计算机网络概述【概述】(3)

互联网/因特网的组成

因特网的组成

核心部分所体现的就是让结点能够彼此联通。
边缘部分就是资源所在,资源包括了硬件资源、软件资源和信息资源。

资源共享的两种方式是:
客户机服务器方式。C/S
对等方式。P2P

他们之间共同协作来完成整个网络互联的过程当中信息的共享。

边缘部分和核心部分

互联网的核心部分其实是通过路由器设备将不同的网络进行连通,所以也可以把互联网的核心部分称为联通子网,体现的是连通性。

边缘部分的主机可以是客户机,也可以是服务器,根据角色的不同,外层机器之间进行资源的共享,所以我们也把边缘部分称为资源子网。

互联网的构成:
核心部分 + 边缘部分
联通子网 + 资源子网

互联网的边缘部分

所有的资源都在边缘部分的主机上,下面给出的是边缘部分主机的通信方式。
互联网的边缘部分

那么我的计算机是什么角色呢?
一台计算机的角色取决于在这台计算机上正在运行的程序。

客户服务器方式

我们的PC机是不是网络当中的一台PC机呢?
现在这个时代,我们所购买的PC机必然具备网络功能,购买的PC机有网卡,网卡要正常工作,操作系统OS有对应的网卡驱动接口,网卡配合相应的驱动装在的操作系统的驱动接口,这样PC机就具备了上网的功能。

但是PC机具备了上网的功能,就一定是边缘部分的一台计算机吗?
不一定。
因为如果PC上我们使用绘图板软件是不是在上网呢?
我们使用QQ软件是不是在上网呢?

使用绘图板软件没有产生网络流量,所以使用绘图板软件的时候PC机只是本地计算机,不参与网络通信。

使用QQ软件产生网络流量,所以使用QQ软件的时候PC机是网络中边缘部分的计算机,参与网络通信。

我们把产生网络流量的计算机才成为网络中边缘部分的计算机。

浏览器只是一种特殊的客户端程序,浏览器和服务器之间的通信我们称为B/S。
B是浏览器browser。

一台计算机在边缘部分到底是客户机还是服务器呢?
如果计算机上面安装并且运行的是客户程序,那么这台计算机就是客户机。
如果计算机上面安装并且运行的是服务器程序,那么这台计算机就是服务器。

C/S方式的优点就是资源都集中在服务器上,所以对于服务器的管理如果到位的话,那么一切都不是问题。

C/S方式的缺点就是这台服务器可能会成为性能的瓶颈,使得服务器访问效率降低。也就是说当服务器访问非常集中的时候,服务器可能就会难以支撑而导致客户感觉到特别慢,用户体验就会特变差。

对等连接方式
只要在计算机上面安装P2P程序,那么这台计算机就是对等的主机。

什么样的程序算是P2P程序呢?
例如一款下载软件叫做电驴,通过电驴我可以一边下载别人的资源,然后下载的这一部分可以上传让别人去下载。

这种情况下不再是谁向谁提供服务,而是可以彼此相互的提供服务。

对等连接方式会缓解计算机的压力,不会像C/S那样把所有的压力都放在了服务器上,对等连接方式相当于把压力均摊了,为了更好的进行管理,P2P连接方式中也会有一个服务器,但是这个服务器是一个管理和监督的功能,就会弱化服务提供的效果。

对等连接方式也存在一些问题,例如:只要计算机安装了对应的软件就可以上传资料,这种情况下监管上传资料的压力就会比较大。如果是服务器,资源就可以被规定,就可以有针对性的进行监管。

互联网的核心部分

互联网的核心部分主要是用于联通,数据在这个过程当中已经被封装好了,那么我们需要在不同的网络之间进行数据的交换,交换分为下面三种交换方式。
互联网的核心部分

电路交换方式

电路交换方式源于语音通信。网络和通信往往是不分家的,网络和很多通信原理都有很共性的认知。

电路交换方式

电路交换面向连接:
电路交换面向连接

注意:
正在进行通话会一直占用资源,其他想要通信的设备就需要等待当前通信结束。

优点:一旦建立连接,就会占用所有通信资源。
缺点:其他想要通信的设备就需要等待当前通信结束。

网络通信的突发性比较强,网络是持续连接的,但是数据都是突发性的,而不是源源不断的。所以电路交换的思路在正常的网络通信当中适合于语音通信,并不是所有的场景都适合。所以通信领域比较适合使用电路交换,因为通信领域往往是连续的。

网络大部分数据是突发性的,语音通信绝大多数是连续的。
所以电路交换是一种数据交换方式,但是对于网络环境来说,不是很适用。

电路交换用到计算机当中的情况:
电路交换用到计算机当中的情况
小结:
电路交换适合于数据量很大的**实时性**传输:
核心路由器之间可以使用电路交换。

核心路由器之间的通信是连续性的。

分组交换方式

分组交换方式适合PC终端直接联网所用。
分组交换方式
我们把发送端的二进制数据叫做报文。
把报文分为一段一段的数据,在每一段数据之前加上一个首部。
这段数据加上首部就是分组。
整个网络通信的过程当中数据都是封装在分组当中,而分组的首部就像是信封一样,首部会保存有数据从哪里来,发送到哪里去等这些必要的信息。

分组就可以在网络中分别发送而不会互相影响。

接收端在收到分组之后,根据分组首部中提供详细的必要信息来进行分组数据重组,分组数据重组为一段完整的数据之后,分组的首部工作就完了,我们就把分组的首部舍弃掉。

就像我们发信,信封只有在发信传递的过程中会用到,但是到了接收端,读取信中内容的时候会把信封拆开。

分组交换方式的接收端

分组交换是无连接的,不需要建立连接。分组是直接转发到过程。

因特网中广泛使用到了分组交换的思想。

分组交换网示意图

H1 向 H5 发送数据的过程路由器的示意图:
H1->A->C->E->H5。
H1->A->B->E->H5。

H2 向 H6 发送数据的过程:
H2->B->E->H6。
H2->B->D->E->H6。

我们可以看到,H1向H5发送数据,H2向H6发送数据都会用到B->E段。

B->E段并不是共享的,只要这段不冲突,不同的通信都可以占用,所以分组交换当中不需要霸占资源,只是通信需要用到的时候保证不与其他通信冲突即可,这种方式称为分段占用。只是要求满足正在占用的时候不与其他通信产生冲突。但是一旦这一段的占用完成之后就会进行释放,别的通信就可以使用。

那么这个过程中分组如何的变化,如果确定当前这段链路可不可以用,路由器就起到了非常至关重要的效果。
路由器中会有一张表,我们称之为路由转发表:
路由转发表

分组交换的总结
高效
强调对于信道的逐段占用,逐段占用我们可以很方便的动态分配传输过程中所用到的信道资源。占用信道进行数据传输之后对于信道进行释放,其他通信的分组就可以使用信道进行数据传输。

灵活
以分组为单位各自传输互不影响,并且如果有一段比较堵,其他分组可以绕道而行。只要最终传输到了接收端即可。

迅速
分组交换相对于电路交换进行比较,不需要事先建立连接,不需要等待建立连接的过程,有数据就会直接发送。就像发送QQ消息,我们就不需要知道对方是否在等待接收,有消息直接发送即可。但是打电话必须等待对方接通建立连接之后才能发送数据。

可靠
我们可以使用可靠的网络协议来实现可靠性。分组交换的过程中,当有可靠性需要的时候,例如可以借助传输层的TCP协议和网络层进行相互配合来实现可靠。

时延
每一个分组都有首部,首部会存储一些必要的信息,对于首部的信息进行读取和分析,对于首部所需要的动作进行合理的安排,就会出现时延。
当一个路由器收到多组分组之后就需要进行排队,也会出现时延。

开销
对于数据进行分组,每一组都有一个首部,这都是额外的开销,里面必不可少的控制信息也就造成了首部的开销。

报文交换方式

报文交换方式

报文交换方式的应用场合并不多,并且不需要建立连接,只需要灵活的传输。
报文交换方式会直接发送报文,而不是分组。
所以报文交换方式是报文整体向外发送,分组交换方式就是把报文分为若干段每一段加上首部向外发送。
所以报文最小封装为一个分组,也可以有多个分组。

数据传输过程中的思路比较像。

三种交换方式的比较

报文交换的时延往往比较长:
三种交换方式的比较