第一部分 C#網絡程序開發基礎

第1章 C#網絡程序開發基礎知識

1.1 網絡通信模型及分類

1.1.1 分散式、集中式與分布式系統

為了網絡通信的需要，人們經常需要對網絡通信模型做一定的分析，為此，提出了各種參考模型。隨著科技的進步，網絡技術高速發展，網絡的通信模型也在不斷變化，但總體目標向著“簡單明了”和“實用化”的方向發展。根據數據的通信方式，可以將通信模型分為分散式（Decentralized）系統、集中式（Centralized）系統和分布式（Distributed）系統三大類。

1. 分散式系統

在分散式系統中，用戶只需負責管理自己的計算機系統，各自獨立的系統之間沒有資源或信息的交換或共享，由此引起大量共享數據的重復存儲，造成數據冗余，容易導致共享的不同用戶之間數據的不一致性，同時造成硬件的運營維護等成本大量增加。

2. 集中式系統

在集中式系統中，通過一臺主計算機保存共享的全部數據，用戶通過終端連接到這臺主計算機進行數據訪問。終端包含鍵盤和顯示器，使用通信鏈路接收和發送數據。

集中式系統的優點是資源集中，硬件成本低，數據共享訪問方便，減少或消除了數據的冗余與不一致。但它的主要缺點是可靠性不如分散式系統，一旦主機出現故障，整個系統都會癱瘓；另外，由于系統為所有用戶共享，無法滿足特殊用戶的計算需要，系統響應較慢。

3. 分布式系統

分布式系統是集中式系統和分散式系統的混合，由多個連接起來的獨立計算機組成。與計算機網絡相比，分布式系統的資源以透明的形式供給用戶使用，用戶在使用資源時無須知道該資源是本地的還是遠程的，對于遠程資源也可以像本地資源一樣任意調用，而計算機網絡則需要先知道資源的位置，與資源所在的主機建立連接后才能使用；此外，分布式系統還具有高度的內聚性，每個數據庫分布節點高度自治，有本地的數據庫管理系統。分布式系統的著名例子是萬維網（World Wide Web），在萬維網中，所有的Web看起來就好像是放在一個主機上一樣。

當然，分布式系統和計算機網絡還是有相通的地方，多數分布式系統的建立是以計算機網絡為基礎的，所以分布式系統與計算機網絡在物理結構上基本相同，它們的區別主要在軟件層面。

1.1.2 C/S、B/S與P2P網絡通信架構

1. C/S模型

C/S（Client/Server）模型也叫作C/S結構，即客戶機／服務器結構，它是在分散式系統、集中式系統和分布式系統的基礎之上發展出來的，當前的大多數通信網絡都是這種模型。

C/S模型將一個網絡事務處理分為兩部分，一部分是客戶端（Client），主要負責界面和處理業務邏輯，并為用戶提供網絡請求服務的接口，如數據查詢請求；一部分是服務器端（Server），一般以數據處理能力較強的數據庫管理系統作為后臺，負責接收和處理用戶對服務的請求，并將這些服務透明地提供給用戶。C/S結構一般采用兩層結構，如圖1-1所示。

從程序實現角度來說，客戶端和服務器端間的通信先由服務器端啟動Server進程，然后等待客戶端的請求服務；客戶端啟動Client進程向服務器申請服務。服務器處理完一個客戶端請求信息后再繼續等待其他客戶端的請求，周而復始地以這樣一種方式進行。

在這種結構中，服務器硬件需要足夠強的處理能力，才能滿足客戶的要求。

C/S結構的技術較為成熟，其特點是交互性強，具有安全的存取模式，網絡通信量低，響應速度快，利于處理大量的數據，可以充分利用兩端硬件環境的優勢，將任務合理分配到客戶端和服務器端來實現，既適用于實際應用程序，又適用于統一的計算和處理。但是它也有缺點，即該結構的程序為針對性開發，不能靈活變更，維護和管理的難度比較大，通常只局限于小型局域網，不利于擴展。

2. B/S模型

B/S（Browse/Server）模型即瀏覽器／服務器模式，也叫B/S結構。它只安裝維護一個服務器（Server），而客戶端采用瀏覽器（Browse）運行軟件。B/S結構是隨著Internet技術的興起，對C/S結構的變化和改進。它和C/S并沒有本質區別，是C/S模型的一種特例，特殊在于這種模型必須使用HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本傳送協議）。

B/S結構采用的是三層客戶機／服務器結構，在數據管理層（Server）和用戶界面層（Client）增加了一層結構，稱為中間件（Middleware），使整個體系分為三層。三層結構是伴隨著中間件技術的成熟而興起的，核心概念是利用中間件將應用分別表示為界面層、業務邏輯層和數據存儲層3個不同的處理層，如圖1-2所示。

中間件作為構造三層結構的基礎平臺，具有如下主要功能：負責客戶機與服務器、服務器與數據庫之間的連接和通信；實現應用與數據庫之間的高效連接。具有中間件的三層結構在層與層之間相互獨立，任一層的改變都不會影響其他層的功能。

在B/S體系結構系統中，用戶通過瀏覽器向分布在網絡上的許多服務器發出請求，服務器對瀏覽器的請求進行處理，將用戶所需信息返回到瀏覽器。而其余的工作，如數據請求、加工、結果返回以及動態網頁生成、對數據庫的訪問和應用程序的執行等，全部由服務器完成。可以看出，B/S結構相對于C/S結構是一個非常大的進步。

B/S結構的主要特點是分布性強、維護方便、開發簡單且共享性強，如一臺計算機可以訪問任意一個Web服務器，用戶只需要知道服務器的網址即可訪問，不需要針對不同服務器分別提供專門的客戶端軟件。但B/S結構的缺點在于數據存在安全性問題，對服務器要求過高，數據傳輸慢，軟件個性化特點明顯降低，而且實現復雜的應用構造有較大困難。

綜上所述，兩種模式各有利弊。C/S結構適用于特定范圍，如局域網；而B/S結構則可以彌補C/S結構在應用平臺上的功能不足。從可擴展性和高靈活性顯示，B/S結構將是未來的發展方向。

3. P2P模型

P2P（Peer-to-Peer）稱為對等互連模型。在此環境中，網絡上的各臺主機具有相同的功能，無主從之分，任一臺計算機都是既可當服務器，設定共享資源供網絡中其他計算機使用，又可作為工作站。從程序實現來說，一個應用程序同時起到客戶端和服務器的作用。目前，它是小型局域網常用的組網方式，其優點是配置容易，通信便利，成本低；缺點是可靠性不如C/S模型，易遭黑客攻擊。