1.3 互联网的组成

互联网从工作方式上看可以划分两大块：

1. 边缘部分：由所有互联网上的主机组成。用户直接使用，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享
2. 核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。为边缘部分提供服务（提供连通性和交换）

1.3.1 互联网的边缘部分

处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有主机。这些主机又称为端系统（end system)
端系统在功能上可能有很大的差别：

1. 小的端系统可以是一台普通个人电脑，具有上网功能的智能手机，甚至是一个很小的网络摄像头。
2. 大的端系统则可以是一台非常昂贵的大型计算机。
3. 端系统的拥有者可以是个人，也可以是单位（如学校、企业、政府机关等），当然也可以是某个 ISP。

端系统之间通信的含义

“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”。
即“主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进程进行通信”。简称为“计算机之间通信”。

端系统之间的通信方式通常可划分为两大类：

1. 客户 - 服务器方式（Client/Server方式 — C/S）
2. 对等方式（Peer to Peer — P2P）

1.客户-服务器方式：

• 客户是服务请求方，服务器是服务提供方
• 服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的服务。

客户程序和服务程序具有以下特点：

客户程序：

  1. **客户程序必须知道服务程序的地址**
  1. **不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统**

服务程序：

  1. **可同时处理多个远程或本地客户的请求**
  1. 系统启动后即**自动调用并一直不断的运行**着，被动接受来自各地客户的请求，**服务器程序不需要知道客户程序的地址**
  1. **一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持**

2.对等连接方式：

对等连接方式从本质上看仍然是使用客户-服务器方式，只是对等中的每一台主机既是客户机，又是服务机

互联网的核心

典型交换方式：

1. 电路交换（Circuit Switching）
2. 报文交换（Message Switching）
3. 分组交换（Packet Switching）

1.电路交换

这中经历三个步骤：请求建立连接 —-> 通话 —-> 释放通信资源 的交换方式称为电路交换
电路交换适用于数据量很大的实时性传输：语音，视频等

交换机之间拥有的大量话路的中继线是许多用户共享的，正在通话的用户只占用中继线里面的一个话路

电路交换的特点：

• 计算机数据就有突发性
• 传送计算机数据时，通信线路的利用率很低

2.分组交换

• 分组交换采用存储转发技术，
• 在发送报文前，把较长的报文划分成较小的等长的数据段，

在每一个数据段前面加上必要的控制信息组成的首部后，就构成了分组
分组又称为“包”，分组的首部可以称为“包头”。分组是互联网中传送的数据单元。
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的选择传输路径，并被正确的交付到分组传输的终点。

路由器

在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线
路由器处理分组的过程是：

1. 路由器接受一个分组，先暂时存储起来
2. 检查其首部，查找转发表，
3. 按照首部中的目标地址，找到合适的接口转发出去，把分组交给下一个路由器。

各路由器之间必须经常交换彼此掌握的路由信息，以便创建和动态维护路由器中的转发表，使得转发表能在整个网络拓扑发生变化时及时更新。

主机和路由器的作用不同

• 主机为用户进行信息处理，并向网络发送分组，从网络接受分组
• 路由器对分组进行存储转发，最后把分组交给主机

分组交换的优点

分组交换带来的问题

• 分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延
• 分组必须携带首部（里面有必不可少的控制信息），也造成了一定的开销

3.报文交换方式

报文一般比分组长的多，报文交换的时延比较长

三种交换用时对比图

电路交换：整个报文的比特流从源点直达终点，好像在一个管道中传输
报文交换：整个报文先传送到相邻结点，全部存储起来后查找转发表，转发到下一个结点
分组交换：单个分组（只是整个报文中的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点

三种交换方式的比较

• 若要连续传送大量的数据，且其传送时间大于连接建立时间，则电路交换传输传输速率较快
• 报文交换和分组交换不许需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率
• 由于一个分组的长度往往小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具更好的灵活性