计算机网络（2）网络的组成

标签：服务 网络 计算机网络 服务器 客户端 节点 组成 设备

今天更新网络的组成部分，这个学的有点久了可能会有遗漏的，文章有点长，希望大家耐心阅读，一起努力。

一.网络架构

点对点网络（Peer-to-Peer Network）和客户-服务器网络（Client-Server Network）是两种常见的计算机网络架构模型，它们在数据通信、资源共享和网络管理方面有显著不同。

1. 点对点网络（Peer-to-Peer Network）

定义

点对点网络是一种没有中央服务器的网络架构，其中网络中的每个设备（节点）既是资源的提供者，也是资源的消费者。每个节点可以同时充当客户端和服务器的角色，允许直接的设备间通信和资源共享。

特点

• 去中心化：网络没有专门的服务器，每个节点在网络中平等地参与资源共享和通信。
• 资源共享：每个设备都可以共享自己的硬盘空间、打印机、文件或其他资源。
• 低成本：由于没有中央服务器，因此成本相对较低，适合小型网络。
• 易于设置：点对点网络通常配置简单，适用于小型环境，如家庭、办公室等。

优点

• 简单、经济：没有中央服务器，管理和维护成本较低。
• 灵活：任何设备都可以提供资源，也可以请求资源。
• 可扩展性：当需要增加新设备时，只需将新设备直接连接到网络即可。

缺点

• 安全性差：由于没有集中管理，容易受到病毒攻击或未经授权的访问。
• 性能瓶颈：当设备数量增多时，网络的性能可能下降，传输速度和带宽可能受到限制。
• 管理复杂性：当网络规模增大时，管理和维护变得更加复杂。

示例

• 家庭网络：多台计算机、打印机和其他设备通过局域网（LAN）连接，共享文件、打印机等。
• 文件共享：如BitTorrent等文件共享应用，允许用户直接与其他用户交换文件。

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2. 客户-服务器网络（Client-Server Network）

定义

客户-服务器网络是一种基于集中管理和服务的网络架构。在这种模型中，网络中的设备分为两种角色：客户机（Client）和服务器（Server）。服务器是提供资源和服务的设备，而客户机则是请求和使用这些资源的设备（重点）。

特点（特点也比较重要）

• 集中管理：服务器提供和管理网络资源，所有的请求和响应都通过服务器进行处理。
• 服务器角色：服务器是网络资源的提供者，通常具有更强的计算能力、存储容量和处理能力。
• 客户端角色：客户机通过请求服务器来获得资源或服务。客户机通常处理用户输入和显示输出。通俗来讲也就是请求响应模型，客户端向服务器发送请求，服务器处理请求并返回相应的数据或服务。
• 服务类型：可以是文件服务、数据库服务、Web服务等。

优点

• 集中管理：所有资源和服务集中在服务器上，便于管理和维护。
• 高安全性：可以通过集中控制实现更严格的安全措施，例如用户认证和数据加密。
• 更高性能：服务器通常配置较强，能够处理大量的请求和数据。
• 更好支持：适用于大规模应用，可以提供更高效的服务。

缺点

• 成本高：需要专门的服务器设备和专业的维护人员，投入成本较高。
• 单点故障：如果服务器出现故障，可能会影响到整个网络的正常运行。
• 扩展性有限：随着客户端数量的增加，服务器可能面临性能瓶颈，需要进行硬件或软件的升级。

示例

• Web服务器：当用户通过浏览器访问网站时，客户端（浏览器）向服务器发送请求，服务器返回网页内容。
• 电子邮件系统：客户端（如Outlook、Gmail）向邮件服务器发送邮件请求，服务器处理并存储邮件。
• 数据库管理系统：客户端向数据库服务器请求数据，服务器返回所需的结果。

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3. 点对点网络与客户-服务器网络的对比

特征	点对点网络（P2P）	客户-服务器网络（Client-Server）
网络结构	去中心化，所有设备平等	中心化，服务器提供服务，客户端请求服务
设备角色	每个节点既是客户端也是服务器	设备分为客户端和服务器
资源共享	设备之间直接共享资源	客户机通过服务器请求资源
安全性	安全性差，难以集中管理	服务器集中管理，安全性较高
性能	随着设备增多，性能可能降低	高性能服务器处理请求，性能较稳定
管理	管理分散，缺乏集中控制	集中管理，便于维护和更新
扩展性	适用于小型网络	适用于大型、复杂的网络
示例	家庭网络、文件共享	Web服务器、邮件服务器、数据库服务器

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总结

• 点对点网络适合小规模、低成本的环境，设备之间没有明确的角色划分，但随着规模增大，管理和性能可能变得复杂。
• 客户-服务器网络适合大规模、需要集中管理和高安全性的环境，通过集中式服务器提供服务，适用于企业、网站、数据库等应用，但成本较高。

计算机网络的组成部分

在计算机网络中 节点node 介质media 和服务service是构成网络的重要元素。

a. 节点

节点（Nodes）是计算机网络中的基本组成部分，指的是任何连接到网络的设备或系统。每个节点都具有独立的标识符（也可以理解为每个节点都有唯一的地址（如IP地址）），并可以发送、接收或转发数据。常见的节点类型包括计算机、路由器、交换机、服务器和打印机等。

节点在网络中的作用通常包括：

1. 数据传输：节点之间通过物理或无线链路进行数据的交换。
2. 数据存储：某些节点可能充当数据存储点，供其他节点访问。
3. 数据处理：某些节点（如服务器或工作站）可能需要处理接收到的数据，进行计算或执行任务。

常见的网络节点类型包括多种设备和系统，每种节点类型在网络中扮演着不同的角色。以下是一些常见的网络节点类型：

1. 计算机（Host）

• 定义：计算机是最常见的网络节点，通常指桌面计算机、笔记本电脑或任何连接到网络的设备。
• 功能：发送、接收和处理数据。计算机节点可以作为客户端、服务器或中间节点来与其他设备通信。

2. 路由器（Router）

• 定义：路由器是网络中用于连接不同网络并转发数据包的设备。重点
• 功能：路由器通过查看数据包的目标IP地址来决定如何转发数据，从一个网络传输到另一个网络，支持不同网络间的通信。
• 例子：连接家庭网络到互联网的设备。

3. 交换机（Switch）

• 定义：交换机是数据链路层设备，用于在同一网络内将数据包转发到目标设备。重点
• 功能：交换机根据设备的MAC地址将数据包准确地从源设备传输到目的设备，在局域网（LAN）内起到桥梁作用。
• 例子：企业或家庭局域网中用于连接计算机和其他设备的设备。

4. 网关（Gateway）

• 定义：网关是连接不同协议或网络架构的节点。重点
• 功能：网关通常用于跨越不同类型的网络或协议（如TCP/IP与IPX/SPX）的桥接。例如，它可以充当企业局域网与广域网（WAN）之间的连接点。
• 例子：将公司内部的网络连接到互联网的设备。

5. 服务器（Server）

• 定义：服务器是提供网络服务、数据、资源或应用的计算机或设备。
• 功能：服务器存储数据、运行应用程序，并响应来自客户端的请求。
• 例子：Web服务器、文件服务器、数据库服务器。

6. 客户端（Client）

• 定义：客户端通常是请求服务器资源或服务的计算机或设备。
• 功能：客户端通过网络向服务器发出请求，获取存储在服务器上的资源或服务。
• 例子：Web浏览器、电子邮件客户端、FTP客户端。

7. 访问点（Access Point, AP）

• 定义：访问点是一种无线网络节点，负责连接无线设备到有线网络。
• 功能：无线设备（如笔记本、手机）通过Wi-Fi连接到访问点，从而访问网络资源。AP通常连接到路由器或交换机，扩展网络覆盖范围。
• 例子：Wi-Fi路由器或无线接入点设备。

8. 桥接器（Bridge）

• 定义：桥接器是工作在数据链路层的设备，负责连接不同的网络段，通常用于扩展局域网。
• 功能：桥接器分析网络流量并决定哪些数据需要转发，帮助减少冲突和网络流量拥堵。
• 例子：将不同区域的网络段连接起来的设备。

9. 中继器（Repeater）

• 定义：中继器是一种在物理层上工作的设备，用于放大信号或延长信号的传输距离。
• 功能：当网络信号在传输过程中减弱时，中继器通过接收信号并重新放大或重发信号，保持信号的强度，以确保信号能够到达远程地点。
• 例子：将远距离的网络信号延伸到一个新的区域。

10. 防火墙（Firewall）

• 定义：防火墙是一种用于监控和控制进入或离开网络的流量的安全设备。
• 功能：防火墙可以过滤不安全的流量，保护网络免受外部攻击或不安全的数据包。
• 例子：硬件防火墙、软件防火墙。

11. 负载均衡器（Load Balancer）

• 定义：负载均衡器是一种在多个服务器之间分配客户端请求的设备或服务。
• 功能：负载均衡器能够提高网络服务的性能和可靠性，避免单一服务器过载或故障。
• 例子：将Web请求分配到多个Web服务器的设备。

12. 网络接口卡（NIC）

• 定义：网络接口卡（或称网卡）是设备与网络连接的硬件接口。
• 功能：网卡使计算机能够通过物理层协议与网络设备进行通信。
• 例子：安装在计算机或服务器上的Ethernet卡、Wi-Fi卡等。

13. 终端（Terminal）

• 定义：终端是用户与计算机系统交互的设备。
• 功能：终端用于输入命令和接收输出，常见的有字符终端、图形终端等。
• 例子：旧式的字符终端，现代的智能手机、PC终端。

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这些节点在计算机网络中通过不同的角色和功能协同工作，确保网络流量的顺畅、安全和有效传输。

14.小结

这些设备负责在网络中进行数据传输和路由，连接不同的网络。包括：

• 路由器：连接多个网络（如局域网LAN和广域网WAN），并根据路由协议转发数据包。
• 交换机：在单一的局域网（LAN）内部连接设备，并通过MAC地址将数据转发到正确的设备。
• 集线器：一种简单的网络设备，用于连接多个设备至LAN，但不具备交换机的智能功能，它只是将数据广播给所有设备。
• 桥接器：用于连接两个或多个网络段，使它们能够作为一个单一网络进行工作。
• 网关：提供不同类型网络或协议之间的连接，通常用于连接局域网与互联网。
• 接入点（AP）：用于无线网络中，为Wi-Fi设备提供连接。
• 调制解调器：用于将信号调制和解调，使其能够通过电话线或有线系统进行传输（例如ADSL调制解调器）。

b. 传输介质

传输介质指的是数据在设备之间传输的物理路径，包括：

• 有线介质：
  • 双绞线电缆：常用于以太网连接（例如Cat5、Cat6电缆）。
  • 同轴电缆：用于宽带连接。
  • 光纤电缆：使用光信号进行高速长距离传输。
• 无线介质：
  • Wi-Fi：使用无线电波进行通信，常见于局域网（LAN）。
  • 蓝牙：用于短距离无线通信，通常用于连接手机、耳机等设备。
  • 蜂窝网络：用于手机和移动互联网接入。
  • 卫星链路：用于通过卫星进行长距离通信。

c.服务（services）

在计算机网络中，网络服务是指通过网络提供给用户或其他设备的一系列功能和资源。服务通常由服务器提供或者专用设备提供，客户端可以发送请求来访问这些服务。这些服务是基于计算机网络协议和架构之上，允许用户和设备进行数据通信、资源共享、应用程序交互等。

网络服务广泛应用于各种场景，包括家庭、企业、云计算和互联网环境。以下是一些常见的计算机网络服务及其详细解释：

1. 数据通信服务（Data Communication Services）

• 定义：数据通信服务指的是通过网络连接实现数据交换的服务。数据通信服务使得不同节点之间可以传输数据、文件、信息等。
• 服务类型：
  • 点对点通信：两个设备直接相连进行数据交换。
  • 多点通信：多个设备之间的通信。
  • 广播通信：数据包同时传送到多个设备。
  • 组播通信：数据包传送给指定的一组设备，而不是全网。

• 常见协议：TCP、UDP、IP等。

2. 远程登录服务（Remote Login Service）

• 定义：远程登录服务允许用户从远程地点登录到计算机或服务器上执行任务。
• 协议与工具：
  • SSH（Secure Shell）：提供加密的远程登录服务，保证通信安全。
  • Telnet：不加密的远程登录协议，较为过时，不推荐使用。
• 应用场景：系统管理员可以通过远程登录管理和配置远程服务器。这个可作为常识了解一下

3. 文件传输服务（File Transfer Services）

• 定义：文件传输服务允许用户通过网络传送文件，支持文件的上传和下载。
• 协议：
  • FTP（File Transfer Protocol）：常用于传输文件，支持大文件的上传和下载，支持匿名登录。
  • SFTP（Secure FTP）：基于SSH的安全文件传输协议。
  • HTTP/HTTPS：常用于通过Web浏览器上传和下载文件。
• 应用场景：网站的文件管理、文件共享平台、云存储服务等。

4. 电子邮件服务（Email Service）

• 定义：电子邮件服务允许用户通过网络发送和接收电子邮件。
• 协议：
  • SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）：用于发送邮件。
  • IMAP（Internet Message Access Protocol）：用于接收邮件，支持邮件在服务器上的存储和管理。
  • POP3（Post Office Protocol 3）：用于接收邮件，邮件通常从服务器下载到本地。
• 应用场景：企业邮件系统、公共电子邮件服务（如Gmail、Outlook）等。

5. 网络浏览服务（Web Browsing Services）

• 定义：网络浏览服务使得用户可以通过Web浏览器访问网络上的网页和应用。
• 协议：
  • HTTP（HyperText Transfer Protocol）：用于请求和传输网页内容。
  • HTTPS（Secure HTTP）：加密版本的HTTP协议，确保数据传输的安全。
• 应用场景：搜索引擎、社交媒体、在线购物等互联网应用。

6. 域名服务（DNS，Domain Name Service）

• 定义：域名服务将域名（如www.example.com）转换为IP地址，以便计算机能够通过IP地址定位到相应的服务器。
• 工作原理：DNS服务器存储域名与IP地址的对应关系，用户访问域名时，DNS会返回相应的IP地址。
• 应用场景：用户访问网站时通过域名而非IP地址进行访问。

7. 虚拟专用网络（VPN，Virtual Private Network）

• 定义：VPN服务使得用户能够在公共网络（如互联网）上建立一个加密的私人网络，保护通信的安全性和隐私。
• 协议：
  • PPTP（Point-to-Point Tunneling Protocol）：一种常见的VPN协议，支持加密。
  • L2TP（Layer 2 Tunneling Protocol）：比PPTP更安全，通常与IPsec结合使用。
  • OpenVPN：开源、灵活的VPN解决方案。
• 应用场景：远程办公、安全访问公司资源、匿名上网等。

8. 网络安全服务（Network Security Services）

• 定义：网络安全服务旨在确保网络中数据和通信的机密性、完整性和可用性，防止未经授权的访问和攻击。
• 服务类型：
  • 防火墙服务：通过阻止不符合安全规则的流量来保护网络。
  • 入侵检测和防御系统（IDS/IPS）：监控和响应网络中的潜在威胁。
  • 加密服务：通过加密协议（如TLS、SSL）保护数据传输。
• 应用场景：电子商务、在线银行、企业网络等。

9. 网络时间服务（NTP，Network Time Protocol）

• 定义：NTP服务用于同步网络中各设备的时钟，确保网络中所有计算机的时间一致。
• 工作原理：NTP客户端通过互联网与NTP服务器同步时间，确保各个设备的时钟保持一致。
• 应用场景：确保分布式系统、数据库、日志系统等中时间的一致性。

10. 集成服务（Integrated Services）

• 定义：集成服务提供多种不同的服务，如语音、视频和数据的传输。
• 协议：
  • VoIP（Voice over IP）：通过IP网络传输语音。
  • Video Conferencing：视频会议应用。

• 应用场景：企业通信、在线会议、视频流媒体服务。

11. 云计算服务（Cloud Computing Services）

• 定义：云计算服务通过互联网提供各种计算资源和服务，用户无需拥有和管理物理硬件即可使用计算资源。
• 类型：
  • IaaS（Infrastructure as a Service）：提供虚拟化计算资源，用户可以创建和管理虚拟机。
  • PaaS（Platform as a Service）：提供开发平台，用户可以部署应用程序。
  • SaaS（Software as a Service）：通过互联网提供软件应用，用户可以直接使用。
• 应用场景：存储服务（如Google Drive、Dropbox）、计算资源（如AWS、Azure）等。

ok这次就先写到这，下一篇我将重点描述网路拓扑。

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