因特网的组成

因特网的组成

因特网可分为边缘部分和核心部分。

核心部分：指的是能够让计算机通讯的网络的统称。

边缘部分：接入因特网的计算机。

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因特网的边缘部分

• 客户端服务器方式（C/S）

  

比如通过chrome浏览器输入URL就可以访问一个web网站；那么这个chrome浏览器就是客户端（Client），存放web网站的就是服务器（Server）；这种通信方式就是C/S通讯方式。当然这个网站可以供大量的用户访问

• 对等连接方式（P2P）

  

比如什么叫P2P下载？

比如从网上下载一部电影，一个人下载，速度还可以；两个人下载也还行；如果三个用户都从同一个服务器上下载，这个服务器的带宽就有压力了；下载的人越多，速度就越慢。这是C/S方式。

若使用P2P方式，则每一台计算机是客户端的同时也可以是服务器。比如如图所示，电影资源在服务器C上大小为500M，客户端D从服务器C上下载了250M；此时客户端F也想要下载，那么它可以从客户端D处下载这250M资源；此时客户端D既是客户端也是服务器。这就是对等(P2P),下载资源的时候客户端可以对应很多下载源，同时从多个源上下载同一份文件，这一部分从这下载，另一部分从那下载，下载的人越多，源越多，速度越快就是这样实现的。

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因特尔网的核心部分

因特网的核心部分是实现计算机之间的数据通讯的。

计算机采用的是分组交换的方式。

电路交换（Circuit Switching）

比如电话拨号机，当电话A要和电话B通讯的时候，交换机就在内部建立电话A和电话B的连接。这就是电路交换，需要通讯时通过交换机建立连接，通讯完之后就释放连接。

电路交换有三个过程：建立连接、通话、释放连接。

例如：

当A与B已经建立连接之后，D再想和A建立连接就不行了，因为A与B的连接没断开，出现了“占线”.

电路交换适合于数据量很大的实时性传输（比如语音和视频）：核心路由器之间可以使用电路交换

• 就是说允许等待10s，在A与B之间建立电路连接，之后就可以实现数据实时传输，即A说一句话B就能马上收到。
• 不允许A说了一句话，B要等30s才能收到；B说了一句话，A要20s才能收到；这样是不行的。

缺点

• 计算机数据具有突发性。
• 这导致通讯线路的利用率很低。

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分组交换方式（Packet Switching）

发送端

假设把这段报文分成三段：

注意：

• 每一个分组的首部都含有发出地址和接收地址等控制信息。
• 分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。
• 用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。

接收端

分组交换的转发

• 红色和黄色方块表示H1向H5发送的分组。

主机H1与主机H5通信的时候，比如主机H1上一个word文档分成了小的数据分组，分组首部都写上目标地址是H5，然后路由器（蓝色的按钮）就按照首部的地址选择到目标地址的传输路径。也就是说主机H1与主机H5通讯，走的不一定是同一条路径。

如图所示：

H1向H5发送分组，可以走A->C->E;可以走A->B->E;可以走A->B->C->E等路径。

H2向H6发送分组，可以走B->E;可以走B->D->E等路径。

这就是互联网的分组发送方式：每一个数据包（分组）单独地选择路径，这些路径可以同时被多个计算机来使用，不占线，不需要建立连接。

而电路交换，在通讯前先选好路线，选好的路线其他人不给走，这根线就被占用了。

路由器的存储转发功能

• 在路由器中（图中的A~E）的输入和输出口之间没有直接连线
• 路由器处理分组的过程是：
  • 把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；
  • 查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发。即寻找到目的地址的最佳路径，如分组在路由器A中时，判断是从A到B路径的输出端口输出？还是从A到C路径的输出端口输出？
  • 把分组送到最适合的输出端口转发出去。

优点

• 高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。

• 灵活 以分组为传送单位和查找路由。

• 迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组。

• 可靠 保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。

缺点

• 时延：分组在各结点存储转发时需要排队，这会造成一定的时延。
• 开销：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。

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报文交换方式（Message Switching）

• 报文一般比分组长的多。因为报文不分段直接传输
• 报文交换的时延较长。

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三种交换方式的比较

从上往下是时间轴。可见分组交换使用的时间最短；报文交换使用的时间最长。

分析

把20M的数据从A经过B、C发送到D。

• 电路交换：花一段建立A->D的连接，此后数据直接从A传输到D，随后再花一段时间释放连接。

• 报文交换：数据不分组，直接将数据以报文形式先从A传输到B，再从B传输到C，最后从C传输到D，需要排队，是一种串行的方式。

• 分组交换：先将20M的数据分组，比如分成4组：P1~P4，每组5M。

  1. 首先P1从A传输到B。

  2. 随后P2再从A传输到B，此时B中同时把P1传输给C。

  3. 接着P3从A传输到B，此时B中同时把P2传输给C，C也同时把P1传输给D。

  4. 然后P4从A传输到B，此时B中同时把P3传输给C，C也同时把P2传输给D。

     此时A上的数据已全部传输了出去，此后B~D的传输过程以此列推。可见分组交换方式是延迟了一个分组的并行传输，所以在三种传输方式中速度最快。