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。每个分组又称为包，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。
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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