计算机网络：应用层 —— 网络应用模式

news2025/2/5 11:49:46

网络应用程序运行在处于网络边缘的不同的端系统上，通过彼此间的通信来共同完成某项任务。

开发一种新的网络应用首先要考虑的问题，就是网络应用程序在各种端系统上的组织方式和它们之间的关系，目前流行的主要有以下两种：

在客户 - 服务器方式（C/S 模式）中有明确的服务提供者（服务器）和服务请求者（客户）。

![[客户服务器方式.png]]

C/S 方式是因特网上传统的、同时也是最成熟的方式，很多我们熟悉的网络应用采用的都是 C/S 方式。包括万维网WWW、电子邮件、文件传输FTP等。

基于 C/S 方式的应用服务通常是服务集中型的，即应用服务集中在网络中比客户计算机少得多的服务器计算机上。

由于一台服务器计算机要为多个客户机提供服务，在 C/S 应用中，常会出现服务器计算机跟不上众多客户机请求的情况。为此，在 C/S 应用中，常用计算机群集(或服务器场)构建一个强大的虚拟服务器。

首先，客户程序需要知道服务器的 IP 地址和端口号。以网页浏览为例，当用户在浏览器（客户程序）中输入一个网址（如http://www.example.com）时，浏览器会通过 DNS（域名系统）查询得到对应的 Web 服务器的 IP 地址。
浏览器（客户）向 Web 服务器（服务端）的 80 端口（HTTP 服务默认端口）发送一个 HTTP 请求，请求获取网页内容。
服务器接收到请求后，根据请求的内容进行处理，比如从服务器的文件系统中找到对应的网页文件，然后将文件内容封装成 HTTP 响应发送回客户。
最后，客户（浏览器）收到响应后，对内容进行解析和显示，如将 HTML 文本解析成可视化的网页呈现给用户。

功能分工明确：服务器专注于提供特定的服务，它通常具有强大的计算资源、存储资源和网络带宽，以满足多个客户同时请求服务的需求。

客户则相对简单，主要负责向服务器发送请求和接收、处理服务器返回的结果。例如，在文件服务器系统中，服务器负责存储和管理大量的文件，而客户只是在需要时向服务器请求下载或上传文件。
可扩展性和集中管理性较好：可以通过增加服务器的硬件资源（如内存、硬盘、CPU 等）或者增加服务器的数量（如采用服务器集群）来满足不断增长的客户请求。同时，服务器端的服务和资源可以进行集中管理，例如可以方便地对服务器上的文件系统进行备份、更新软件版本等操作。
安全性较高：服务器可以对客户进行身份认证和访问控制，确保只有合法的客户才能访问服务。例如，在银行系统中，客户需要通过用户名、密码或者数字证书等方式进行身份验证后，才能访问自己的账户信息和进行交易操作。

对等方式 (P2P 方式) 是指，网络中的每个节点（计算机或设备）既是客户端又是服务器，它们在地位上是平等的，没有专门的服务器和客户端之分。

在 P2P 方式中，没有固定的服务请求者和服务提供者，分布在网络边缘各端系统中的应用进程是对等的，被称为对等方。对等方相互之间直接通信，每个对等方既是服务的请求者，又是服务的提供者，它们在地位上是平等的。

![[对等方式.png]]

以 P2P 文件共享为例：

当一个节点（用户 A）想要获取一个文件时，它首先会在自己连接的 P2P 网络中发送一个文件查找请求。这个请求会在网络中的其他节点之间传播，每个节点会检查自己是否拥有该文件。
如果某个节点（用户 B）拥有这个文件，它就会与请求节点（用户 A）建立连接，并将文件的部分或者全部发送给用户 A。
在这个过程中，节点之间的连接可能是直接的，也可能通过其他中间节点进行转发，具体取决于 P2P 网络的拓扑结构和路由算法。

目前，在因特网上流行的 P2P 应用主要包括 P2P 文件共享、即时通信、P2P 流媒体、分布式存储等。

基于 P2P 的应用是服务分散型的，因为服务不是集中在少数几个服务器计算机中，而是分散在大量对等计算机中，这些计算机并不为服务提供商所有，而可是为个人控制的桌面计算机和笔记本电脑，它们通常位于住宅、校园和办公室中。

自组织和高扩展性：P2P 方式的最突出特性之一就是它的可扩展性，因为系统每增加一个对等方，不仅增加的是服务的请求者，同时也增加了服务的提供者，系统性能不因规模的增大而降低。
分布式资源共享：P2P 模式充分利用了网络中各个节点的资源，实现了资源的分布式存储和共享。它不需要像 C/S 模式那样依赖集中式的服务器，因此可以避免单点故障问题。
成本优势：P2P 方式具有成本上的优势，因为它通常不需庞大的服务器设施和服务器带宽。为了降低成本，服务提供商对于将 P2P 方式用于应用的兴趣越来越大。