计算机网络笔记---互联网的组成及三种交换方式

互联网的组成

互联网从工作方式上可以划分为两大块

(1)边缘部分:由连接在互联网上的大量主机组成,由用户直接使用的部分。

这些主机包括了一切可以联网的设备,包括电脑,手机,联网的摄像头,更大的有互联网公司中的服务主机等。

(2)核心部分:由大量网络和连接这些网络的路由器组成。主要为边缘部分提供服务。

互联网的边缘部分

两台主机之间的相互通信,称为计算机之间的通信,在网络的边缘部分,主机之间的通信方式分为两种:

  • 客户 - 服务器方式

两台主机间的通信,其实就是分别运行在两台主机上的进程之间的相互通信。客户 - 服务器方式通信,从名字上看,就是一个是客户,一个是服务器。客户就是要被服务的,而服务器就是提供服务的。客户向服务器发送请求,服务器响应提供服务。

场景:我们使用搜索引擎搜索东西,这就是典型的客户服务器的方式。

【1】客户与服务器都要使用网络核心部分提供的服务
【2】客户发送请求时需要知道服务器的地址
【3】服务器可以同时接受处理多台服务器提供的服务请求,且不需要知道客户程序的地址
【4】在客户与服务器之间建立连接后,可以进行双向通信
【5】服务器启动后会一直运行,服务器需要较为复杂的硬件和系统的支持

  • 对等方式

对等的连接方式就是指通信双方的地位是平等的,并不区分客户和服务器,两者相互平等的进行访问

互联网的核心部分

互联网的核心部分是由网络和连接网络的路由器组成。

核心部分主要为边缘部分提供联通服务。就是将两个通信的主机联通,使主机之间可以相互的通信。

路由器:(一种特殊计算机,并不是主机)核心部分中的主要组成。路由器将一个个的网络进行连接,使网络与网络之间相互连通。而实现联通的功能就是实现分组交换,就是路由器将收到的分组再进行转发,就相当于一个转发消息的中继站。

三种交换方式

首先说在信发展过程中的三种交换方式:

  • 电路交换

固定电话之间的通信方式就是电路交换,两台电话机之间通过一根电话线进行通话。 电话之间是同过交换机将许多的电话连接起来,从而可以使其两两之间可以相互的通话。而交换机就是起着交换的作用。当许多交换机连接起来就构成了一个巨大的电话网络。

交换:(将物理链路虚拟化)按照某种方式动态的分配传输线路的资源。

当电话铃声响起,接通后通信双方之间就建立起了一条用于通信的物理通路。这条通路就是通信两端所占用的通信资源,而这份通信资源在双方结束通话前,是不能被其他的用户所占用的,具有独占性,只有在通信完毕后交换机才会释放这份通信资源。

【1】电路交换是面向连接的,安全性好,可靠性高

【2】通话的时间内,通话的两个用户始终占用着端对端的资源。

【3】电路交换的个步骤:建立连接(占用通信资源)— 通话(始终占用通信资源) —释放连接(释放通信资源)

缺点:线路的传输效率低,对于计算机的是数据交换来说,计算机机数据的传输是突发性的,在被用户占用的通信资源在大部分的时间里都是空闲着的,因此浪费了大量的通信资源。

  • 分组交换
分组交换采用存储转发的技术,路由器使用分组交换的技术

报文:我们要发送的整块数据称为一个报文
分组:在发送前将较长的报文划分为较小的数据段,每个大小为的1024 bit,每个数据段前加一个保存控制信息的首部就构成了一个分组。每个分组又称为,而首部又称为包头,是互联网中传输的是数据单元。

首部:其中包含了目的地址源地址等重要信息,因此,分组才能在网络中选择正确的路径。

路由器每收到一个分组,先将其存储下来,再根据分组的首部,检查转发表,将其转发到另一个路由器。经过不断的转发最终将分组转发到目的地址。路由器之间必须不交换彼此掌握的路由信息,来创建和动态维护路由器中的转发表,使得转发表的信息能够不断更新。

短分组存储在路由器的内存中,提高了转发的速率。

分组转发的过程中,转发时之占用到下一个路由器之间的来链路,动态的占用一段一段的链路,并不会占用整个端对端的通信线路,对于突发性的计算机数据传输来说,提高通信资源的利用率。

优点

  • 高效:在分组的传输过程中是动态的分配传输带宽的,对通信链路是逐段占用的
  • 灵活:为每一个分组独立选则最合适的转发路由
  • 迅速:以分组作为传输单位可以先不建立连接就能向其他主机转发分组
  • 可靠:保证可靠性的网络协议,分布式的多路由交换的分组交换网,使网络有很好的生存性

缺点

  • 时延:分组转发时需要排队会造成一定的时延。

  • 分组携带的(首部)控制信息也带来了一定的额外开销

  • 整个分组交换网需要专门的管理和控制机制

  • 报文交换

在古代的邮政通信,也属于存储转发的技术,在近代的电报通信采用了基于存储转发的报文交换。

报文交换的本质与分组交换类似,都是进行断续的转发,先将数据转发到某一节点,再将数据转发到下一节点,直至到达目的地址。

与分组交换的最大区别就是,在传输时并不将报文分成小的分组,而是对于整个报文进行转发。

三种交换的主要特点:

  • 电路交换:整个报文从源点到达终点,不中断,像在一条管道中传输
  • 分组交换:将报文分成多个分组,再将单个分组传送到相邻的节点,存储下来,再根据转发表进行转发到笑一个节点
  • 报文交换:整个报文传输到相邻节点,存储下来,再根据转发表,转发到下一个节点

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