1.4 因特网的组成

1.4 因特网的组成

1.4.1 功能划分

因特网的拓扑结构虽然非常复杂，并且在地理上覆盖了全球，但从功能上看。可以划分为以下两部分。

• 边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频)和资源共享。
  边缘部分中的主机，可以是台或电脑或大型服务器，也可以是笔记本、平板电脑。可以是智能手机、智能手表。物联网智能硬件：智能摄像头等
• 核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)。
  

1.4.2边缘部分

1、处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机。这些主机又称为端系统(endsystem)。
2、“主机A和主机B 进行通信”，实际上是指：“运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的另一个程序进行通信”。
3、即“主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信”。或简称为“计算机之间通信”
4、在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：

• 客户服务器方式（C/S方式），即Client/Server方式。
  ○客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。
  ○客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。
  ○客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。
  
  ○客户程序必须知道服务器程序的IP地址，不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。
  ○服务器程序不需要知道客户程序的IP地址，但是系统需要不断的运行着，并且需要有强大的硬件和高级的操作系统支持。
• 对等方式（P2P方式），即Peer-to-Peer方式
  ○对等连接(peer-to-peer，简写为P2P)是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。
  ○只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。
  ○双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档
  
  ○等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。
  ○例如主机C请求D的服务时，C是客户，D是服务器。但如果C又同时向F提供服务，那么C又同时起着服务器的作用。
  ○P2P网络技术的特点体现在以下几个方面：
• 非中心化：网络中的资源和服务分散在所有节点上，信息的传输和服务的实现都直接在节点之间进行，可以无需中间环节和服务器的介入，避免了可能的瓶颈
• 健壮性：P2P架构天生具有耐攻击、高容错的优点。由于服务是分散在各个节点之间进行的，部分节点或网络遭到破坏对其它部分的影响很小。
• 高性价比：性能优势是P2P被广泛关注的一个重要原因。采用P2P架构可以有效地利用互联网中散布的大量普通结点，将计算任务或存储资料分布到所有节点上。利用其中闲置的计算能力或存储空间，达到高性能计算和海量存储的目的。
• 隐私保护：在P2P网络中，由于信息的传输分散在各节点之间进行而无需经过某个集中环节，用户的隐私信息被窃听和泄漏的可能性大大缩小。

1.4.3核心部分

1、在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。

2、三种交换方式

电路交换

• 电路交换(CircuitSwitching)：电话交换机接通电话线的方式称为电路交换；

电话交换机：可以把电话交换机简单地看成是一个有多个开关的开关器，可以将需要通信的任意两部电话的电话线路按需接通，从而大大减少了连接的电话线数量。
从通信资源的分配角度来看，交换(Switching)就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源；
电路交换的三个步骤：
○ 建立连接 (分配通信资源)
○ 通话 (一直占用通信资源)
○ 释放连接 (归还通信资源)

电路交换的缺点：当用户正在输入和编辑一份待传输的文件时，用户所与用的通信资源暂时未被利用，该通信资源也不能被其他用户利用，宝贵的线路资源就被白白浪费掉了，因此电路交换的传输效率非常低，不适用于计算机和计算机之间的通信。

分组交换

• 分组交换（PacketSwitching）：路由器是实现分组交换（packetswitching）的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能

○ 分组交换则采用存储转发技术。如下图所示，把一个报文划分为几个分组后再进行传送。通常我们把要发送的整块数据称为一个报文（message）。在发送报文之前，先把较长的报文划分成为一个个更小的等长数据段，例如，每个数据段为1024bit。在每一个数据段前面，加上一些由必要的控制信息组成的首部（header）后，就构成了一个分组(packet)。分组又称为包，而分组的首部也可称为包头。分组是在互联网中传送的数据单元。分组中的“首部”是非常重要的，正是由于分组的首部包含了诸如目的地址和源地址等重要控制信息，每一个分组才能在互联网中独立地选择传输路径，并被正确地交付到分组传输的终点。
○ 分组交换的特点：构成原始报文的一个个分组在各结点路由器上进行存储转发，并且可以进行差错校验，保证报文的完整性和准确性。


○ 说明：分组交换过程中可能会出现分组丢失、重复等问题

报文交换

• 报文交换
  ○ 整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个节点
  ○ 对报文的大小不做限制，因此对接收报文的设备缓存空间有要求
  

3、三种交换方式的对比：