[中配]如何理解互聯網的工作原理？

互聯網是如何運作的? 你現在觀看的視頻 從谷歌的數據中心 travel了千里之遙才 到達你這裏 讓我們通過了解這些數據 驚人旅程的細節來學習 互聯網是如何運作的 距離你數千英里的數據中心 內部存儲着你的視頻 這些數據是如何到達 你的手機或筆記本電腦的 實現這個目標的一種簡單方法 是使用衛星 從數據中心可以通過一個天線 將信號發送到衛星 然後從衛星上可以通過 離你較近的另一根天線 向你的手機發送信號 然而這種傳輸信號的方式 並不是一個好主意 我們來看看爲什麼 衛星停放在距地球赤道 近兩千英里處 因此爲了使數據傳輸成功 數據必須總共 travels 4000 miles 如此長的傳播距離 導致信號接收時的顯著延遲 更具體來說 它會造成巨大的延遲 這對於大多數互聯網應用來說 是不可接受的 那麼如果這個視頻不是通過衛星到達你的 那它是如何真正到達你的呢 這實際上是通過一張 複雜的光纖網絡來完成的 它連接了數據中心 和你的設備 你的手機可以通過移動數據 或任何WiFi路由器 連接到互聯網 但最終在某個時刻 你的手機將與這個光纖網絡相連 我們在開始時看到 你現在觀看的視頻 存儲在數據中心裏 更具體地說 它存儲在數據中心內的固態設備中 這個固態硬盤 作爲服務器的內部存儲 服務器其實就是一臺強大的計算機 它的任務是 在你請求時 提供視頻或其他存儲的內容 現在的挑戰 是如何通過複雜的光纖網絡 將存儲在數據中心的數據 傳輸到你的設備 讓我們看看 這是怎麼做的 在進一步討論之前 我們首先要理解一個重要的概念 即IP地址的概念 每一個連接到互聯網的設備 不論是服務器 電腦還是手機 都是通過一串 稱爲IP地址的數字 唯一識別的 你可以把IP地址 看作是你家地址 也就是說 它是唯一標識你家的地址 寄給你的任何信件 能夠準確送達 正是因爲你的住址 同樣在互聯網世界中 IP地址就像一個郵寄地址 所有信息通過它 到達目的地 您的互聯網服務提供商 將決定您設備的IP地址 您可以查看您的移動電話 或筆記本電腦所獲得的IP地址 數據中心的服務器 也有一個IP地址 服務器存儲了一個網站 因此只要知道 服務器的IP地址 就可以訪問任何網站 然而一個人很難記住 這麼多個IP地址 所以爲了解決這個問題 我們使用像YouTube.com Facebook.com等域名 被用來對應IP地址 這比漫長的數字序列 更容易讓我們記住 這裏還有一點需要注意的是 一個服務器可以存儲多個網站 如果服務器上有多個網站 所有網站都無法通過 服務器的IP地址訪問 在這種情況下 會使用額外的信息 及主機頭以唯一識別網站 不過 對於像Facebook.com或YouTube.com 這樣的巨型網站 整個數據中心的基礎設施 將專門用於存儲該特定網站 訪問互聯網時 我們總是使用域名 而不是複雜的IP地址數字 互聯網從哪裏 獲取與我們的域名請求 相對應的IP地址 爲了這個目的 互聯網使用一個叫做 DNS的大型電話簿 如果你知道一個人的名字 但不知道他們的電話號碼 您可以在電話簿中查找 DNS服務器 爲互聯網提供相同的服務 你的互聯網服務提供商 或其他組織 可以管理DNS服務器 我們來回顧一下整個操作 你輸入域名 瀏覽器向DNS服務器 發送請求 獲取相應的IP地址 獲取到IP地址後 瀏覽器會將請求簡單地 轉發給數據中心 具體來說是轉發給相應的服務器 一旦服務器收到訪問 特定網站的請求 數據流就開始了 數據通過光纖電纜 以數字格式傳輸 更具體地說 是以光脈衝的形式 這些光脈衝 有時必須通過光纖電纜 航行數千英里 才能到達目的地 在他們的旅程中 他們常常不得不穿越艱難的地形 比如丘陵地區或海底 全球有一些公司 負責鋪設和維護這些光纜網絡 這些畫面展示了 如何藉助船隻 鋪設光纖電纜 一個梨從船上深深地落入海中 這個梨在海底 開出了一條溝槽 將光纖電纜放置其中 實際上 這些攜帶光信號的光纖電纜 從海底延伸到你家門口 並連接到一個路由器 路由器將這些光信號 轉換爲電信號 然後使用以太網線 將電信號傳輸到你的筆記本電腦 然而 如果你通過蜂窩數據訪問互聯網 信號必須從光纜 發送到信號塔 然後從基站信號 以電磁波的形式到達你的手機 由於互聯網 是一個全球網絡 因此成立一個機構 來管理IP地址分配 域名註冊等事物變得非常重要 這一切 都是由一個名爲ICANN的機構管理 該機構位於美國 互聯網一個令人驚歎的地方是 與移動通信和固定電話通信技術相比 它在數據傳輸方面的高效性 你正在觀看的視頻 來自谷歌數據中心 以大量的零和一的形式 發送給你 互聯網中數據傳輸 高效的原因在於 這些零和一被切割成 稱爲數據包的小塊 進行傳輸 我們假設這些零和一的流 由服務器分成不同的數據包 每個數據包由六個位組成 除了視頻中的比特之外 每個數據包 還包含序列號 以及服務器和你手機的IP地址 有了這些信息 數據包就被路由到你的手機 並不是所有的數據包 都必須通過相同的路徑傳輸 每個數據包 都可以根據當時的情況 獨立選擇最佳路徑 當數據包到達你的手機時 它們會根據序列號重新組合 如果有任何數據包 未能到達你的手機 你的手機將發送一個 確認信號請求 重新發送丟失的數據包 現在將其與一個基礎設施 良好的郵政網絡進行比較 但客戶不遵循 關於目的地地址的基本規則 在這種情況下 信件無法到達正確的目的地 類似的 在互聯網中 我們使用被稱爲協議的東西 來管理這些複雜的數據包流動 協議規定了 數據包轉換的規則 原地址和目的地址的附加規則 以及路由器等的規則 對於不同的應用 使用的協議是不同的 希望這個視頻 能讓你對互聯網的工作原理 有一個更好的理解 更具體的說 就是關於數據包從數據中心 傳輸到您的手機的精彩旅程 請不要忘記在 patreon.com上支持我們 謝謝