从0开始的计算机之路

网络拓扑的分类

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1. 按所覆盖的地理范围来分类
   局域网LAN
   城域网MAN
   广域网WAN
   2. 对等网与客户/服务器结构网络
   对等网不但方便连接两台以上的电脑，而且更关键的是它们之间的关系是对等的，连接后双方可以互相访问，没有主客阶级差异；对等网不能共享可执行程序
   客户/服务器结构的局域网，能共享服务器上的可执行程序。
   3. 网络拓扑结构的定义
   计算机网络中的拓扑结构是指网络中的计算机、线缆，以及其他组件的物理布局。
   基本的拓扑结构主要有三种模式
   （1）总线型拓扑结构
   （2）星形拓扑结构
   （3）环形拓扑结构
   （4）混合型拓扑结构

关于网络模型

一、常见网络模型

1.随机网络
：随机网络的研究基于随机图理论。
（随机图：顾名思义，为随机过程中产生的图，主要用于复杂网络所有的建模领域中）
2.规则网络
：常见有邻耦合网络和星形耦合网络。

如图所示。
（邻耦合网络特点（摘自百度文库）：
1.各节点地位相同，连接边数目少，平均距离大。
2.各节点相互串联，容易瘫痪（一方有难，八方摆烂）
3.拓展性能不如星形网络。若想新添加或移动节点，则必须终端整个网络。
星形耦合网络特点：
1.节点拓展性强，方便移动。
2.一个节点错误不影响其他节点。
3.连接边数少，平均距离小。
4.若中心节点出错，则全部节点瘫痪。
3.小世界网络
略）

集中目录式P2P网络模型

简单说下，一般采用星型结构，如下图。

中央目录服务器只保留索引信息，由对等节点保存各自提供服务的全部资料。
对等节点向中央服务器发布分享的文件列表，查询节点（没查到）可向中央服务器发送检索请求，得到回复后，依据网络流量和延迟等信息选择合适节点建立直接连接，这时文件交换可直接在两个对等节点之间进行。中央服务器负责记录群组所有参加者的信息，并进行适当管理。
优点：维护简单，发现资源率高。
缺点:可靠性和安全性较低，维护成本高，存在一定的版权问题和资料浪费。
适用于小型网络

纯分布式P2P模型

概念：每个节点既是服务器又是客户端，节点之间的交流是完全对等的。每个节点都维护一个邻居列表，节点通过和他的邻居进行交互来完成特定的功能。
这种结构解决了中心化问题，拓展性和维护性较好。\

分类：\

1. 非结构化覆盖网络\
2. 结构化覆盖网络
   
    纯P2P非结构化网络模型

概念：也被称为广播式P2P模型，对等节点之间的内容查询和内容分享是通过相邻节点广播接力完成的。如果邻居节点不能满足请求，则以同样广播方式请求各自相邻的邻居节点。
为防止搜索环路的产生，每个节点会记录搜索轨迹。
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• （搜索环路：所有环路的形成都是由于目的路径不明确导致混乱而造成的，例如第二层，一个广播信息经过两个交换机的时候会不断恶性循环的产生广播，造成环路）
  
  优点：
  具有较大的容错性，不会出现单点崩溃的现象。
  能潜在地获得最多的查询结果。
  缺点：\

1. 整个网络拓展性较差，随着对等节点数量的增加，网络可能发生堵塞。\
2. 没有中央服务器对用户进行管理\
3. 查询的有效性和正确性都不能保证\
4. 能力有限的对等节点容易造成系统瓶颈（整个软硬件构成的软件系统某一方面或者几个方面5.能力不能满足用户的特定业务要求）
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纯P2P结构化网络模型

概念：结构化与非结构化网络模型的根本区别在于每个节点所维护的邻居是否能按照某种全局方式组织起来以利于快速查找的定位服务。在结构化网络模型中，节点维护的邻居都是有规律的，P2P网络的拓扑结构是严格受到控制的，信息资源将有规则的组织存放到合适的节点，查询以较少的跳数
【跳数实际上是一个数值（振幅），简单的说就是指一个数（空间）可以被等分成多少个另一个数（相互隔离的或抽象的或连续的空间）的值。】路由到所查询信息资源的节点上。
目前结构化P2P的主流方法采用DHT技术。
这是目前拓展性最好的P2P路由方式
【路由是指路由器从一个接口上收到数据包，根据数据包的目的地址进行定向并转发到另一个接口的过程。路由通常与桥接来对比，在粗心的人看来，它们似乎完成的是同样的事。它们的主要区别在于桥接发生在OSI参考模型的第二层（数据链路层），而路由发生在第三层（网络层）。这一区别使二者在传递信息的过程中使用不同的信息，从而以不同的方式来完成其任务。】可对照拓扑方式理解，OSI参考模型后天学习
它是在非结构化的P2P系统中加入了人为的控制策略，把整个系统的重点放在如何有效地查找信息上。
优点：
由于DHT各节点并不需要维护整个网络的信息，只在节点中存储其邻近的各节点信息，因此就可以凭借较少的路由信息有效地实现到达某个节点。
取消了泛洪算法，利用分布式散列表进行定位查找，可以有效地减少节点信息的发送数量，从而增加了P2P网络的拓展性
使用者匿名，数据传输加密。
缺点：
维护机制复杂，尤其是节点频繁进出造成的网络波动会极大增加DHT的维护代价。
仅支持精确关键字查找，无法支持内容/语义等
由于自身算法限制，不适合超大型的P2P系统

分层式P2P模型

集中目录式网络模型有利于网络资源的快速检索，但是其中心化的模式容易遭到直接的攻击；纯P2P模型解决了抗攻击问题，但又缺乏快速搜索和可扩展性。所以出现了分层式。
概念：在设计和处理能力上进行了优化，根据各节点的处理能力不同(计算能力、内存大小、网络带宽、网络滞留时间等)区分出超级节点和普通节点。在资源共享方面，所有节点地位相同。
区别在于，超级节点上存储了其他部分节点的信息，发现算法仅在超级节点之间进行。超级节点再将查询请求转发给普通节点。

OSI七层模型

第7层 应用层
主条目：应用层
应用层（Application Layer）提供为应用软件而设的接口，以设置与另一应用软件之间的通信。例如: HTTP，HTTPS，FTP，TELNET，SSH，SMTP，POP3等。为 应用 程序 提供 服务 并 规定 应用 程序 中 通信 相关 的 细节。 包括 文件 传输、 电子邮件、 远程 登录（ 虚拟 终端） 等 协议。
第6层 表示层
主条目：表示层
表示层（Presentation Layer）把数据转换为能与接收者的系统格式兼容并适合传输的格式。
将 应用 处理 的 信息 转换 为 适合 网络 传输 的 格式， 或将 来自 下 一层 的 数据 转换 为上 层 能够 处理 的 格式。 因此 它 主要 负责 数据 格式 的 转换。
具体来说， 就是 将 设备 固有 的 数据 格式 转换 为 网络 标准 传输 格式。 不同 设备 对 同一 比特 流 解释 的 结果 可能 会 不同。 因此， 使它 们 保持一致 是 这 一层 的 主要 作用。
第5层 会话层
主条目：会话层
会话层（Session Layer）负责在数据传输中设置和维护电脑网络中两台电脑之间的通信连接。
第4层 传输层
主条目：传输层
传输层（Transport Layer）把传输表头（TH）加至数据以形成数据包。传输表头包含了所使用的协议等发送信息。例如:传输控制协议（TCP）等。
第3层 网络层
主条目：网络层
网络层（Network Layer）决定数据的路径选择和转寄，将网络表头（NH）加至数据包，以形成分组。网络表头包含了网络数据。例如:互联网协议（IP）等。
第2层 数据链路层
主条目：数据链路层
数据链路层（Data Link Layer）负责网络寻址、错误侦测和改错。当表头和表尾被加至数据包时，会形成帧。数据链表头（DLH）是包含了物理地址和错误侦测及改错的方法。数据链表尾（DLT）是一串指示数据包末端的字符串。例如以太网、无线局域网（Wi-Fi）和通用分组无线服务（GPRS）等。重点内容
分为两个子层：逻辑链路控制（logic link control，LLC）子层和介质访问控制（media access control，MAC）子层。
第1层 物理层
主条目：物理层
物理层（Physical Layer）在局部局域网上传送数据帧（data frame），它负责管理电脑通信设备和网络媒体之间的互通。包括了针脚、电压、线缆规范、集线器、中继器、网卡、主机适配器等。

一、协议

协议是指双方计算机在建立通信前，实现达成的一个详细的约定，只有双方都遵循这个约定，才可以进行通信。

分组交换是将大数据分割成小数据（包）后，传递给目标主机。

二、OSI参考模型

|7|应用层| 针对特定应用的协议|电子邮件-电子邮件协议/远程登陆-远程登陆协议等|
|6|表示层| 设备固有数据模式和网络标准数据模式的转换|接收不同表现形式的信息|
|5|会话层| 通信管理。负责连接或断开通信连接、管理传输层以下的分层|何时建立/断开连接|
|4|传输层| 管理两个节点间的数据传输，确保能到达目标|是否有数据丢失|
|3|网络层| 地址管理与路由选择|经过哪个路由传到指定目标|
|2|数据链路层| 互联设备传送和识别数据帧|数据帧和比特流之间的转化|
|1|物理层| 以0、1来表示部分物理信息|电压高低、灯光闪灭