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剖析互联网工作原理

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原文:How does the internet work
翻译:安翔
审校/责编:屠敏,关注物联网、移动开发领域,寻求报道或投稿请发邮件tumin@csdn.net

假设你在意大利度假,此时此刻正在一个提供免费 WiFi 的咖啡厅里享受下午茶。前几天的旅途中,你拍摄了很多靓照,你迫不及待地想要分享给国内的老爹老妈。

鉴于二老对 Dropbox 或者 Google Drive 这种高级货一无所知,因此你只能用邮件附件的方式发送这些照片。

当你用鼠标点击邮件发送按钮之后,分分钟,邮件就穿越时空到达了老妈的收件箱。

那么这封邮件到底经历了什么,它是如何从意大利的咖啡馆来到妈妈的邮箱的呢?

网络基础

在我们正式探索之前,首先了解一下网络的基本组件。
网络由多种设备连接组成,这些设备统称为“节点”。大多数现代网络都包含如下节点:

  • 网卡/适配器
  • 交换机
  • 路由器
  • 无线接入点

网卡

也称为网络适配器,它是安装在计算机(比如笔记本或者PC)上的硬件设备。它自身不是节点,安装了它的计算机或者其他电子设备作为节点接入网络。

交换机

交换机通过快速创建和删除连接点,实现相同网络中节点之间的消息转发,它是网络的中心节点。可以将其理解为网络管理员,它维护无线和有线网络中设备之间的信息流。

路由器

路由器是连接两个或多个独立网络的设备。通过不同网络的路由器之间不断的转发和接力,数据才能最终达到它的目的地。

无线接入点(WAP)

WAP 允许附近的计算机和节点通过 WiFi 等无线方式接入网络。它们是向有线网络提供无线功能的节点。

单独的 WAP 接入能力有限,比如在大型建筑中可以使用多个 WAP 以增大无线网络的覆盖范围。 当然,WAP并不是网络的必需组件,因为有线网络能够满足大部分需求。

WiFi连接与Internet连接

在此处需要声明的是,与普遍认识相反,实际上 WiFi 与 Internet 连接没有任何关系,很多人将这两者混淆。

WiFi 仅仅反应你连接到局域网中的无线接入点的强度,Internet 连接则用来衡量你的路由器与互联网的连接强度。 WiFi 信号很强,并不代表网速就很快。

这里有关于WiFi的8件事来帮助你更好地了解 WiFi。

互联网的诞生

互联网起源于1960年代末和70年代初,它是由美国国防部创建的一种新的网络技术。 它被称为ARPANET(Advanced Research Projects Agency Network)。

当时从事国防工程相关工作的人员不仅包括国防部的科学家,还有遍布美国各地的研究员,ARPANET 的最初目的就是将这些工作人员联系起来,实现远程协同工作。研究员将 ARPANET 纳入他们在大学工作的网络中。随着越来越多的网络加入系统,互联网逐步开始形成。

什么是互联网

从根本上讲,互联网是一个使用网络协议进行通信的全球互联的网络集合。可以将 Internet 看作网络的网络,每个网络都是一个节点。
然而,新的设备和技术已经创造出通过互联网连接到网络的新途径。 它们的组合通常用于建立这些连接。

有线网络

有线网络是接入互联网的最常见方式。 全世界铺设了数十万英里的电缆,比如电话线(DSL)、光纤,等等。

数据可以通过光纤电缆实现高达70%光速的传输速度。为了防止退化,大部分电缆铺设在地下或水下。当然,在陆地上,也会很便利地铺设在公路旁。这些电缆有的可以跨越数千英里,例如连接欧洲和美国、加拿大的大西洋水下通信电缆。

总之,有线网络是访问互联网最理想和最快速的方式。

卫星互联网

在某些第三世界国家和人口极少的地区,当地没有提供有线网络,那么此时卫星网络就很有必要了,人们可以通过卫星信号接入互联网。

虽然卫星相对较快,但是由于更长的传输距离,因此实际上它比有线网络要慢。此外,如果数据的接收端和发送端不在同一个卫星的覆盖范围内(比如发送给你父母的电子邮件),则数据需要多个卫星之间的转发。

移动互联网

如今,手机早已可以接入互联网。手机的直接连接点是基站,基站再通过物理电缆接入互联网。

实际上,基站是非常广泛的无线接入点,它不仅支持手机还支持其他的终端设备。手机还可以通过开启热点的方式扮演无线路由器的角色,笔记本电脑或者其他终端都可以通过手机提供的热点上网。

通过上文的描述,我们对互联网有了进一步的了解,此时是时候讨论文章开头邮件的事了。

互联网如何工作

你发送完邮件,关闭你的笔记本电脑,然后继续你的意大利之旅。此时,你的邮件也将开始它的旅程,尽管旅程的时间非常短暂。

当你点击发送时,笔记本电脑的网卡使用 WiFi 将电子邮件中的数据发送到无线接入点, 然后,WAP 将数据发送到本地路由器。

本地路由器接收到该数据并将其发送到另一个路由器,该路由器将数据发送到另一个路由器,通过多个路由器的转发,直到数据通过一条跨大西洋的电缆传输到美国。

数据最终到达 Google 数据中心(因为你父母使用Gmail),然后 Google 向你父母的笔记本电脑发送通知,提示他们收到了一封新邮件。
妈妈看到提示之后,转到她的电子邮件帐户,点击电子邮件。 数据通过多条线路从Google 数据中心开始传输,并到达你家的路由器,然后通过网线到达笔记本电脑的网卡,并最终显示在她的屏幕上。

以上所有的一切都发生在眨眼之间。互联网真是酷毙了!

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