因特網的組成

因特網的組成

因特網可分為邊緣部分和核心部分。

核心部分：指的是能夠讓計算機通訊的網絡的統稱。

邊緣部分：接入因特網的計算機。

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因特網的邊緣部分

• 客戶端服務器方式（C/S）

  

比如通過chrome瀏覽器輸入URL就可以訪問一個web網站；那么這個chrome瀏覽器就是客戶端（Client），存放web網站的就是服務器（Server）；這種通信方式就是C/S通訊方式。當然這個網站可以供大量的用戶訪問

• 對等連接方式（P2P）

  

比如什么叫P2P下載？

比如從網上下載一部電影，一個人下載，速度還可以；兩個人下載也還行；如果三個用戶都從同一個服務器上下載，這個服務器的帶寬就有壓力了；下載的人越多，速度就越慢。這是C/S方式。

若使用P2P方式，則每一台計算機是客戶端的同時也可以是服務器。比如如圖所示，電影資源在服務器C上大小為500M，客戶端D從服務器C上下載了250M；此時客戶端F也想要下載，那么它可以從客戶端D處下載這250M資源；此時客戶端D既是客戶端也是服務器。這就是對等(P2P),下載資源的時候客戶端可以對應很多下載源，同時從多個源上下載同一份文件，這一部分從這下載，另一部分從那下載，下載的人越多，源越多，速度越快就是這樣實現的。

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因特爾網的核心部分

因特網的核心部分是實現計算機之間的數據通訊的。

計算機采用的是分組交換的方式。

電路交換（Circuit Switching）

比如電話撥號機，當電話A要和電話B通訊的時候，交換機就在內部建立電話A和電話B的連接。這就是電路交換，需要通訊時通過交換機建立連接，通訊完之后就釋放連接。

電路交換有三個過程：建立連接、通話、釋放連接。

例如：

當A與B已經建立連接之后，D再想和A建立連接就不行了，因為A與B的連接沒斷開，出現了“占線”.

電路交換適合於數據量很大的實時性傳輸（比如語音和視頻）：核心路由器之間可以使用電路交換

• 就是說允許等待10s，在A與B之間建立電路連接，之后就可以實現數據實時傳輸，即A說一句話B就能馬上收到。
• 不允許A說了一句話，B要等30s才能收到；B說了一句話，A要20s才能收到；這樣是不行的。

缺點

• 計算機數據具有突發性。
• 這導致通訊線路的利用率很低。

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分組交換方式（Packet Switching）

發送端

假設把這段報文分成三段：

注意：

• 每一個分組的首部都含有發出地址和接收地址等控制信息。
• 分組交換網中的結點交換機根據收到的分組的首部中的地址信息，把分組轉發到下一個結點交換機。
• 用這樣的存儲轉發方式，最后分組就能到達最終目的地。

接收端

分組交換的轉發

• 紅色和黃色方塊表示H1向H5發送的分組。

主機H1與主機H5通信的時候，比如主機H1上一個word文檔分成了小的數據分組，分組首部都寫上目標地址是H5，然后路由器（藍色的按鈕）就按照首部的地址選擇到目標地址的傳輸路徑。也就是說主機H1與主機H5通訊，走的不一定是同一條路徑。

如圖所示：

H1向H5發送分組，可以走A->C->E;可以走A->B->E;可以走A->B->C->E等路徑。

H2向H6發送分組，可以走B->E;可以走B->D->E等路徑。

這就是互聯網的分組發送方式：每一個數據包（分組）單獨地選擇路徑，這些路徑可以同時被多個計算機來使用，不占線，不需要建立連接。

而電路交換，在通訊前先選好路線，選好的路線其他人不給走，這根線就被占用了。

路由器的存儲轉發功能

• 在路由器中（圖中的A~E）的輸入和輸出口之間沒有直接連線
• 路由器處理分組的過程是：
  • 把收到的分組先放入緩存（暫時存儲）；
  • 查找轉發表，找出到某個目的地址應從哪個端口轉發。即尋找到目的地址的最佳路徑，如分組在路由器A中時，判斷是從A到B路徑的輸出端口輸出？還是從A到C路徑的輸出端口輸出？
  • 把分組送到最適合的輸出端口轉發出去。

優點

• 高效 動態分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段占用。

• 靈活 以分組為傳送單位和查找路由。

• 迅速 不必先建立連接就能向其他主機發送分組。

• 可靠 保證可靠性的網絡協議；分布式的路由選擇協議使網絡有很好的生存性。

缺點

• 時延：分組在各結點存儲轉發時需要排隊，這會造成一定的時延。
• 開銷：分組必須攜帶首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開銷。

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報文交換方式（Message Switching）

• 報文一般比分組長的多。因為報文不分段直接傳輸
• 報文交換的時延較長。

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三種交換方式的比較

從上往下是時間軸。可見分組交換使用的時間最短；報文交換使用的時間最長。

分析

把20M的數據從A經過B、C發送到D。

• 電路交換：花一段建立A->D的連接，此后數據直接從A傳輸到D，隨后再花一段時間釋放連接。

• 報文交換：數據不分組，直接將數據以報文形式先從A傳輸到B，再從B傳輸到C，最后從C傳輸到D，需要排隊，是一種串行的方式。

• 分組交換：先將20M的數據分組，比如分成4組：P1~P4，每組5M。

  1. 首先P1從A傳輸到B。

  2. 隨后P2再從A傳輸到B，此時B中同時把P1傳輸給C。

  3. 接着P3從A傳輸到B，此時B中同時把P2傳輸給C，C也同時把P1傳輸給D。

  4. 然后P4從A傳輸到B，此時B中同時把P3傳輸給C，C也同時把P2傳輸給D。

     此時A上的數據已全部傳輸了出去，此后B~D的傳輸過程以此列推。可見分組交換方式是延遲了一個分組的並行傳輸，所以在三種傳輸方式中速度最快。