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计算机代写|计算机网络代写computer networking代考|Principles of Network Applications
Suppose you have an idea for a new network application. Perhaps this application will be a great service to humanity, or will please your professor, or will bring you great wealth, or will simply be fun to develop. Whatever the motivation may be, let’s now examine how you transform the idea into a real-world network application.
At the core of network application development is writing programs that run on different end systems and communicate with each other over the network. For example, in the Web application there are two distinct programs that communicate with each other: the browser program running in the user’s host (desktop, laptop, tablet, smartphone, and so on); and the Web server program running in the Web server host. As another example, in a Video on Demand application such as Netflix (see Section 2.6), there is a Netflix-provided program running on the user’s smartphone, tablet, or computer; and a Netflix server program running on the Netflix server host. Servers often (but certainly not always) are housed in a data center, as shown in Figure 2.1.
Thus, when developing your new application, you need to write software that will run on multiple end systems. This software could be written, for example, in C, Java, or Python. Importantly, you do not need to write software that runs on network-core devices, such as routers or link-layer switches. Even if you wanted to write application software for these network-core devices, you wouldn’t be able to do so. As we learned in Chapter 1, and as shown earlier in Figure 1.24, network-core devices do not function at the application layer but instead function at lower layersspecifically at the network layer and below. This basic design – namely, confining application software to the end systems – as shown in Figure 2.1, has facilitated the rapid development and deployment of a vast array of network applications.
计算机代写|计算机网络代写computer networking代考|Network Application Architectures
Before diving into software coding, you should have a broad architectural plan for your application. Keep in mind that an application’s architecture is distinctly different from the network architecture (e.g., the five-layer Internet architecture discussed in Chapter 1). From the application developer’s perspective, the network architecture is fixed and provides a specific set of services to applications. The application architecture, on the other hand, is designed by the application developer and dictates how the application is structured over the various end systems. In choosing the application architecture, an application developer will likely draw on one of the two predominant architectural paradigms used in modern network applications: the client-server architecture or the peer-to-peer (P2P) architecture.
In a client-server architecture, there is an always-on host, called the server, which services requests from many other hosts, called clients. A classic example is the Web application for which an always-on Web server services requests from browsers running on client hosts. When a Web server receives a request for an object from a client host, it responds by sending the requested object to the client host. Note that with the client-server architecture, clients do not directly communicate with each other; for example, in the Web application, two browsers do not directly communicate. Another characteristic of the client-server architecture is that the server has a fixed, well-known address, called an IP address (which we’ll discuss soon). Because the server has a fixed, well-known address, and because the server is always on, a client can always contact the server by sending a packet to the server’s IP address. Some of the better-known applications with a client-server architecture include the Web, FTP, Telnet, and e-mail. The client-server architecture is shown in Figure 2.2(a).
Often in a client-server application, a single-server host is incapable of keeping up with all the requests from clients. For example, a popular social-networking site can quickly become overwhelmed if it has only one server handling all of its requests. For this reason, a data center, housing a large number of hosts, is often used to create a powerful virtual server. The most popular Internet services-such as search engines (e.g., Google, Bing, Baidu), Internet commerce (e.g., Amazon, Eay, Alibaba), Web-based e-mail (e.g., Gmail and Yahoo Mail), social media (e.g., Facebook, Instagram, Twitter, and WeChat)—run in one or more data centers. As discussed in Section 1.3.3, Google has 19 data centers distributed around the world, which collectively handle search, YouTube, Gmail, and other services. A data center can have hundreds of thousands of servers, which must be powered and maintained. width costs for sending data from their data centers.
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计算机代写|计算机网络代写computer networking代考|网络应用原理
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假设你对一个新的网络应用程序有一个想法。也许这个应用程序会对人类有很大的帮助，或者会取悦你的教授，或者会给你带来巨大的财富，或者仅仅是开发起来很有趣。不管动机是什么，现在让我们研究一下如何将这个想法转化为真实的网络应用程序。网络应用程序开发的核心是编写运行在不同端系统上并通过网络相互通信的程序。例如，在Web应用程序中，有两个相互通信的不同程序:运行在用户主机(台式机、笔记本电脑、平板电脑、智能手机等)中的浏览器程序;以及运行在Web服务器主机中的Web服务器程序。另一个例子是，在像Netflix这样的视频点播应用程序中(见2.6节)，有一个Netflix提供的程序运行在用户的智能手机、平板电脑或计算机上;以及运行在Netflix服务器主机上的Netflix服务器程序。服务器通常(但肯定不是总是)位于数据中心中，如图2.1所示。因此，在开发新的应用程序时，你需要编写能够在多个端系统上运行的软件。例如，该软件可以用C、Java或Python编写。重要的是，您不需要编写运行在网络核心设备(如路由器或链路层交换机)上的软件。即使您想为这些网络核心设备编写应用程序软件，您也不能这样做。正如我们在第一章中所学到的，如图1.24所示，网络核心设备并不在应用层起作用，而是在较低的层起作用，特别是在网络层及以下。如图2.1所示，这种基本设计—即将应用程序软件限制在终端系统中—促进了大量网络应用程序的快速开发和部署
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在深入研究软件编码之前，您应该为您的应用程序有一个广泛的体系结构计划。请记住，应用程序的体系结构与网络体系结构是截然不同的(例如，在第一章中讨论的五层Internet体系结构)。从应用程序开发人员的角度来看，网络体系结构是固定的，并为应用程序提供一组特定的服务。另一方面，应用程序体系结构是由应用程序开发人员设计的，并规定了应用程序如何在各种终端系统上结构化。在选择应用程序体系结构时，应用程序开发人员可能会借鉴现代网络应用程序中使用的两种主要体系结构范式之一:客户机-服务器体系结构或点对点(P2P)体系结构
在客户端-服务器体系结构中，有一个永远在线的主机，称为服务器，它为来自许多其他主机(称为客户端)的请求提供服务。一个经典的例子是Web应用程序，其中一个始终在线的Web服务器为来自客户端主机上运行的浏览器的请求提供服务。当Web服务器从客户机主机接收到对对象的请求时，它通过将所请求的对象发送到客户机主机进行响应。注意，在客户机-服务器体系结构中，客户机之间不直接通信;例如，在Web应用程序中，两个浏览器不能直接通信。客户机-服务器体系结构的另一个特征是，服务器有一个固定的、众所周知的地址，称为IP地址(我们将很快讨论)。因为服务器有一个固定的、众所周知的地址，而且服务器总是处于打开状态，客户机可以通过向服务器的IP地址发送数据包来联系服务器。使用客户机-服务器体系结构的一些比较知名的应用程序包括Web、FTP、Telnet和电子邮件。客户机-服务器体系结构如图2.2(a)所示。通常在客户机-服务器应用程序中，单服务器主机无法跟上来自客户机的所有请求。例如，如果一个流行的社交网站只有一台服务器处理所有请求，那么它很快就会变得不堪重负。因此，包含大量主机的数据中心通常用于创建功能强大的虚拟服务器。最流行的互联网服务——如搜索引擎(如谷歌，必应，百度)，互联网商务(如亚马逊，Eay，阿里巴巴)，基于web的电子邮件(如Gmail和雅虎邮件)，社交媒体(如Facebook, Instagram, Twitter和微信)——在一个或多个数据中心运行。正如第1.3.3节所讨论的，谷歌有19个分布在世界各地的数据中心，它们共同处理搜索、YouTube、Gmail和其他服务。一个数据中心可能有数十万个服务器，这些服务器必须进行供电和维护。从它们的数据中心发送数据的宽度开销
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