计算机网络CS工作模式及应用

毕业设计（论文）中文摘要计算机网络C/S工作模式及应用摘要随着计算机技术的快速发展，使得计算机网络的工作模式深入到我们的日常生活之中。本文首先阐述了计算机网络的工作模式的类别，主要包括客户机/服务器模式、P2P（对等）模式、浏览器/服务器（B/S）模式、专用服务器这四种工作模式，其次是对这四种工作模式的简单的概括。最后，对C/S模式的应用进行了详细介绍，主要包括：电子邮件C/S工作模式、银行ATM机的C/S工作模式、用socket来实现简单的C/S模式、FTP（文件传输协议）、VOD（视频点播）。本文通过对电子邮件工作过程、银行ATM机的工作过程、socket（套接字）来实现简单的C/S模式、FTP（文件传输协议）、VOD（视频点播）这五种我们日常生活中的应用来对C/S模式进行研究。计算机已经普及到了我们的日常生活中，相信未来计算机的工作模式会发展的更好。关键字：客户机/服务器模式电子邮件FTPsocketVOD目录1引言 错误!未定义书签。2计算机网络工作模式的概述 12.1C/S（Client/Server）工作模式 12.2对等工作模式（P2P） 42.3B/S（浏览器/服务器）模式 52.4专用服务器 63客户机/服务器模式的应用 73.1电子邮件通过C/S模式工作 73.2银行的ATM机通过C/S模式工作 73.3用socket（套接字）来实现简单的C/S模式 83.4FTP协议（文件传输协议） 113.5VOD 15结论 17致谢 18参考文献 19

第1页共20页1引言计算机网络主要有两种工作模式，一种是P2P模式，也就是常说的对等工作模式，另一种就是C/S的工作模式。20世纪末以来,客户机/服务器的工作模式受到了大众非常广泛的关注，从而应用到了实际的工作当中。客户机／服务器系统的基本思就是把资源统一放在同一个地方，然后通过客户机/服务器的工作模式，客户机来获取资源，服务器端分享资源信息。通过网络来实现资源利用的最大化，客户机和服务器倒是不像有严格的性别特征，主要是看谁来提供服务，谁来请求服务。客户机/服务器模式最贴近我们生活的例如电子邮件以及银行ATM机的工作模式，本文在此背景之下，主要介绍的就是电子邮件以及银行ATM机的工作模式以及用socket(套接字)来实现简单的客户机/服务器工作模式和FTP(文件传输协议)。2计算机工作模式工作模式的概述2.1C/S（Client/Server）工作模式C/S(Client/Server)模式处理事务的逻辑单元实在客户机上进行实现的，客户为被我们称作是“胖客户”，而服务器被称为“瘦服务器”。无论是哪一种应用系统它肯定少不了这三部分的组成。表示层（显示信息的部分）、功能层（处理数据的部分）和处理数据的逻辑结构（数据层）。它们各部分的功能起着非常重要的作用，就比如表示层它的功能就是为了可以与用户之间进行交流，功能层就是对数据进行处理计算，数据层通俗易懂它里面存放着大量的数据用来提供给大量的用户。两层结构C/S模式中，显示部分和事务处理部分都被放在了客户机，数据处理的部分和数据库是放在服务器端的，这就使客户端这部分会显的胖一些，对于客户机而言，它对比于服务器的任务可能会轻一点，成为瘦服务器。两层C/S的结构如图2.1所示。第2页共20页第3页共20页显示逻辑事务处理逻辑数据处理逻辑数据库显示逻辑事务处理逻辑数据处理逻辑数据库客户机服务器图图2.1两层结构C/S模式传统的两层结构它不能用于客户比较多、规模较大的情况，如果说规模过于大了，这样会无法确保它运行时的安全性，它只能用在规模较小的情况，这样数据库中的数据在运行的时候才可安全，不易于泄露。三层结构C/S模式三层C/S结构的表示层、功能层和数据层这三部分，它们是有很明确的划分的，并且在逻辑上是相对独立的。显示逻辑部分是放在客户端那一层的上面的，事物的处理是放在了处理事务服务器的功能层上面，数据处理逻辑和数据库放在服务器端，由于事务处理逻辑单元在专门的事务处理服务器中实现，所以客户机的任务大大减轻，成为“瘦客户”。三层C/S的结构如图2.2所示。显示逻辑事务处理逻辑数据库显示逻辑事务处理逻辑数据库数据处理逻辑客户机事务处理服务器数据库服务器图2.2图2.2三层结构C/S模式C/S模式的通信原理TCP（Client/Server）的通信原理如图2.3所示，服务器首先会监听到监测的一个端口，客户再连接到服务端，此时服务器执行Accept操作，以接受客户端的连接。会显示连接成功，然后进行数据传输，待数据传输好，服务端和客户端就会断开它们的连接。监听Listen()监听Listen()Server端Client端创建Socket()接受Accept()数据传输Send(Receive断开Close()连接Connect()创建Socket()数据传输Send()Receive断开Close()图2.3Client/Server的通信流程C/S模式的优点Client/Server技术在目前我们日常生活中以及开发软件算法得到了广泛的使用，这种技术的优点在于它会将工作合理的分配给两端，这样就会大大减少了两端的工作量，从而合理地利用了资源，提高了应用程序开发的效率。由于两端之间并不会直接相连接，不会产生多余的中间环节以及过程，因此响应的速度会更加的迅速。客户机/服务器经过这么多年的发展，早就深入人心，但对这一术语到现在也没有办法做具体的一个定义。首先它肯定是一个物理设备，它工作就好比是二维表一样是关系模式也就是逻辑模式，它是由客户机、服务器和多方面的连接设备上的支持组成的。这里面最核心的部分就是客户了，它是人们获取资源的一个不可缺少的一个窗口。第4页共20页先向其他的设备索求信息，然后再向用户给出自己索求得到的消息。服务器它是作为为他人服务的设备，作为一个提供者，它必须要包含关系数据库与通信技术，数据库是信息系统的一个核心，计算机通过DBMS（数据管理系统）来对数据库的信息进行访问请求信息资源，数据库管理系统是系统软件，DBMS有很多就例如Oracle、VFP、SQLserver等等，服务器它为客户的请求给出回应提供信息服务。客户机/服务器具有以下特点：（1）它可以资源共享，这也是计算机网络的主要目的，做不到资源共享，那么它的存在的意义就小了很多。C/S结构中它的资源的存放是跟其他模式不同的，它的资源是分开来进行放置的，但是处理是集中在一起进行处理的，客户机与服务器它们是一对多的模式，所以说工作量还是很大的，对服务器的要求还是比较高的。（2）更方便的管理在其他服务器和工作站上的资源，资源分散开来，如果说没有比较科学的管理方式的话，当工作的时候可能会造成更多的工作量，这样开销也就会更大，客户机服务器的模式会有效科学的对资源进行管理。（3）处理速度比较快，它采用的是点对点的方式进行传输的，就好比是我们常见的交换式的以太网也采用点对点的方式进行传输，这种传输的方式的好处就是传输的信息会独自享用一条带宽，在客户机服务器模式中，用这种方式会把资源进行一个合理的分配，均匀的分配任务，避免出现有些服务器客户机分配的任务多造成负担较大的情况出现，这样发出请求会有多方服务器来一起处理，相应的速度也会更快，也可以给用户一个更好的体验。（4）安全、可靠是做一切事情前一定要保障的，安全性得不到保障纵使体系结构再好也不会收到用户的喜爱，它的体系结构是比较开放的，它的这种开放不同于我们常说的开源软件这样的，开源软件是把源代码会公布出来给开发者，就像我们用的TCP/IP协议就是开源的软件，Android操作系统也是基于Linux内核开发出来的，可以在此基础上面进行更改，而CS的体系结构虽说是开放，但是无法变更，这样会有效的保护软硬件的资源，灵活性也是非常的好，好比在以前的老版本的环境或者数据中可以在CS中通过集成的方式保留使用，以前的硬件也是可以使用的，当这个系统之中添加新的硬件的时候，并不会减弱处理运算的性能，它的可扩张性也是非常好的，客户机与服务器之间是可以进行单独的升级的。C/S结构是建立在中间件产品基础之上的，要求应用开发者自己去处理事物管理、消息队列、数据的复制和同步、通信安全等系统级的问题。这对应用开发者提出了较高的要求，而且迫使应用开发者投入很多精力来解决应用程序以外的问题。这使得应用程序的维护、移植和互操作变得复杂。如果客户端是在不同的操作系统上，C/S结构的软件需要开发不同版本的客户端软件。2.2对等工作模式（P2P）对等模式：它的简写为P2P，它也是一种通信的方式，其中每一方都拥有相同的功能，任何一方都可以启动通信会话。在我们日常生活中，比如网络邻居、第5页共20页迅雷下载、BT下载等等都是对等的工作模式。与它相对的其他模式有客户端服务器模式和主从模式。在某些情况下，对等模式通信是通过给每个节点服务器和客户端功能来进行的。在互联网上，它提供着短暂的英特网的服务，它是允许两者或多者之间具有相同的程序，然后这样可以互相连接，然后直接访问硬盘驱动器中的文件。对等网络的话，相比于其他的网络通信方式，它需要的资金的投入是比较少的，效果也是非常的不错，如下图就是典型的对等网络工作模式图，就如所见图一样每个计算机扮演的角色是不固定的，既可以扮演客户机也可以作为服务器为其他客户机提供服务，大大节省了时间，但是对等网络不适用于大型的网络。对等网它不像客户机/服务器那样，需要有专门的服务器，在对等网中无论第5页共19页现在是客户机也好，是服务器也好，身份之间是可以进行互调的，完全的取决于当时工作的一个目的，是想要分享资源，还是想要获取资源，当你想要分享的时候就作为服务器端，为其他的客户机提供服务，当想要汲取资源的时候，就作为客户机去请求信息资源。第5页共20页图2.4对等网组建图如上图2.4所示，这种对等网络的组网方式简单而且方法较多，可以使用我们室内长用的双绞线，双绞线是采用的时分多路复用技术，时分多路复用技术是常常用于数字通信领域的，当然也可以采用同轴电缆，还有串行或者并行电缆，这种组网的价格还是比较便宜的，性价比也是很高的。2.3B/S（浏览器/服务器）模式模式又称B/S结构，它是随着英特网技术的发展而演变的，对C/S模式的一种升华，也可以说是进化版本，可以说属于三层C/S架构。在这种架构下，用户想要的图形用户界面可以使用我们常用的IE浏览器。B/S模式的最大优点莫过于它发生故障的时候便于修理，大大节省了金钱与实践，代价的成本也不是很高，有可能工作人员的更换，而且地方也是在不同的地方，还用着多种的接入方式（比如LAN,WAN,Internet/Intranet等）访问和操作共同的数据；最大的缺点就是它的依赖性过于强，太过于依赖外网的环境，外网的故障导致外网中断的话，整第6页共20页个系统都会瘫痪掉。REF_Ref39550198\r[7]B/S主要是利用了现在成熟的WWW浏览器技术，以前需要用复杂的应用程序才能实现的，现在只需用浏览器就可以实现，方便了许多，并节约了开发成本，是一种全新的软件系统构造技术。第6页共19页图2.5C/SB/S模式图如上图2.5所示，图的上半部分是C/S工作模式图，下半部分B/S模式工作图，B/S模式就是在C/S模式中间添加了WEB服务器。B/S架构；第一层就是客户层，配置浏览器，他起着将得出的结果表现出来给用户（表现层的作用）。第三层是数据库服务器层，他扮演着重要的角色，因为它存放着的数据量比较大，当数据库的服务器受到了WEB服务器的请求，会对SQL语句进行分析解读，并把需要返回的结果给WEB服务器，然后，REF_Ref39550866\r[2]虽说B/S架构有很多优点，没有任何东西是完美的，就包括B/S架构也有着缺陷与不足。不过，在理论上，B/S是C/S的进化版本，缺点应该不是很多。但是在实际使用中存在问题。最大的问题就是它的开销是比较大的，然后系统和数据的安全性不容易得到保障。第7页共20页2.4专用服务器在专用服务器的网络中，它是跟服务器的模式功能是很相似的，稍微的差别就是在分工任务上面是更加的明确，就比如：在大型的网络之中，服务器可能说要为很多的用户提供很多种服务，如：消息的传递服务、WEB、DNS等等很多，想这种的情况下，单独的一台服务器肯定是做不了这么多的工作的，这个时候就需要多台的服务器来为用户提供服务，并且每台服务器是提供一种专门很细致的网络上的服务。第7页共19页3客户机/服务器模式应用的介绍第7页共20页3.1电子邮件通过C/S模式进行工作电子邮件的工作过程也是我们常用的客户机-服务器模式。发送电子邮件的时候必须有发送方与接收方才可以，发送方就是作为客户机，而接收方也就是常说的服务器，服务器中大多用户的电子邮箱都在里面。发送方通过发送邮件的程序，将编辑好的电子邮件先发送给邮件服务器。邮局服务器会识别发送端的地址，并向管理该地址的邮件服务器（POP3服务器）发送消息。邮件服务器会对其进行识别，然后将发送者发送来的消息放在接收者的电子邮箱内，然后通知接收者有新的邮件。接收者打开接收邮件的程序，就会看到服务器的通知，然后打开自己收件箱来查看自己收到的电子邮件。电子邮件的发送遵循的是TCP/IP数据模型中应用层的SMTP协议，内容部分采用的是MIME协议，接收电子邮件采用的是POP3协议。如下图3.1所示：图3.1发送电子邮件应用的协议图第8页共20页下图3.2是发送的简图，发件人编写好自己需要发出的邮件→本地发件服务器→收方的接受服务器→收件人。发送电子邮件也是我们常见的客户机/服务器模式，在此过程中，邮箱的服务器；例如QQ邮箱、网易邮箱等等很多在此过程中它扮演的是一个服务器的角色，目的就是为了给用户提供发送邮件的服务，从而，我们个人在发送邮件的过程中是扮演着客户机的角色。电子邮件使用客第8页共20页机/服务器的工作模式比P2P（对等模式）的安全性、可靠性会更高。第8页共19页图3.2电子邮件发送简图3.2银行ATM机通过客户机/服务器模式工作第8页共20页我们除了在虚拟网络上发送邮件时，用到了客户机/服务器的工作模式，在我们的现实生活中也有很多这样的例子，就比如我们去银行的ATM机取款的时候；我们按照着提示进行操作，我们作为ATM机服务的对象，ATM机作为服务器。我国大多的ATM机使用的都是微软公司的操作系统，REF_Ref39550657\r[8]而且域管理服务组器或数据库服务器组都采用分布式冗余属结构，也就是其中一部分服务器挂掉也不会影响整个网络运行，ATM机需要较好的安全性以及可靠性的，采用客户机/服务器的工作模式会更加的安全、可靠性也较高。我们个人操作ATM机过程如下图3.3；我们个人扮演客户，ATM机固定的扮演着服务器，它并不能像对等模式那样客户端跟服务端之间的角色可以进行互调。第9页共20页储户储户插入磁卡正确不正确输入密码选择服务类型选择取款取款输入或选择取款金额确定核对现金选择继续服务选择退出服务退卡取回磁卡输入密码三次不正确图3.3银行ATM机工作流程图第9页共20页3.3用Socket来实现简单C/S模式Socket(也叫套接字)最早是在Unix系统上开发的网络通信的接口，socket是最早用于在两个基于TCP/IP协议之间的相互通信，是Unix系统主要的信息传递方式。对于Socket可以这样理解：它就是一个函数库，里面包括大量的函数和相应的数据结构，已经实现好了。它支持网络通信，socket是网络应用接口，是应用层到传输层的接口。就比如QQ这个程序，这个程序是具有网络模块的，这个模块是调用socketAPI来实现的。C/S架构是基于网络通信的，然后网络的核心就是一堆网络协议，也就是协议标准。如下图3.4所示，这是socket层：第10页共20页图3.4TCP/IP中的socket层

第11页共20页第1页共20页第10页共20页基于TCP协议的socket，举个打电话的例子来说明一下（客户机/服务器的模式的实现）如果你要给一个朋友打电话，先拨号，朋友听到电话铃声后提起电话，这时你和你的朋友就建立起了链接，就可以讲话了。等交流结束，挂电话结束此次交谈。在我们生活中大多都会有这样的景象。(如果你去一家餐馆吃饭，假设那里的老板就是服务端，而你就是客户端，当你去吃饭的时候，你肯定的知道那个餐馆的地址，对于你自己来说，老板不需要你的地址。)这就是用socket来实现简单的C/S模式，下图3.5是为基于TCP协议的socket第11页共20页图3.5基于TCP/IP的socket层

第12页共20页3.4FTP(文件传输协议)FTP这种网络文件传输工具历史非常的悠久，REF_Ref39549951\r[10]FTP文件传输协议是位于TCP/IP四层模型中最上面的应用层中。FTP协议主要有两部分，一个为服务器部分，一个为客户机部分。服务器中存放着大量的数据，是用来传输给用户使用的，用户可以使用FTP的客户端口来访问服务器索要需要的资源信息。在开发网站的时候，通常利用FTP协议把网页或程序传到Web服务器上。此外，FTP的传输效率高，在网络上传输数据的时候，尤其是大数据的时候，大多都采用FTP协议来进行文件的传输以及上传。第12页共20页FTP协议采用C/S结构，通常我们在实现FTP功能时需要在服务器上配置IIS来实现FTP-Server端的配置，这种配置方式适合于比较了解操作系统的用户去操作；对于大部分非专业用户来说推荐使用相应的FTP软件来实现FTP-Server端的搭建。用户可以在自己的电脑或者是其他的电脑上打开客户机程序，连接到远程的计算机上，并依照着FTP协议提供的服务，遵照着FTP协议，进行文件的传输，我们所连接到的是服务器客户端，用户想要连上FTP的服务器，一般来讲，都会用到电脑自带的“FTP”命令，因为，个人用户想要连接到服务器端，自己的客户端就必须要执行FTP的命令，常有的FTP客户程序还有很多，例如FileZilla、Flashfxp等等。就比如以下载文件为例子，当用户想要启动FTP想从远端的计算机上得到想要的信息资源时，其实是开启了两个设备：一个是本机上FTP用户端的程序，当它向服务器那端。具体的FTP“三次握手”流程图如下图3.6所示：第12页共20页第13页共20页图3.6FTP“三次握手”流程图“三次握手”这个过程保证客户与服务器之间的连接是可靠的，而且是面向连接，用来保障数据传输时的安全可靠。上图是FTP工作的基本流程,主要分为4个阶段，即建立连接阶段、身份认证阶段、命令交互阶段和断开连接阶段。下面是对者四个阶段的详细的介绍：建立连接阶段该阶段是FTP客户端通过TCP三次握手与FTP服务器端进行建立连接。客户端向FTP服务器发出建立连接请求，FTP服务器对请求进行应答。如果FTP服务器上的21端口是启用的，可以接受来自其他主机的请求，给出应答220，表示服务就绪，即告诉客户端需要的FTP服务已经准备好了。接下来呢，FTP服务器需要客户端进行身份认证，向客户端发送身份认证请求。第14页共20页身份认证阶段身份认证就是向FTP提供给它们自己登录时的用户名与密码。FTP服务器会对你提供的账户跟密码进行核对，如果正确就会登录FTP。命令交互阶段在FTP会话中，用户可以执行FTP命令进行文件传输，如查看目录信息、上传或下载文件等。客户端输入要执行的FTP命令后，服务器同样会给出应答。如果输入的命令正确，服务器会将命令的执行结果返回给客户端。执行结果返回完成后，服务器继续给出应答。断开连接阶段当客户端不再与FTP服务器进行文件传输时，需要断开连接。客户端向FTP服务器发送断开连接请求，服务器收到断开连接后给出相应的应答。FTP（文件传输协议）在OSI协议七层结构中，它是工作在应用层的，在TCP/IP协议集四层结构中，它是工作在最上面的那层应用层。其中在应用层中还包含了很多种协议，例如：HTTP、SMTP、DNS等等多种协议。REF_Ref39550657\r[8]下图3.7给出了FTP的基本的模型，客户就是有三个部分构成的：用户接口、客户控制进程、客户传送进程，服务器拥有两个构件：服务器控制进程和服务器数据传送进程。在整个FTP会话中，控制连接一直是处于连接的状态，数据连接会在每一次完成传输信息的时候断开。FTP采用Internet标准的文件传输协议，FTP的用户界面，会向用户提供可以管理传输的程序。FTP它是具有两种的数据传输的方式，分别为主动与被动。主动方式顾名思义，他肯定时由服务器主动发起的，但是是在建立连接的过程中时主动发起的。被动的方式就是与主动方式相反，它是被动的与这个客户端这边建立连接。第15页共20页图3.7FTP传输数据图Anonymous用户这是匿名访问，这些用户他们是没有自己的账户的，但是依旧可以访问获取资源。匿名FTP服务的实质是：提供服务的机构在它们的服务器建立一个公开来的账户，人们在没有自己账户的时候都可以用匿名的账户来登录，账户的名字一般为anonymous作为账户名，用户登录之后可以像一些有账户的用户一样，访问且获取自己想要的资源，但是有不同点，匿名登陆的情况下它是不可以修改和上传文件的，而有账户的用户不仅可以查看和下载也可以修改和上传文件。匿名FTP服务的优点是：第一，匿名FTP运用很广，没有特别严格的要求。所以任何人都可以匿名登录FTP来访问获取自己想要得到的资源。在Internet上，有大量的信息资源供用户通过很多种不同的方式来获取，人们可以利用计算机等等很多的设备，但是，匿名的FTP会为用户提供很大的通路，这个很大的数据库还在不断的壮大自己，最好的就是可以免费访问。第16页共20页第二，在Internet上，匿名FTP是软件分发的主要方式。在Internet上保存所有已提供所用标准协议的有用程序。许多程序通过匿名FTP分布，每一个人都可以建立一个Internet主机。3.5VOD（视频点播）第16页共20页视频点播是二十世纪90年代在国外发展起来的，英文称为“VideoonDemand”，所以也称为“VOD”。顾名思义，就是观众用手中的遥控器搜索自己想要观看的内容，服务器端接收到用户的请求之后响应，然后从存储的数据库中找到用户所要的信息，传输给所请求的用户。视频点播业务它是最近几年种新奇新颖的传媒方式。视频点播的实现过程：当用户发出点播请求时，服务系统会根据用户所点播的信息，将存放在数据库中的信息读取出来，检索到用户想要点播的视频，然后通过高速传输线路传送给用户，用户从而点播成功，看到自己所点播的信息。下图3.8为视频点播系统（VOD）体系结构：图3.8VOD（视频点播）体系结构VOD技术当初的出现仅仅是为了满足一些用户想要自己搜索视频来满足自己的需求，可是随着这种技术的快速的进步发展，这种技术得到了广泛的应用，对生活的模式产生了很大的影响，对大众的生活以及商业上的运行模式也产生了一些强烈积极的影响。这种技术扩大了人们获取信息的渠道，丰富了人们的阅历，满足了人们精神需求；在医院、车站、街道还有很多的娱乐场所，慢慢的都有着VOD技术的全新的应用。VOD（视频点播系统）虽然是在上个世纪的90年代才兴起的，由于当时的生活背景，个人家庭拥有计算机的数量还不是很多，VOD（视频点播系统）的出现，解决了人们被动观看电视的方式，所以说在当时的社会上还是很受欢迎的，到至今为止，VOD技术不仅可以应用在电信的宽带网络中，同时也可以应用在小区局域网及有线电视的宽带网络中，应用的还是比较的广泛的。第17页共20页

服务器系统主要有三个部分组成，有视频服务器、影音服务器和接口这三部分组成，其中档案的管理服务器用来保护我们的个人隐私，保护我们的个人的信息不被泄露，内部的通讯系统主要是用来进行信息数据的交换，就好比影视的材料。接口主要是为了可以与外部用户进行数据上相互交换。视频服务器也是有三部分构成的，有存储的设备、高速缓存和控制管理系统，主要的目的是对视频进行压缩，因为视频未压缩的话，占的存储量还是非常的大的，然后会按要求进行信息上的检索和传输，视频服务器与传统的服务器还是有很大的去别的，它是需要很多软件与硬件之间的结合才可以，而且需要的软硬件还是很多专用的，如果说出现了故障，修理起来还是比较的麻烦。客户端就是我们个人，在电视前对准电视操作着遥控器，可以点播自己想要观看的节目，用户仅仅只需要操作遥控器，轻轻一按，就可以观看自己喜爱的节目。第16页共19页

第18页共20页结论客户机/服务器模式对于一些复杂的计算，可以充分减小服务器的压力，它的安全性还是比较高的，尤其是在传输一些文件的时候起着比较重要的作用，发挥本地计算的优势，同时，可以大大减小网络带宽的需求（只发送道一些数据，程序部分存放在本地），如多数游戏程序、股票看盘程序等都采用C/S构架。客户机服