连接，沿途不进行复杂的软件处理，因此延时较短，避免了传统的分组网中传输协议复杂、传输时延大且不固定的缺点。
6．5．4．使用ADSL
随着交互式多媒体应用逐渐成为现实，网络吞吐量的要求也越来越大。现在，使用ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line ,非对称数字用户线）技术，通过一条电话线，用户可以比普通Modem快一百倍的速率浏览因特网，并可以享受到先进的数据服务，如视频会议、视频点播、网上音乐、网上电视、网上MTV等。
6．5．5．使用Cable Modem
Cable Modem又称为线缆调制解调器，简称CM。用户可以通过CM连接有线电视宽带网（即HFC，光纤同轴混合网络）接入有线电视数据网，有线电视数据网再和Internet宽带相连，就可以在家中高速接入Internet网。用户除了可以利用该网络进行传统的信息浏览、信息下载与发布外，还可以享受视频点播（VOD）、音频点播等服务。
Cable Modem的一个显著优点在于使用Cable Modem上网不需要另外布线。有线电视公司利用各家各户的有线电视电缆，可以传送原有的电视节目和Internet数据，用户在看电视的时候可以同时上网，这样既可以避免因为拨号上网占用电话线而带来的烦恼，又可以在看电视的同时享受宽带带来的乐趣。
6．5．6．通过局域网接入
通过局域网接入因特网，一般就是使用高速以太网接入。由于以太网已经成功的将速率提升到1Gb/s甚至是10Gb/s，并且由于采用光纤传输，其所覆盖的地理范围也在逐步扩展，因此人们开始使用以太网进行宽带接入。它是用光缆和双绞线对小区进行综合布线，通常用户会获得10M以上的共享带宽，速度优势明显。考虑到LAN接入方式的扩展性比较好，随着用户增多，可以根据需求升级到100M以上。
当今时代已经进入信息时代，及时获得和掌握信息时非常重要的，全球最大的互联网Internet，为人们获取信息提供了最快、最简单有效的通道，Internet已经成为人们日常学习、生活的必备工具，因此学习和了解Internet的技术和应用是非常必要的。本章主要讲述了Internet的基础知识和应用技术，通过本章的学习，了解Internet的功能，包括电子邮件服务、文件传输服务、远程登录、万维网服务；掌握Internet的基本概念，如IP地址、DNS域名系统、子网掩码等；熟练掌握Internet的几种接入方式，包括拨号上网、专线上网等，并了解网吧构建的一般方案。
1. 简述Internet的发展历程
2. Internet的功能主要有哪几种？
3. 为什么说Internet是开放的？
4. 请用图示说明Internet的基本结构？
5. 简述Internet服务商提供的服务类型。
6. 简述网吧局域网构建的基本过程。
7. 请解释IP地址和域名地址的关系。
8. 请简述DNS域名的层次管理机制。
9. 中国的域名体系按什么来进行组织管理？
10. 常见的Internet接入方式有哪几种？