一、組成結構

互聯網的拓撲結構非常復雜 ，并且在地理位置上覆蓋了全球，從工作方式上看，可以劃分為兩大塊：

1）邊緣部分 這部分由所有連接在互聯網上的主機組成。這部分是用戶直接使用的，用來進行通信和資源共享。

2）核心部分 由大量網絡和連接這些網絡的路由器組成。這部分用來為邊緣部分提供服務。

二、邊緣部分

處在互聯網邊緣的部分就是連接在互聯網上的所有主機。這些主機通常又被稱為端系統(end system)或終端。端系統的擁有者可以是個人，也可以是單位(比如：學校、公司、政府等)，當然也可以是某個ISP(Internet Service Provider)。邊緣部分利用核心部分所提供的服務，使眾多主機之間能夠相互通信并交換或共享數據信息。

在網絡邊緣的端系統之間的通信方式可以劃分為兩大類：客戶-服務器方式(C/S)和對等連接方式(P2P)，下面分別介紹。

2.1客戶-服務器方式

這總方式也是互聯網上最常用的，也是傳統的方式。比如我們使用 WEB 應用與發送電子郵件時，使用的都是這種方式。客戶(client)和服務器(server)都是指通信中所涉及的兩個進程。客戶-服務器方式所描述的是進程之間服務和被服務的關系。

在實際應用中，客戶程序和服務器程序通常具有以下一些特點。

客戶程序：

1）在通信時主動像遠程的服務器發起通信，因此客戶端程序必須知道服務器的地址。
2）不需要什么特殊的硬件和復雜的操作系統支持。

服務器程序：

1）是一種專門用來提供某種服務的程序，可同時處理多個遠程或本地客戶的請求。
2）系統啟動后即自動調用并一直不斷的運行著，被動的等待并接受來自各地的客戶端的請求。因此服務器程序不需要知道客戶程序的地址。
3）一般需要較強大的硬件和高級的操作系統支持。

2.2對等連接方式

對等連接(peer-to-peer)是指兩臺主機在通信時并不區分哪一個是服務請求方哪一個是服務提供方。只要兩臺主機都運行了對等連接軟件，就可以進行平等的、對等連接通信。

三、核心部分

通過上面的介紹我們也可以看出來，終端之間不管是通過客戶-服務器方式還是通過對等連接方式進行通信，都需要通過網絡核心。網絡核心部分可以說是互聯網中最復雜的部分，因為網絡中的核心部分要向網絡邊緣中的大量主機提供聯通性，使邊緣部分中的任何一臺主機都能夠與其他主機通信。

網絡核心部分最重要的功能是路由和轉發，起到這個作用的是路由器，路由器是實現分組交換的關鍵構件。那么在互連的路由器網絡中，數據是如何從源主機到達目的主機的呢？答案是數據交換。下面介紹幾種數據交換的類型。

3.1電路交換(circuit switching)

整個報文的比特流連續不斷的從源點到達終點，就像在一根管道中傳送。電路交換最典型的應用就是電話網絡，雖然電話的發明已經有了很長時間的歷史，電話交換機也經過了多次更新換代，但是交換的方式一直是電路交換。當電話機的數量增多時，就需要使用彼此相連的交換機來完成全網的交換任務。使用這樣的方法，就構成了覆蓋全世界的電信網。

電路交換必須經過三個步驟：建立連接(呼叫/電路建立)—>通話(占用通信資源)—>釋放連接(拆除連接)。電路交換的一個重要特點就是在通話的全部時間內，通話的兩個用戶始終占用端到端的通信資源。

當使用電路交換來傳送計算機的數據時，線路的傳輸效率往往是很低的。因為計算機的數據往往是突發式的出現在傳輸線路上，因此線路上真正用來傳輸數據的時間通常不到10%甚至更低。所以說用戶占用的通信線路資源在絕大多數時間內都是空閑的。

3.2報文交換(message switching)

整個報文先傳送到相鄰的節點，全部存儲下來后查找轉發表，轉發到下一個節點，最終到達重點。

3.3分組交換

將報文拆分成一系列相對較小的數據包，單個數據包傳送到相鄰節點，存儲下來后查找轉發表，轉發到下一個節點。在發送報文之前，先把較長的一段報文劃分成一個個更小的等長數據段，然后在每一個數據段前面加上一些必要的控制信息組成的首部后，就構成了一個分組。分組通常又被稱為“包”，分組的首部也可以成為“包頭”。

分組的首部通常包含了目的地址和原地址等重要的控制信息，正是因為這樣，每一個分組才能在互聯網中獨立選擇地選擇傳輸路徑，最終被正確的交付到分組傳輸的終點。

報文交換與分組交換都采取存儲轉發技術。區別是報文交換以完整的報文進行“存儲轉發”，分組交換是以較小的分組進行“存儲轉發”。

當路由器收到一個分組時，會暫時存儲一下，檢查其首部，查找轉發表，按照首部中的目的地址，找到合適的接口轉發出去，把分組交給下一個路由器。 這樣一步步地以存儲轉發的方式(期間可能經過幾十個不同的路由器)，把分組交付給最終的目的主機。各個路由器之間必須經常交換彼此掌握的路由信息，以便創建和動態維護路由中的轉發表。

關于路由表與轉發表可參考資料：https://wenku.baidu.com/view/e89e7b6d52d380eb63946d76.html

分組在傳輸時一段一段的連續占用通信資源，中間還省去了建立連接和釋放連接的開銷，因而數據的傳輸效率更高。對于突發式的計算機數據來說非常合適，提高了通信線路的利用率。

3.4數據交換類型總結

如要連續的傳送大量的數據，且傳送時間遠大于連接建立時間，則電路交換的傳輸速率較快。報文交換與分組交換不需要預先分配帶寬，在傳輸突發數據時可以提高整個網絡的信道利用率。相較于報文交換，分組交換具有交換時延小，靈活性更小的特點。

四、other

那年欠計算機網絡老師的課，是時候慢慢還了。最近有機會操作了一下學校的服務器，發現網絡相關的知識真的是很重要，可惜當時沒有好好聽課，瞬間感覺自己好弱。在網上也經常會看到有些前輩提及操作系統、計算機網絡等知識的重要性，現在看來確實是有道理的。

PS：
推薦一個在線的計算機網絡學習課程：https://www.icourse163.org/learn/HIT-154005?tid=1002644012
參考資料：
《計算機網絡》 謝希仁 編著

總結

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