计算机网络基础及应用：网络体系结构的形成

# 1. 计算机网络基础概述

## 1.1 什么是计算机网络
计算机网络是指利用通信设备和通信技术连接两台或多台计算机，使之能够互相传递数据和共享资源的系统。

## 1.2 计算机网络的发展历程
计算机网络起源于20世纪60年代，经过多年的发展，从最初的局域网发展到了如今的互联网。

## 1.3 计算机网络的基本组成和功能
计算机网络的基本组成包括硬件、协议、拓扑结构等，其功能主要包括数据通信、资源共享、信息检索等。

# 2. 网络体系结构的演变
### 2.1 分散式网络体系结构
在分散式网络体系结构中，网络中的所有节点都是平等的，没有一个节点承担特殊的角色。每个节点可以直接与其他节点通信，实现点对点的连接。这种体系结构在早期的计算机网络中比较常见，例如ARPANET，它采用了分散式的结构。

# 示例代码：分散式网络体系结构的实现

# 定义一个节点类
class Node:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.connections = []   # 与其他节点的连接

    def add_connection(self, node):
        self.connections.append(node)

    def send_message(self, message):
        for node in self.connections:
            node.receive_message(self, message)

    def receive_message(self, sender, message):
        print(f'{self.name}收到来自{sender.name}的消息：{message} ')

# 创建节点
node1 = Node("节点1")
node2 = Node("节点2")
node3 = Node("节点3")

# 建立连接关系
node1.add_connection(node2)
node1.add_connection(node3)
node2.add_connection(node3)

# 节点1发送消息
node1.send_message("Hello World!")

运行结果：

节点2收到来自节点1的消息：Hello World! 
节点3收到来自节点1的消息：Hello World! 

### 2.2 中心化网络体系结构
中心化网络体系结构中，存在一个中心节点（服务器），其他节点（客户端）通过中心节点来进行通信。客户端向中心节点发送请求，中心节点进行处理并回复。这种体系结构常见于客户端-服务器模式的应用，如Web服务器。

// 示例代码：中心化网络体系结构的实现

// 定义一个服务器类
class Server {
    public void processRequest(String request) {
        System.out.println("服务器处理请求：" + request);
    }
}

// 定义一个客户端类
class Client {
    private Server server;

    public Client(Server server) {
        this.server = server;
    }

    public void sendRequest(String request) {
        server.processRequest(request);
    }
}

// 创建一个服务器实例
Server server = new Server();

// 创建两个客户端实例
Client client1 = new Client(server);
Client client2 = new Client(server);

// 客户端发送请求
client1.sendRequest("Request 1");
client2.sendRequest("Request 2");

运行结果：

服务器处理请求：Request 1
服务器处理请求：Request 2

### 2.3 客户端-服务器网络体系结构
客户端-服务器网络体系结构是一种常见的网络体系结构，客户端发送请求，服务器进行处理并返回结果。客户端可以是一个或多个，服务器可以是一个或多个。

// 示例代码：客户端-服务器网络体系结构的实现

// 定义一个服务器类
class Server {
    processRequest(request) {
        return `服务器处理请求：${request}`;
    }
}

// 定义一个客户端类
class Client {
    constructor(server) {
        this.server = server;
    }
    sendRequest(request) {
        return this.server.processRequest(request);
    }
}

// 创建一个服务器实例
const server = new Server();

// 创建两个客户端实例
const client1 = new Client(server);
const client2 = new Client(server);

// 客户端发送请求
console.log(client1.sendRequest("Request 1"));
console.log(client2.sendRequest("Request 2"));

运行结果：

服务器处理请求：Request 1
服务器处理请求：Request 2

### 2.4 对等网络体系结构
对等网络体系结构，也称为P2P网络，每个节点（对等体）既可以作为客户端发送请求，又可以作为服务器响应请求。节点之间可以直接通信，无需通过中心节点。

# 示例代码：对等网络体系结构的实现

# 定义一个节点类
class Node:
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self.connections = []   # 与其他节点的连接

    def add_connection(self, node):
        self.connections.append(node)

    def send_request(self, request):
        for node in self.connections:
            node.process_request(self, request)

    def process_request(self, sender, request):
        print(f'{self.name}收到来自{sender.name}的请求：{request} ')

# 创建节点
node1 = Node("节点1")
node2 = Node("节点2")
node3 = Node("节点3")

# 建立连接关系
node1.add_connection(node2)
node1.add_connection(node3)
node2.add_connection(node3)

# 节点1发送请求
node1.send_request("Request 1")

运行结果：

节点2收到来自节点1的请求：Request 1 
节点3收到来自节