因特網的拓撲結構雖然非常復雜，并且在地理上覆蓋了全球，但從其工作方式上看，可以劃分為以下的兩大塊：

邊緣部分 由所有連接在因特網上的主機組成。這部分是用戶直接使用的，用來進行通信（傳送數據、音頻或視頻）和資源共享。

核心部分 由大量網絡和連接這些網絡的路由器組成。這部分是為邊緣部分提供服務的（提供連通性和交換）。

因特網的邊緣部分

處在因特網邊緣的部分就是連接在因特網上的所有的主機。

端系統

處在因特網邊緣的部分就是連接在因特網上的所有的主機。這些主機又稱為端系統(end system)，“端”就是“末端”的意思（即因特網的末端）。

端系統在功能上可能有很大的差別:

• 小的端系統可以是一臺普通個人電腦（包括筆記本電腦或平板電腦）和具有上網功能的手機，甚至是一個很小的網絡攝像頭（可監視當地的天氣或交通情況，并在因特網上實時發布）
• 大的端系統則可以是一臺非常復雜和昂貴的大型計算機。端系統的擁有者可以是個人，也可以是單位（如學校、企業、政府機關等），當然也可以是某個ISP（即ISP不僅僅是向端系統提供服務，它也可以擁有一些端系統）。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互相通信并交換或共享信息。

計算機之間通信

我們說：“主機A和主機B進行通信”，實際上是指：“運行在主機A上的某個程序和運行在主機B上的另一個程序進行通信”。由于“進程”就是“運行著的程序”，因此這也就是指：“主機A的某個進程和主機B上的另一個進程進行通信”。這種比較嚴密的說法通常可以簡稱為“計算機之間通信”。

網絡邊緣的端系統之間的通信方式

• 客戶-服務器方式（C/S方式）
  C/S方式表示Client/Server方式，有時還可看到另外一種叫做瀏覽器-服務器方式（B/S方式），即Brower/Server方式。這仍然是C/S方式的一種特列。
• 對等方式（P2P方式）
  Peer-to-Peer方式

客戶-服務器方式

客戶(client)和服務器(server)都是指通信中所涉及的兩個應用進程。

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。在圖中，主機A運行客戶程序而主機B運行服務器程序。在這種情況下，A是客戶而B是服務器。客戶A向服務器B發出請求服務，而服務器B向客戶A提供服務。

客戶程序

(1) 被用戶調用后運行，在通信時主動向遠地服務器發起通信（請求服務）。因此，客戶程序必須知道服務器程序的地址。
(2) 不需要特殊的硬件和很復雜的操作系統。

服務器程序

(1) 是一種專門用來提供某種服務的程序，可同時處理多個遠地或本地客戶的請求。
(2) 系統啟動后即自動調用并一直不斷地運行著，被動地等待并接受來自各地的客戶的通信請求。因此，服務器程序不需要知道客戶程序的地址。
(3) 一般需要有強大的硬件和高級的操作系統支持。

客戶與服務器的通信關系建立后，通信可以是雙向的，客戶和服務器都可發送和接收數據。

順便要說一下，上面所說的客戶和服務器本來都指的是計算機進程（軟件）。使用計算機的人是計算機的“用戶”(user)而不是“客戶”(client)。但在許多國外文獻中，經常也把運行客戶程序的機器稱為client（在這種情況下也可把client譯為“客戶機”），把運行服務器程序的機器稱為server。因此我們應當根據上下文來判斷client或server是指軟件還是硬件。

對等連接方式

對等連接(peer-to-peer，簡寫為P2P)是指兩個主機在通信時并不區分哪一個是服務請求方還是服務提供方。只要兩個主機都運行了對等連接軟件（P2P軟件），它們就可以進行平等的、對等連接通信。這時，雙方都可以下載對方已經存儲在硬盤中的共享文檔。因此這種工作方式也稱為P2P文件共享。

在圖中，主機C, D, E和F都運行了P2P軟件，因此這幾個主機都可進行對等通信（如C和D，E和F，以及C和F）。實際上，對等連接方式從本質上看仍然是使用客戶-服務器方式，只是對等連接中的每一個主機既是客戶又同時是服務器。例如主機C，當C請求D的服務時，C是客戶，D是服務器。但如果C又同時向F提供服務，那么C又同時起著服務器的作用。

因特網的核心部分

網絡核心部分是因特網中最復雜的部分，因為網絡中的核心部分要向網絡邊緣中的大量主機提供連通性，使邊緣部分中的任何一臺主機都能夠向其他主機通信。

路由器：在網絡核心部分起特殊作用的是路由器（router），它是一種專用計算機（但不是主機）。路由器是實現分組交換（packet switching）的關鍵構件，其任務是轉發收到的分組，這是網絡核心部分最重要的功能。

電路交換的主要特點

從通信資源的分配角度來看，交換（switching）就是按照某種方式動態地分配傳輸線路的資源。在使用電路交換打電話之前，必須先撥號請求建立連接。當被叫用戶聽到交換機送來的撥號音并摘機后，從主叫端到被叫端就建立了一條連接，也就是一條專用的物理通路。這條連接保證了雙方通話時所需的通信資源，而這些資源在雙方通信時不會被其他用戶占用。此后主叫和被叫雙方就能互相通電話。通話完畢掛機后，交換機釋放剛才使用的這條專用的物理通路（即把剛才占用的所有通信資源歸還給電信網）。這種必須經過“建立連接（占用通信資源）→通話（一直占用通信資源）→釋放連接（歸還通信資源）”三個步驟的交換方式稱為電路交換[插圖]。如果用戶在撥號呼叫時電信網的資源已不足以支持這次的呼叫，則主叫用戶會聽到忙音，表示電信網不接受用戶的呼叫，用戶必須掛機，等待一段時間后再重新撥號。

用戶線是電話用戶到所連接的市話交換機的連接線路，是用戶獨占的傳送模擬信號的專用線路，而交換機之間擁有大量話路的中繼線（這些傳輸線路早已都數字化了）則是許多用戶共享的，正在通話的用戶只占用了中繼線里面的一個話路。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數據時，其線路的傳輸效率往往很低。這是因為計算機數據是突發式地出現在傳輸線路上的，因此線路上真正用來傳送數據的時間往往不到10%甚至低到1%。已被用戶占用的通信線路資源在絕大部分時間里都是空閑的。例如，當用戶閱讀終端屏幕上的信息或用鍵盤輸入和編輯一份文件時，或計算機正在進行處理而結果尚未返回時，寶貴的通信線路資源并未被利用而是白白被浪費了。

分組交換的主要特點

分組交換則采用存儲轉發技術。把一個報文劃分為幾個分組的概念。通常我們把要發送的整塊數據稱為一個報文(message)。在發送報文之前，先把較長的報文劃分成為一個個更小的等長數據段，例如，每個數據段為1024bit。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(header)后，就構成了一個分組(packet)。分組又稱為“包”，而分組的首部也可稱為“包頭”。分組是在因特網中傳送的數據單元。分組中的“首部”是非常重要的，正是由于分組的首部包含了諸如目的地址和源地址等重要控制信息，每一個分組才能在因特網中獨立地選擇傳輸路徑，并被正確地交付到分組傳輸的終點。

因特網的核心部分是由許多網絡和把它們互連起來的路由器組成的，而主機處在因特網的邊緣部分。在因特網核心部分的路由器之間一般都用高速鏈路相連接，而在網絡邊緣的主機接入到核心部分則通常以相對較低速率的鏈路相連接。

位于網絡邊緣的主機和位于網絡核心部分的路由器都是計算機，但它們的作用卻很不一樣。主機是為用戶進行信息處理的，并且可以和其他主機通過網絡交換信息。路由器則是用來轉發分組的，即進行分組交換的。路由器收到一個分組，先暫時存儲一下，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。這樣一步一步地（有時會經過幾十個不同的路由器）以存儲轉發的方式，把分組交付最終的目的主機。各路由器之間必須經常交換彼此掌握的路由信息，以便創建和維持在路由器中的轉發表，使得轉發表能夠在整個網絡拓撲發生變化時及時更新。

當我們討論因特網的核心部分中的路由器轉發分組的過程時，往往把單個的網絡簡化成一條鏈路，而路由器成為核心部分的結點，如圖(b)所示。這種簡化圖看起來可以更加突出重點，因為在轉發分組時最重要的就是要知道路由器之間是怎樣連接起來的。

主機H1向主機H5發送數據？？？

主機H1向主機H5發送數據。主機H1先將分組逐個地發往與它直接相連的路由器A。此時，除鏈路H1-A外，其他通信鏈路并不被目前通信的雙方所占用。需要注意的是，即使是鏈路H1-A，也只是當分組正在此鏈路上傳送時才被占用。在各分組傳送之間的空閑時間，鏈路H1-A仍可為其他主機發送的分組使用。

路由器A把主機H1發來的分組放入緩存。假定從路由器A的轉發表中查出應把該分組轉發到鏈路A-C。于是分組就傳送到路由器C。當分組正在鏈路A-C傳送時，該分組并不占用網絡其他部分的資源。路由器C繼續按上述方式查找轉發表，假定查出應轉發到路由器E。當分組到達路由器E后，路由器E就最后把分組直接交給主機H5。

假定在某一個分組的傳送過程中，鏈路A-C的通信量太大，那么路由器A可以把分組沿另一個路由轉發到路由器B，再轉發到路由器E，最后把分組送到主機H5。在網絡中可同時有多個主機進行通信，如主機H2也可以經過路由器B和E與主機H6通信。

這里要注意，路由器暫時存儲的是一個個短分組，而不是整個的長報文。短分組是暫存在路由器的存儲器（即內存）中而不是存儲在磁盤中的。這就保證了較高的交換速率。

應當注意，分組交換在傳送數據之前不必先占用一條端到端的通信資源。分組在哪一段鏈路上傳送時，才占用這段鏈路的通信資源。分組到達一個路由器后，先暫時存儲下來，查找轉發表，然后從另一條合適的鏈路轉發出去。分組在傳輸時就這樣一段段地斷續占用通信資源，而且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。

因特網采取了專門的措施，保證了數據的傳送具有非常高的可靠性（在介紹運輸層協議時，要著重討論這個問題）。當網絡中的某些結點或鏈路突然出故障時，在各路由器中運行的路由選擇協議（protocol）能夠自動找到其他路徑轉發分組。

為了提高分組交換網的可靠性，因特網的核心部分常采用網狀拓撲結構，使得當發生網絡擁塞或少數結點、鏈路出現故障時，路由器可靈活地改變轉發路由而不致引起通信的中斷或全網的癱瘓。此外，通信網絡的主干線路往往由一些高速鏈路構成，這樣就能以較高的數據率迅速地傳送計算機數據。

總結

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