計算機網絡

(1)定義

通常指的是將單一功能的終端連接到大型計算機所用線路的集合。

(2)特徵

通用性:計算機網絡沒有爲某種特定應用進行優化,相反,它能夠支持廣泛的,不斷出現的新型應用,能夠承載各種不同類型的數據。

(3)用途

共享信息:在網絡環境中,任何授權用戶都能訪問存儲在網絡上的其他計算機上的數據和信息。許多網絡都具有訪問共享存儲設備上的數據和信息的能力。
協同計算:爲分佈式應用提供通信基礎設施,支持可靠的或盡力而爲的數據交付,組織許多計算機共同完成特定的計算任務。
方便通信:通過使用網絡,人們能夠有效和方便地使用電子郵件,即時消息,聊天室,電話,視頻電話和視頻會議等進行信息溝通。
共享硬件:在聯網環境中,每臺計算機能夠訪問和使用網絡上的特定硬件。

(4)組成

結點(node)

結點可分爲端系統(主機)和中間結點
中間結點可分爲路由器,交換機,自治系統,虛擬結點和代理等網絡設備或組織

鏈路(link)

鏈路可分爲源主機到目的主機的端到端路徑兩個結點之間的跳(hop)

(5)互聯網的結構:邊緣部分+核心部分

[1] 邊緣部分:

由所有連接在互聯網上的主機組成。這部分是用戶直接使用的,用來進行通信(傳送數據,音頻或視頻)和資源共享

[2] 核心部分:

大量網絡連接這些網絡的路由器組成。這部分是爲邊緣部分提供服務的(提供連通性和交換)。

(6)傳遞數據的方式:電路交換+分組交換

[1] 電路交換:

應用:電路交換技術主要用於電話網。

[2] 分組交換:

應用:分組交換技術則主要用於計算網絡。
分組(包):在分組交換網中,當一個端系統要向另一個端系統發送數據時,發送端系統將長數據劃分爲等長的短段,併爲每個段加上首部(包括一些控制信息以形成的分組首部或稱包頭)。由此形成的信息塊被稱爲分組,也稱包。
分組的首部包括:目的地址,源地址等重要控制信息。
分組交換網技術:存儲轉發(分組交換網中的每個結點先通過某條鏈路接收到一個完整的分組,將該分組存儲在其內存中,然後再將其轉發給下一個結點)

(7)端到端原則

因特網的網絡結構遵循的“端到端的原則”,即將複雜的網絡處理功能(例如:差錯控制,流量控制,安全保障和應用等網絡智能)置於因特網的邊緣,而將相對簡單的分組交付功能(例如:分組的選路和轉發功能)置於因特網核心。(邊緣複雜核心簡單)

(8)因特網邊緣

兩種主流的應用程序體系結構

[1] 客戶/服務器體系結構模式,簡稱C/S模式

戶機程序:運行在一個端系統上的程序,它發出請求並接收由運行在另一個端系統上的服務器程序所提供的服務。或者說,一個總是在運行的主機通過運行服務器程序服務於來自其他許多運行着稱爲客戶機程序主機的請求。有時也不對程序和運行程序的主機進行區分,統稱爲C/S體系結構。
具有C/S體系結構的應用程序具有以下特點:
服務器:
[1] 運行服務器程序的主機總是在運行
[2] 具有永久的IP地址和固定的端口號
[3] 對客戶機程序的請求進行響應,提供所需的服務
客戶機:
[1 ] 服務器發出請求
[2] 可以間歇地與服務器連接
[3] 具有動態的IP地址和隨機的端口號
[4] 客戶機之間彼此不直接進行通信

C/S體系結構應用:

Web應用,其體系結構稱爲瀏覽器/服務器體系結構(簡稱B/S體系結構)。因特網中傳統的應用程序如DNS,Web,FTP,Telnet和電子郵件等都具有C/S體系結構。

[2] 對等方到對等方體系結構模式,簡稱P2P

P2P體系結構:在一個P2P體系結構中,因爲所有的端系統都具有相同的功能而被統稱爲對等方。並且對等方之間進行通信無需通過專門的服務器。換言之,對等方對總在運行的基礎設施服務器依賴很小(或者根本沒有依賴),應用程序在間斷連接的主機對之間進行直接通信。這些對等方通常運行在用戶主機之上。

P2P體系結構應用:

目前大多數流行的流量密集型因特網應用都具有P2P體系結構,這些應用包括文件開發,文件搜索/共享,因特網電話和IPTV。P2P流量在因特網流量中佔有相當大的比重。

P2P特點:

羣組性
高度分佈性
動態性
自擴展性:即一個對等方在因請求而增加系統負荷的同時,也會增加向其他對等方提供服務的能力。

(9)因特網核心

[1] 核心的組成

在因特網核心中,有由許多路由器形成的網狀網,而其中的路由器用於互聯各種通信網。

[2] 核心的作用

因特網核心向因特網邊緣的端系統提供通信服務,使因特網邊緣的任何一個端系統都能夠向其他端系統發送或接受分組。由於一個網絡與另一個網絡的互聯要依靠路由器,路由器的任務是對收到的分組進行路由選擇並從適當端口將該組轉發出去,路由器採用分組交換技術工作。

[3] 因特網是網絡的網絡

端系統通常經過某個接入因特網服務提供商(ISP)與因特網相連。該接入ISP要麼提供有線連接(如:DSL,CATV電纜,FTTH),要麼提供無線連接(如:WiFi,蜂窩網)。接入ISP既可以是電信公司和有線電視公司,也可以是爲其學生和教職工服務的大學或是爲其員工服務的企業或者機構。爲了向數以億計用戶和大量內容提供商提供有效的接入服務,數以萬計的接入網絡也必須互聯起來,由此得到了互聯網。

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