计算机网络(架构)
计算机网络-自顶向下
前言
如何描述计算机网络的整体运作与功能? 对世界上已有的计算机网络有一个清晰明了的认知?
在我的理解中, 网络的核心功能是 将信息从一端发送到另一端. 因此, 其实只要具备这样的功能的都可以被称作是网络. 小到两台计算机之间的相互链接, 数据交换, 大到整个地球的物联网.
而核心观点是 信息传递, 信息存储, 信息响应. 但也仅限于这两种形式. 信息的存储目的是为了将来自于过去的信息在当下进行传递.
再向上走, 事实上整个世界上的一切, 都是一种信息传递解读的过程. 之所以具有不同的表现形式, 是因为解读的方式有所不同, 自然所带来的影响也可能不同.
当生物之间进行信息交流, 获取信息, 解读信息, 然后做出相应的反应.
对待下雨天, 下雨本身是一种信息, 看到之后产生的种种不同反应正是来源于对信息的解读方式不同, 有人会享受淋雨, 有人会考虑到家里晾晒的衣服, 有人会立刻打开伞, 并传递出种种不同的讯息. 而这种信息的传递过程, 就是人类社会的构成.
在海上沉没的船, 在接受到浮力 与 重力 两方面的讯息, 遵循物理规则对信息进行解读, 发现 浮力 < 重力, 因此下沉就成了信息解读之后产生的响应.
计算机网络
计算机要发送一段信息需要经过怎样的旅程呢?
他将这段信息进行编码, 将编码后的信息经过一定的处理,转换为相应的电信号,将电信号通过线路传输发送给对应的路由器, 路由器接受到相应的电信号进而送入调制解调器中, 将电信号转换为光脉冲,通过光纤将信号发送给下一台路由器, 经过层层转发, 最终送给目的地址. 目的地址解析相应的电信号, 进而转换为相应的编码信息, 最终显示在目的计算机上.
且忽略种种复杂的协议, 关注这样几个点, 对大体框架有一定的了解.
我们给出了目的地址,却没有给出如何到达目的地的方法和路线. 路由器又是怎样区分判断的呢? 路由器接受到目的地址, 解析其中的一部分信息, 他存储有对应的列表, 告诉路由器, 当接收到 不同的IP请求时, 应该转发给谁.
一个比较形象的例子是, 当快递地址是xx省xx市xx县/区xx路xx小区xx楼xx单元xx号时, 快递会根据省份的不同进行第一次分组, 将属于同一省份的快递通过同一辆车进行配送. 等到到了对应的省份之后,再次进行分组,按照市区分组, 层层递进, 每到一个相应的层级都进行一次分组. 直到最后送到你的手中.
在每一个层级都存有相应的列表,表示当目的地址是xx的时候,应该交给谁处理, 经由怎样的路线.我们并不需要解析地址的全部, 仅仅一部分信息就已经能够决定转发的目的路由器究竟是哪一个.
同样的在我理解, 代理与网络拦截的关键点就在这里, 当我们采取自己的IP访问国外网站的时候, 在国内的运营商检测到相应的目的地时就会把它拦截掉.因此导致网络无法访问.
而代理的网络IP却并不在拦截范围内, 在早读的时候, 老师规定没有背完课文不允许走出教室, 恰好大明暗恋已久的女神在教室外, 约定好今天早上交换联系方式, 但他的进度却实在感人, 无法走出教室, 因此只能委托已经背完的二明, 并承诺事后把自己妹妹的微信号给他, 老师并没有阻止他俩之间窃窃私语, 因为这件事并不在拦截的黑名单内部, 二明已经背完了, 开心的走出教室, 将大明的手机号给了女神, 同时取到了女神的联系方式, 转回教室,将信息给了大明.
就这样完成了一次信息交换.
然而在这里还有一个隐形的假设, 这是属于同一家物流公司配送一批快递, 但在互联网中, 我们的网络提供商未必是同一家, 在这里网络提供商叫做 ISP(Internet Service Provider). 在互联网中, 如果我的ISP与你的不同, 我们之间是否就不能够通信了呢? 这显然是不可能的. 但ISP有大有小, 身处在食物链顶层的 ISP可以向下层ISP提供服务, 不过要通过流量向你收费, 层层向下, 当然, 处于最底层的ISP需要向用户收费, 才能维持正常的运营.
但大家赚钱本来都不容易, 处于同一层级的ISP之间就不要相互收费了吧, 和气生财, 这种关系叫做对等. 同时又有第三方存在, 向这些同级ISP之间收取一定的费用, 提供IXP服务, 实现同级ISP之间的数据免费流通.
高层ISP(除了最低层ISP)都提供一种服务, PoP, 向客户ISP提供对应的服务.PoP是提供商网络中的 一台或多台路由器所组成的群组.低层ISP可以直连到对应的Pop中, 被称作 存在点.
当然一个低层ISP也可以与多个高层相连接, 当提供商之一发生故障时, 依然能保证网络正常的运行.
在上述的网络架构中再添加进入新的结构, 上述的ISP仅仅是提供网络, 使得用户/应用程序之间可以进行数据交互. 而 在顶部加上 内容提供商网络才是今天的网络, 如谷歌, 有属于自己的服务器, 同时与部分高低层 ISP进行对等, 减少开销. 这是独立于 公共互联网之外的, 将自己作为信息的主体, 直接向用户提供信息内容的(而非提供信息交互服务的) 网络提供商.
这即是当前世界的因特网主要结构层次.
而分组交换, 网络协议相关部分以后再介绍.