剖析互聯網工作原理

原文：How does the internet work

翻譯：安翔

審校/責編：屠敏，關注物聯網、移動開發領域，尋求報道或投稿請發郵件tumin@csdn.net。

假設你在義大利度假，此時此刻正在一個提供免費 WiFi 的咖啡廳里享受下午茶。前幾天的旅途中，你拍攝了很多靚照，你迫不及待地想要分享給國內的老爹老媽。

鑒於二老對 Dropbox 或者 Google Drive 這種高級貨一無所知，因此你只能用郵件附件的方式發送這些照片。

當你用滑鼠點擊郵件發送按鈕之後，分分鐘，郵件就穿越時空到達了老媽的收件箱。

那麼這封郵件到底經歷了什麼，它是如何從義大利的咖啡館來到媽媽的郵箱的呢？

網路基礎

在我們正式探索之前，首先了解一下網路的基本組件。

網路由多種設備連接組成，這些設備統稱為「節點」。大多數現代網路都包含如下節點：

• 網卡/適配器

• 交換機

• 路由器

• 無線接入點

網卡

也稱為網路適配器，它是安裝在計算機（比如筆記本或者PC）上的硬體設備。它自身不是節點，安裝了它的計算機或者其他電子設備作為節點接入網路。

交換機

交換機通過快速創建和刪除連接點，實現相同網路中節點之間的消息轉發，它是網路的中心節點。可以將其理解為網路管理員，它維護無線和有線網路中設備之間的信息流。

路由器

路由器是連接兩個或多個獨立網路的設備。通過不同網路的路由器之間不斷的轉發和接力，數據才能最終達到它的目的地。

無線接入點(WAP)

WAP 允許附近的計算機和節點通過 WiFi 等無線方式接入網路。它們是向有線網路提供無線功能的節點。

單獨的 WAP 接入能力有限，比如在大型建築中可以使用多個 WAP 以增大無線網路的覆蓋範圍。 當然，WAP並不是網路的必需組件，因為有線網路能夠滿足大部分需求。

WiFi連接與Internet連接

在此處需要聲明的是，與普遍認識相反，實際上 WiFi 與 Internet 連接沒有任何關係，很多人將這兩者混淆。

WiFi 僅僅反應你連接到區域網中的無線接入點的強度，Internet 連接則用來衡量你的路由器與互聯網的連接強度。 WiFi 信號很強，並不代表網速就很快。

這裡有關於WiFi的8件事來幫助你更好地了解 WiFi。

互聯網的誕生

互聯網起源於1960年代末和70年代初，它是由美國國防部創建的一種新的網路技術。 它被稱為ARPANET（Advanced Research Projects Agency Network）。

當時從事國防工程相關工作的人員不僅包括國防部的科學家，還有遍布美國各地的研究員，ARPANET 的最初目的就是將這些工作人員聯繫起來，實現遠程協同工作。研究員將 ARPANET 納入他們在大學工作的網路中。隨著越來越多的網路加入系統，互聯網逐步開始形成。

什麼是互聯網

從根本上講，互聯網是一個使用網路協議進行通信的全球互聯的網路集合。可以將 Internet 看作網路的網路，每個網路都是一個節點。

然而，新的設備和技術已經創造出通過互聯網連接到網路的新途徑。 它們的組合通常用於建立這些連接。

有線網路

有線網路是接入互聯網的最常見方式。 全世界鋪設了數十萬英里的電纜，比如電話線（DSL）、光纖，等等。

數據可以通過光纖電纜實現高達70％光速的傳輸速度。為了防止退化，大部分電纜鋪設在地下或水下。當然，在陸地上，也會很便利地鋪設在公路旁。這些電纜有的可以跨越數千英里，例如連接歐洲和美國、加拿大的大西洋水下通信電纜。

總之，有線網路是訪問互聯網最理想和最快速的方式。

衛星互聯網

在某些第三世界國家和人口極少的地區，當地沒有提供有線網路，那麼此時衛星網路就很有必要了，人們可以通過衛星信號接入互聯網。

雖然衛星相對較快，但是由於更長的傳輸距離，因此實際上它比有線網路要慢。此外，如果數據的接收端和發送端不在同一個衛星的覆蓋範圍內（比如發送給你父母的電子郵件），則數據需要多個衛星之間的轉發。

移動互聯網

如今，手機早已可以接入互聯網。手機的直接連接點是基站，基站再通過物理電纜接入互聯網。

實際上，基站是非常廣泛的無線接入點，它不僅支持手機還支持其他的終端設備。手機還可以通過開啟熱點的方式扮演無線路由器的角色，筆記本電腦或者其他終端都可以通過手機提供的熱點上網。

通過上文的描述，我們對互聯網有了進一步的了解，此時是時候討論文章開頭郵件的事了。

互聯網如何工作

你發送完郵件，關閉你的筆記本電腦，然後繼續你的義大利之旅。此時，你的郵件也將開始它的旅程，儘管旅程的時間非常短暫。

當你點擊發送時，筆記本電腦的網卡使用 WiFi 將電子郵件中的數據發送到無線接入點， 然後，WAP 將數據發送到本地路由器。

本地路由器接收到該數據並將其發送到另一個路由器，該路由器將數據發送到另一個路由器，通過多個路由器的轉發，直到數據通過一條跨大西洋的電纜傳輸到美國。

數據最終到達 Google 數據中心（因為你父母使用Gmail），然後 Google 向你父母的筆記本電腦發送通知，提示他們收到了一封新郵件。

媽媽看到提示之後，轉到她的電子郵件帳戶，點擊電子郵件。 數據通過多條線路從Google 數據中心開始傳輸，併到達你家的路由器，然後通過網線到達筆記本電腦的網卡，並最終顯示在她的屏幕上。

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