第一部分 C#网络程序开发基础

第1章 C#网络程序开发基础知识

1.1 网络通信模型及分类

1.1.1 分散式、集中式与分布式系统

为了网络通信的需要，人们经常需要对网络通信模型做一定的分析，为此，提出了各种参考模型。随着科技的进步，网络技术高速发展，网络的通信模型也在不断变化，但总体目标向着“简单明了”和“实用化”的方向发展。根据数据的通信方式，可以将通信模型分为分散式（Decentralized）系统、集中式（Centralized）系统和分布式（Distributed）系统三大类。

1. 分散式系统

在分散式系统中，用户只需负责管理自己的计算机系统，各自独立的系统之间没有资源或信息的交换或共享，由此引起大量共享数据的重复存储，造成数据冗余，容易导致共享的不同用户之间数据的不一致性，同时造成硬件的运营维护等成本大量增加。

2. 集中式系统

在集中式系统中，通过一台主计算机保存共享的全部数据，用户通过终端连接到这台主计算机进行数据访问。终端包含键盘和显示器，使用通信链路接收和发送数据。

集中式系统的优点是资源集中，硬件成本低，数据共享访问方便，减少或消除了数据的冗余与不一致。但它的主要缺点是可靠性不如分散式系统，一旦主机出现故障，整个系统都会瘫痪；另外，由于系统为所有用户共享，无法满足特殊用户的计算需要，系统响应较慢。

3. 分布式系统

分布式系统是集中式系统和分散式系统的混合，由多个连接起来的独立计算机组成。与计算机网络相比，分布式系统的资源以透明的形式供给用户使用，用户在使用资源时无须知道该资源是本地的还是远程的，对于远程资源也可以像本地资源一样任意调用，而计算机网络则需要先知道资源的位置，与资源所在的主机建立连接后才能使用；此外，分布式系统还具有高度的内聚性，每个数据库分布节点高度自治，有本地的数据库管理系统。分布式系统的著名例子是万维网（World Wide Web），在万维网中，所有的Web看起来就好像是放在一个主机上一样。

当然，分布式系统和计算机网络还是有相通的地方，多数分布式系统的建立是以计算机网络为基础的，所以分布式系统与计算机网络在物理结构上基本相同，它们的区别主要在软件层面。

1.1.2 C/S、B/S与P2P网络通信架构

1. C/S模型

C/S（Client/Server）模型也叫作C/S结构，即客户机／服务器结构，它是在分散式系统、集中式系统和分布式系统的基础之上发展出来的，当前的大多数通信网络都是这种模型。

C/S模型将一个网络事务处理分为两部分，一部分是客户端（Client），主要负责界面和处理业务逻辑，并为用户提供网络请求服务的接口，如数据查询请求；一部分是服务器端（Server），一般以数据处理能力较强的数据库管理系统作为后台，负责接收和处理用户对服务的请求，并将这些服务透明地提供给用户。C/S结构一般采用两层结构，如图1-1所示。

从程序实现角度来说，客户端和服务器端间的通信先由服务器端启动Server进程，然后等待客户端的请求服务；客户端启动Client进程向服务器申请服务。服务器处理完一个客户端请求信息后再继续等待其他客户端的请求，周而复始地以这样一种方式进行。

在这种结构中，服务器硬件需要足够强的处理能力，才能满足客户的要求。

C/S结构的技术较为成熟，其特点是交互性强，具有安全的存取模式，网络通信量低，响应速度快，利于处理大量的数据，可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到客户端和服务器端来实现，既适用于实际应用程序，又适用于统一的计算和处理。但是它也有缺点，即该结构的程序为针对性开发，不能灵活变更，维护和管理的难度比较大，通常只局限于小型局域网，不利于扩展。

2. B/S模型

B/S（Browse/Server）模型即浏览器／服务器模式，也叫B/S结构。它只安装维护一个服务器（Server），而客户端采用浏览器（Browse）运行软件。B/S结构是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的变化和改进。它和C/S并没有本质区别，是C/S模型的一种特例，特殊在于这种模型必须使用HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本传送协议）。

B/S结构采用的是三层客户机／服务器结构，在数据管理层（Server）和用户界面层（Client）增加了一层结构，称为中间件（Middleware），使整个体系分为三层。三层结构是伴随着中间件技术的成熟而兴起的，核心概念是利用中间件将应用分别表示为界面层、业务逻辑层和数据存储层3个不同的处理层，如图1-2所示。

中间件作为构造三层结构的基础平台，具有如下主要功能：负责客户机与服务器、服务器与数据库之间的连接和通信；实现应用与数据库之间的高效连接。具有中间件的三层结构在层与层之间相互独立，任一层的改变都不会影响其他层的功能。

在B/S体系结构系统中，用户通过浏览器向分布在网络上的许多服务器发出请求，服务器对浏览器的请求进行处理，将用户所需信息返回到浏览器。而其余的工作，如数据请求、加工、结果返回以及动态网页生成、对数据库的访问和应用程序的执行等，全部由服务器完成。可以看出，B/S结构相对于C/S结构是一个非常大的进步。

B/S结构的主要特点是分布性强、维护方便、开发简单且共享性强，如一台计算机可以访问任意一个Web服务器，用户只需要知道服务器的网址即可访问，不需要针对不同服务器分别提供专门的客户端软件。但B/S结构的缺点在于数据存在安全性问题，对服务器要求过高，数据传输慢，软件个性化特点明显降低，而且实现复杂的应用构造有较大困难。

综上所述，两种模式各有利弊。C/S结构适用于特定范围，如局域网；而B/S结构则可以弥补C/S结构在应用平台上的功能不足。从可扩展性和高灵活性显示，B/S结构将是未来的发展方向。

3. P2P模型

P2P（Peer-to-Peer）称为对等互连模型。在此环境中，网络上的各台主机具有相同的功能，无主从之分，任一台计算机都是既可当服务器，设定共享资源供网络中其他计算机使用，又可作为工作站。从程序实现来说，一个应用程序同时起到客户端和服务器的作用。目前，它是小型局域网常用的组网方式，其优点是配置容易，通信便利，成本低；缺点是可靠性不如C/S模型，易遭黑客攻击。