計算機網絡概述【概述】(3)

互聯網/因特網的組成

因特網的組成

核心部分所體現的就是讓結點能夠彼此聯通。
邊緣部分就是資源所在,資源包括了硬件資源、軟件資源和信息資源。

資源共享的兩種方式是:
客戶機服務器方式。C/S
對等方式。P2P

他們之間共同協作來完成整個網絡互聯的過程當中信息的共享。

邊緣部分和核心部分

互聯網的核心部分其實是通過路由器設備將不同的網絡進行連通,所以也可以把互聯網的核心部分稱爲聯通子網,體現的是連通性。

邊緣部分的主機可以是客戶機,也可以是服務器,根據角色的不同,外層機器之間進行資源的共享,所以我們也把邊緣部分稱爲資源子網。

互聯網的構成:
核心部分 + 邊緣部分
聯通子網 + 資源子網

互聯網的邊緣部分

所有的資源都在邊緣部分的主機上,下面給出的是邊緣部分主機的通信方式。
互聯網的邊緣部分

那麼我的計算機是什麼角色呢?
一臺計算機的角色取決於在這臺計算機上正在運行的程序。

客戶服務器方式

我們的PC機是不是網絡當中的一臺PC機呢?
現在這個時代,我們所購買的PC機必然具備網絡功能,購買的PC機有網卡,網卡要正常工作,操作系統OS有對應的網卡驅動接口,網卡配合相應的驅動裝在的操作系統的驅動接口,這樣PC機就具備了上網的功能。

但是PC機具備了上網的功能,就一定是邊緣部分的一臺計算機嗎?
不一定。
因爲如果PC上我們使用繪圖板軟件是不是在上網呢?
我們使用QQ軟件是不是在上網呢?

使用繪圖板軟件沒有產生網絡流量,所以使用繪圖板軟件的時候PC機只是本地計算機,不參與網絡通信。

使用QQ軟件產生網絡流量,所以使用QQ軟件的時候PC機是網絡中邊緣部分的計算機,參與網絡通信。

我們把產生網絡流量的計算機才成爲網絡中邊緣部分的計算機。

瀏覽器只是一種特殊的客戶端程序,瀏覽器和服務器之間的通信我們稱爲B/S。
B是瀏覽器browser。

一臺計算機在邊緣部分到底是客戶機還是服務器呢?
如果計算機上面安裝並且運行的是客戶程序,那麼這臺計算機就是客戶機。
如果計算機上面安裝並且運行的是服務器程序,那麼這臺計算機就是服務器。

C/S方式的優點就是資源都集中在服務器上,所以對於服務器的管理如果到位的話,那麼一切都不是問題。

C/S方式的缺點就是這臺服務器可能會成爲性能的瓶頸,使得服務器訪問效率降低。也就是說當服務器訪問非常集中的時候,服務器可能就會難以支撐而導致客戶感覺到特別慢,用戶體驗就會特變差。

對等連接方式
只要在計算機上面安裝P2P程序,那麼這臺計算機就是對等的主機。

什麼樣的程序算是P2P程序呢?
例如一款下載軟件叫做電驢,通過電驢我可以一邊下載別人的資源,然後下載的這一部分可以上傳讓別人去下載。

這種情況下不再是誰向誰提供服務,而是可以彼此相互的提供服務。

對等連接方式會緩解計算機的壓力,不會像C/S那樣把所有的壓力都放在了服務器上,對等連接方式相當於把壓力均攤了,爲了更好的進行管理,P2P連接方式中也會有一個服務器,但是這個服務器是一個管理和監督的功能,就會弱化服務提供的效果。

對等連接方式也存在一些問題,例如:只要計算機安裝了對應的軟件就可以上傳資料,這種情況下監管上傳資料的壓力就會比較大。如果是服務器,資源就可以被規定,就可以有針對性的進行監管。

互聯網的核心部分

互聯網的核心部分主要是用於聯通,數據在這個過程當中已經被封裝好了,那麼我們需要在不同的網絡之間進行數據的交換,交換分爲下面三種交換方式。
互聯網的核心部分

電路交換方式

電路交換方式源於語音通信。網絡和通信往往是不分家的,網絡和很多通信原理都有很共性的認知。

電路交換方式

電路交換面向連接:
電路交換面向連接

注意:
正在進行通話會一直佔用資源,其他想要通信的設備就需要等待當前通信結束。

優點:一旦建立連接,就會佔用所有通信資源。
缺點:其他想要通信的設備就需要等待當前通信結束。

網絡通信的突發性比較強,網絡是持續連接的,但是數據都是突發性的,而不是源源不斷的。所以電路交換的思路在正常的網絡通信當中適合於語音通信,並不是所有的場景都適合。所以通信領域比較適合使用電路交換,因爲通信領域往往是連續的。

網絡大部分數據是突發性的,語音通信絕大多數是連續的。
所以電路交換是一種數據交換方式,但是對於網絡環境來說,不是很適用。

電路交換用到計算機當中的情況:
電路交換用到計算機當中的情況
小結:
電路交換適合於數據量很大的**實時性**傳輸:
核心路由器之間可以使用電路交換。

核心路由器之間的通信是連續性的。

分組交換方式

分組交換方式適合PC終端直接聯網所用。
分組交換方式
我們把發送端的二進制數據叫做報文。
把報文分爲一段一段的數據,在每一段數據之前加上一個首部。
這段數據加上首部就是分組。
整個網絡通信的過程當中數據都是封裝在分組當中,而分組的首部就像是信封一樣,首部會保存有數據從哪裏來,發送到哪裏去等這些必要的信息。

分組就可以在網絡中分別發送而不會互相影響。

接收端在收到分組之後,根據分組首部中提供詳細的必要信息來進行分組數據重組,分組數據重組爲一段完整的數據之後,分組的首部工作就完了,我們就把分組的首部捨棄掉。

就像我們發信,信封只有在發信傳遞的過程中會用到,但是到了接收端,讀取信中內容的時候會把信封拆開。

分組交換方式的接收端

分組交換是無連接的,不需要建立連接。分組是直接轉發到過程。

因特網中廣泛使用到了分組交換的思想。

分組交換網示意圖

H1 向 H5 發送數據的過程路由器的示意圖:
H1->A->C->E->H5。
H1->A->B->E->H5。

H2 向 H6 發送數據的過程:
H2->B->E->H6。
H2->B->D->E->H6。

我們可以看到,H1向H5發送數據,H2向H6發送數據都會用到B->E段。

B->E段並不是共享的,只要這段不衝突,不同的通信都可以佔用,所以分組交換當中不需要霸佔資源,只是通信需要用到的時候保證不與其他通信衝突即可,這種方式稱爲分段佔用。只是要求滿足正在佔用的時候不與其他通信產生衝突。但是一旦這一段的佔用完成之後就會進行釋放,別的通信就可以使用。

那麼這個過程中分組如何的變化,如果確定當前這段鏈路可不可以用,路由器就起到了非常至關重要的效果。
路由器中會有一張表,我們稱之爲路由轉發表:
路由轉發表

分組交換的總結
高效
強調對於信道的逐段佔用,逐段佔用我們可以很方便的動態分配傳輸過程中所用到的信道資源。佔用信道進行數據傳輸之後對於信道進行釋放,其他通信的分組就可以使用信道進行數據傳輸。

靈活
以分組爲單位各自傳輸互不影響,並且如果有一段比較堵,其他分組可以繞道而行。只要最終傳輸到了接收端即可。

迅速
分組交換相對於電路交換進行比較,不需要事先建立連接,不需要等待建立連接的過程,有數據就會直接發送。就像發送QQ消息,我們就不需要知道對方是否在等待接收,有消息直接發送即可。但是打電話必須等待對方接通建立連接之後才能發送數據。

可靠
我們可以使用可靠的網絡協議來實現可靠性。分組交換的過程中,當有可靠性需要的時候,例如可以藉助傳輸層的TCP協議和網絡層進行相互配合來實現可靠。

時延
每一個分組都有首部,首部會存儲一些必要的信息,對於首部的信息進行讀取和分析,對於首部所需要的動作進行合理的安排,就會出現時延。
當一個路由器收到多組分組之後就需要進行排隊,也會出現時延。

開銷
對於數據進行分組,每一組都有一個首部,這都是額外的開銷,裏面必不可少的控制信息也就造成了首部的開銷。

報文交換方式

報文交換方式

報文交換方式的應用場合並不多,並且不需要建立連接,只需要靈活的傳輸。
報文交換方式會直接發送報文,而不是分組。
所以報文交換方式是報文整體向外發送,分組交換方式就是把報文分爲若干段每一段加上首部向外發送。
所以報文最小封裝爲一個分組,也可以有多個分組。

數據傳輸過程中的思路比較像。

三種交換方式的比較

報文交換的時延往往比較長:
三種交換方式的比較