我發的文章是怎麼到你手機上的？計算機網絡基礎（一）

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我們都說這是一個互聯網、信息化的時代，但問題來了，什麼是互聯網，真的瞭解互聯網嗎？

在大學上課沒好好學習，現在對這部分的內容還略有好奇與疑問，所以我準備認真研讀計算機網絡這本書，我把自己這個過程中的所思所想記錄下來，便於查看，也希望對你學習計算機網絡有所幫助。

首先來舉個例子吧，我今天的文章你能看到，這本身就藉助了互聯網，那你有沒有好奇，**這篇文章在我點擊發送的那一刻，它發生了什麼？**你和我之間沒有一根網線，我們也素不相識，我的文字怎麼就到你手機上了？它中間怎麼傳輸的？

那麼我們就抱着這個疑問來思考計算機網絡這個知識，其實我們通常所說的互聯網其實是一個寬泛的概念。

首先我們熟悉的網絡，分爲

1. 電信網絡
2. 有線電視網絡
3. 計算機網絡

這3種網絡在時代的發展中所佔的比重都不一樣，（比如說我小時候，家裏面看電視都是用一個盒子來接收信號，電話也都是用電話線連接的座機，計算機網絡在我們的生活中還是比較少的），但現在逐漸“三網融合”（一部智能機全乾了，又打電話，又能上網，還能看電視）。

所以也折射出互聯網的特點：

1. 連通性：用戶之間不管隔着多少距離，都可以方便的交換信息，比如我發文章給陌生的你。
2. 共享資源：可以從網絡服務器方便的讀取和下載文檔或音視頻等，比如百度網盤隨時能下載和上傳。

那麼我們上面一直說計算機網絡，那什麼是網絡呢？用專業術語來說，它由多個結點（包括但不限於主機）和連接這些節點的鏈路組成。

甚至可以粗狂的理解爲任何能聯網的都是一個結點，而且其中包括特別重要的就是路由器、交換機、集線器等設備，來爲我們能夠訪問互聯網保駕護航。

網絡把許多計算機連接在一起，而互聯網把許多網絡通過路由器連接在一起。所以把互聯網稱爲是：網絡的網絡。

更通俗的來說：網絡={計算機、結點、鏈路}，網絡的網絡=互聯網={網絡、路由器、鏈路}

所以我們通常說的網，是一種結構，我們把它想象成是一張蜘蛛網就容易理解了，那麼在這個網上我們之間要相互通信，那麼我們通過這根網線是如何進行傳輸內容的，這個有沒有感到好奇？

互聯網也從上世紀的70年代開始發展至今，有3個重要的發展階段需要了解，這些階段也不是在某個時間點發生了突變，而是逐漸演進的

1. 1969年美國國防部創建的一個單個的分組交換網。類似於現在所說的一個局域網

2. 三級結構的互聯網，當時1985起，美國一個牛逼機構圍繞6個大型計算機中心開始建設計算機網絡，這個網分爲主幹網，地區網和校園網（企業網）

3. 多層次的ISP結構的互聯網，這也是1993年後美國政府把互聯網交給了市場管理，衍生出了互聯網服務提供者ISP，例如，我們中國的移動、聯通、電信這三巨頭是最有名的ISP

   那麼他們這些ISP幹了些啥？這麼說吧，他們從互聯網管理機構申請到了一大批IP地址，同時有錢的ISP還自己建立基站，建造通信線路，造路由器等，最後ISP把一個個的IP賣給用戶。這個過程是不是特別向你家的電腦裝寬帶，不就是移動或者電信賣給你一個IP地址麼。他們就是個中間商，但是互聯網管理機構不會零售IP地址給你的，所以我們的上游必定是這些大大小小的互聯網服務提供商ISP。

   那麼ISP又分爲主幹ISP、地區ISP、本地ISP，這三層依次連接。也就是你發的消息要一層一層的轉發出去。其實這和上面第二個階段有點類似，只是添加了一個角色是ISP
   

但是隨着互聯網的爆發，流量激增，怎麼能夠快速的轉發呢？用戶的消息都要多層轉發，浪費時間還佔用資源，所以，互聯網交換點IXP誕生了，它的作用就是允許兩個網絡能直接相連並交換分組，而不再需要通過第三方來轉發分組。啥意思，上面圖中部分地區ISP不再需要主幹ISP轉發就可以直接通信。

這玩意兒這麼好用，那現在造了多少呢？截至2016年3月，全球有226個，但是分佈很不均衡，看這個圖就知道了

到目前，互聯網已經成爲了世界上規模最大和增長速率最快的計算機網絡，沒有人能準確說出互聯網究竟有多大。

互聯網的組成

上面我們從大的層面知道了互聯網是個啥玩意，接下來我們具象的來了解一下互聯網是啥組成的。

1. 邊緣部分：所有連接在互聯網的主機，其實也就是終端，是我們用戶直接使用的
   我們端到端的通信方式一般分爲2類
   1). 客戶-服務器（C/S方式，client-server）
   2). 對等方式（P2P方式，也是B/S方式，Browser/Server），本質上看仍然是客戶-服務器方式，只不過每一臺主機既是客戶又同時是服務器。
2. 核心部分：由大量的網絡和連接網絡的路由器組成，也就是爲邊緣部分提供服務的，關鍵的就是路由器，它是一種專用計算機，它是實現分組交換的關鍵構建，任務就是轉發收到的分組

那交換分組是啥意思？

我們舉個例子，A發消息給D

如果是電路交換，必須給A 和D建立全程的鏈接，也就是A——B——C——D，在這個過程中，全程佔用信道資源，我們看過亮劍吧，那個年代我要給你打電話，相當於我打電話後會由一個交換機（有人工的、步進的等方式）幫我去轉接給你，最後如果你的線路沒被佔線，我們才能通話。

**總結：必須基於連接，經過3個階段：建立連接（端到端的連接）→傳送數據→釋放連接，在這個過程中，全程佔用信道資源。**使用電路來傳送計算機數據，效率太低了。

分組交換：同樣還是A——B——C——D，但是A——B之後，再B——C的時候，A——B已經被釋放，因此分組交換不是全程佔用資源，而是在一段時間佔用一段資源，非常靈活。

計算機網絡都有哪些類別?各種類別的網絡都有哪些特點?

從網絡的作用範圍來劃分,有:
(1)廣域網WAN,作用範圍通常爲幾十到幾千公里,有時也稱爲遠程
(2)城域網MAN,作用範圍一般是一個城市,可跨越幾個街區甚至整個城市,其作用距
離約爲5~50km。
(3)局域網LAN,作用範圍侷限在較小的範圍(如1km左右)。
(4)個人區域網PAN,也常稱爲無線個人區域網WPAN,其作用範圍大約在10m左右。

按照使用者來劃分,有
(1)公用網,這是指電信公司(國有或私有)出資建造的大型網絡。“公用”的意思就是所有願意按電信公司的規定交納費用的人都可以使用這種網絡。因此公用網也可稱爲公衆網。
(2)專用網,這是某個部門爲滿足本單位特殊業務的需要而建造的網絡。這種網絡不向本單位以外的人提供服務。例如,軍隊、鐵路、電力、銀行等系統均有本系統的專用網。

按照採用的交換技術的不同來劃分,有
(1)電路交換網
(2)分組交換網
(3)混合交換網。

還有一種網絡叫做接入網AN,用來把用戶接入到互聯網。接入網也叫做本地接入網。

互聯網的發展

機會總會留給有準備的人

1996年，張朝陽創立搜狐

1997年，丁磊創立網易

1998年，王志東創立新浪

1998年，馬化騰、張志東創立騰訊

1999年，馬雲創立阿里巴巴

2000年，李彥宏、徐勇創立百度

2004年，阿里巴巴集團創立支付寶

。。。。

看看吧，這就是我們的前浪，我們這些後浪不都是打破頭都想去這些公司麼

計算機網絡的體系結構

上面說了這麼多對於網絡的發展與概念，那麼我們之間要通信，肯定要通過某種約定。但由於通信這話題太大，問題太複雜，涉及到了不同的領域知識，一下子還沒法解決，所以就有了分層這麼個概念。分層有啥好處，就好比我們的代碼，把一個大的功能做拆分成不同的模塊，模塊可以實現複用，便於維護，同時還做了封裝，上游只需要調用我暴露的接口就可以了，不關係我的具體代碼實現。

在計算機網絡裏，重要的分層模型有以下3種，7層的OSI模型，4層的TCP/IP，還有5層的（專門用於介紹網絡原理而設計的）

最早的時候，這些專家們就研究了OSI模型，分的特別標準，但太慢了，從1977年到1983年，剛要準備推出這個牛逼的模型統一互聯網，結果TCP/IP協議已經佔領市場了，沒辦法，法律意義上的國際標準OSI標準徹底失敗，而TCP／IP成爲了事實上的國際標準。這也反映了現在社會市場的重要性。

TCP/IP體系結構中最核心的部分就是上面的三層：應用層、運輸層、網絡層。 至於最下面的是一層—網絡接口層,還是兩層—網絡接口層和物理層,這都不太重要,因爲 TCP/IP本來沒有爲網絡層以下的層次制定什麼標準。TCP/IP的思路是:形成IP數據報後只要交給下面的網絡去發送就行了,不必再考慮得太多。用OSI的概念,將下面的兩層稱爲數據鏈路層和物理層是比較清楚的。

而事實上，我們現在研究的計算機網絡基礎，不就是要搞懂它們這幾層具體做了什麼工作麼？

兩軍對戰問題

佔據東、西兩個山頂的藍軍1和藍軍2與駐紮在山谷的白軍作戰。其力量對比是:單獨的藍軍1或藍軍2打不過白軍,但藍軍1和藍軍2協同作戰則可戰勝白軍。現藍軍1擬於次日正午向白軍發起攻擊。於是用計算機發送電文給藍軍2，但通信線路很不好,電文出錯或丟失的可能性較大(沒有電話可使用)。因此要求收到電文的友軍必須送回一個確認電文。但此確認電文也可能出錯或丟失。試問能否設計出一種協議使得藍軍1和藍軍2能夠實現協同作戰因而一定(即100%而不是99999.%)取得勝利?

答：藍軍1先發送:“擬於明日正午向白軍發起攻擊。請協同作戰和確認。”
假定藍軍2收到電文後發回了確認。
然而現在藍軍1和藍軍2都不敢下決心進攻。因爲,藍軍2不知道此確認電文對方是否正確地收到了。如未正確收到,則藍軍1必定不敢貿然進攻。在此情況下,自己單方面發起進攻就肯定要失敗。因此,必須等待藍軍1發送“對確認的確認”
假定藍軍2收到了藍軍1發來的確認。但藍軍1同樣關心自己發出的確認是否已被對方正確地收到。因此還要等待藍軍2的“對確認的確認的確認”。
這樣無限循環下去,藍軍1和藍軍2都始終無法確定自己最後發出的電文對方是否已經收到(圖1-21)。

因此,在本例給出的條件下,沒有一種協議可以使藍軍1和藍軍2能夠100%地確保勝利。、

最後我們來說下我們在文章投提到的問題，我發的文章是怎麼到你手機上的？

我們今天這篇文章，把這個抽象的問題轉化成了理解TCP/IP協議這4層都幹了什麼這個具象的問題，具體每層幹了什麼，我會在接下來的每篇文章介紹一層，試圖把它給講明白。期待你的持續關注。

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而且明天講的物理層的知識更是讓我不斷的喊“牛逼”，快關注我公衆號吧“後來X大數據”！