你比諸葛亮更厲害，你有龐大的情報(bào)網(wǎng)，無論走到哪都可以實(shí)時(shí)收到天下大事，并做出決策

你有比皇帝更強(qiáng)大的八百里加急傳書，1 秒之間就能和你的大臣聊騷、分享宮里生活、快樂、與悲傷

全世界的人都在為你服務(wù)，你可以不用出門就買東西、訂客棧、吃到貝加爾湖的皮皮蝦、給大明湖畔的夏雨荷發(fā)紅包

......

互聯(lián)網(wǎng)，改變了我們的生活?；ヂ?lián)網(wǎng)也給我們提供了就業(yè)機(jī)會(huì)，讓千千萬萬的人吃上一口飽飯

那，你有沒有想過？

這么傳奇的東西，到底是通過什么方式走到我們的眼前？

里面到底充斥著什么不為人知的秘密？

現(xiàn)在就請(qǐng)你和小熊一起走向今天的探索發(fā)現(xiàn)，一起揭秘 21 世紀(jì)最神秘的詭異技術(shù) —— 互聯(lián)網(wǎng)

一、是什么組成了網(wǎng)絡(luò)？

這是一張深圳地鐵線路圖。

就和這張圖一樣，網(wǎng)絡(luò)（network）是由若干結(jié)點(diǎn)（node）和連接這些結(jié)點(diǎn)的鏈路（link）組成，就像深圳地鐵線路圖就是一張大網(wǎng)，由各個(gè)站點(diǎn)和站點(diǎn)之間的連線組成。

所有的結(jié)點(diǎn)可以是計(jì)算機(jī)、集線器、交換機(jī)或路由器等設(shè)備，所有的連線可以是雙絞線、同軸電纜、光線等。

所有連入計(jì)算機(jī)的設(shè)備又被叫做主機(jī)(host)或端系統(tǒng)，除了電腦手機(jī)以外還有電冰箱、汽車、共享單車、交通信號(hào)燈、手環(huán)、監(jiān)控?cái)z像頭等等奇奇怪怪的設(shè)備，目前2020年，起碼有200億以上的設(shè)備連入了互聯(lián)網(wǎng)！

網(wǎng)絡(luò)把很多計(jì)算機(jī)連接在一起，變成一個(gè)一個(gè)小的網(wǎng)絡(luò)，比如家庭網(wǎng)絡(luò)、公司網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，把很多網(wǎng)絡(luò)連起來就叫因特網(wǎng)（Internet，注意大寫 I）

但是通通連起來還是不夠的，我們發(fā)出去的信息和收到的信息最終會(huì)變成微信消息、游戲、郵件、網(wǎng)頁(yè)等等，在這個(gè)過程中，到底信息來自哪里又將會(huì)去往何處？收發(fā)過程又經(jīng)過了哪些處理？為什么我們可以享受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)？為什么會(huì)有如此多姿多彩的呈現(xiàn)形式？我們的數(shù)據(jù)安全又如何保證？

不要謊！讓我們繼續(xù)小熊說網(wǎng)絡(luò)之為什么我們可以享受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)？

二、為什么我們可以享受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)？

從1993年開始，政府機(jī)構(gòu)不再負(fù)責(zé)因特網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)，這個(gè)時(shí)候無數(shù)的因特網(wǎng)服務(wù)提供商 ISP（Internet Service Provider）涌現(xiàn)，比如中國(guó)電信、聯(lián)通、移動(dòng)，為了給廣大人民群眾實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)

ISP 向Internet管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)很多IP地址，大ISP自己造通信線路，小ISP就租他們通信線路以及各種聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

我們就只要向ISP交錢獲得IP使用權(quán)，就可以接入到互聯(lián)網(wǎng)了。

所以所謂上網(wǎng)就是指“通過某個(gè)ISP獲得的IP地址，接入到因特網(wǎng)”

IP地址管理機(jī)構(gòu)不會(huì)把單個(gè)IP分配給單個(gè)用戶，而是把一批IP有償租用給合格的ISP，所以因特網(wǎng)就是無數(shù)的ISP共同擁有的，這種現(xiàn)象被稱為“網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)”

不同的ISP根據(jù)其規(guī)模大小被拆分為不同層次，覆蓋面積最廣的就是主干ISP，通常為國(guó)家級(jí)范圍，其次是地區(qū)，借助一個(gè)或多個(gè)主干并聯(lián)，最后是本地ISP，可以直接連主干，也可以連地區(qū)，也就是我們最常用的（比如公司內(nèi)網(wǎng)私有云、學(xué)校、公有云廠商）

任何一個(gè)ISP(除了頂層)都可以和多個(gè)ISP互聯(lián)，成為他們的下級(jí)，也就是多宿（multi-home）, 這時(shí)候即使提供商之一出現(xiàn)問題，他仍然不會(huì)斷網(wǎng)

那么問題來了，用戶那么多，主干ISP就那么幾個(gè)，肯定要涵蓋超大的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量，就算他有最大的帶寬，可以完成流量交換，但是距離越遠(yuǎn)傳輸速度越慢是亙古不變的真理，如果先把相鄰地區(qū)流量轉(zhuǎn)發(fā)到千里之外再轉(zhuǎn)發(fā)回來，是一種對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)

為了避免這種浪費(fèi)，一種更有效快速的轉(zhuǎn)發(fā)方式出現(xiàn)了，那就是因特網(wǎng)交換點(diǎn) IXP （Internet Exchange Point）

IXP充當(dāng)一個(gè)橋梁的作用，如上圖，右側(cè)兩個(gè)地區(qū)ISP就是通過IXP連接起來，相當(dāng)于“繞過”了最高ISP，這部分的流量就不用給主干ISP付錢了，也降低了網(wǎng)絡(luò)延遲。

既然IXP可以省錢，讓別人接入IXP明擺著是賺錢的事，錢誰都想賺，那么IXP是誰來建，誰運(yùn)營(yíng)，誰維護(hù)，如何收費(fèi)，誰讓主要的 ISP 愿意接進(jìn)來，那就要各顯神通了。

舉個(gè)例子，如果在深圳內(nèi)有一個(gè)NAP/IXP點(diǎn)，深圳移動(dòng)用戶訪問深圳電信網(wǎng)絡(luò)就可以不出市，費(fèi)用按NAP/IXP的博弈價(jià)格收費(fèi)，便宜多了，從整個(gè)大網(wǎng)的拓?fù)淇?，流量確實(shí)也得到很大的優(yōu)化。

這個(gè)時(shí)候BAT在干嘛呢？BAT 嚴(yán)格意義上來說不屬于ISP，他們是提供內(nèi)容的，所以被叫做因特網(wǎng)內(nèi)容提供商 ICP（Internet Content Provider），內(nèi)容供應(yīng)商有內(nèi)容，他們的數(shù)據(jù)中心需要和運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，才能被他們的用戶訪問。

一般是拉通了專線邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議 BGP（Border Gateway Protocol），簡(jiǎn)單來說你向BAT發(fā)消息，他們就近原則回消息，根據(jù)你訪問的源地址，判斷消息從哪里過來的，如果是電信，就走電信的線路回去。如果是聯(lián)通，就走聯(lián)通的線路回去。

以前互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心 IDC（Internet Data Center）都是運(yùn)營(yíng)商的，為了讓自己的服務(wù)跑的更快，現(xiàn)在是 BAT都自建數(shù)據(jù)中心，也就是云，多余的計(jì)算資源也向外提供，把計(jì)算放到云上，這就是云計(jì)算，尤其是阿里和騰訊的云服務(wù)很不錯(cuò)。

如果一個(gè)IDC同時(shí)也是一個(gè)IXP點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通就是樓道之間的布線，不但成本低，而且更穩(wěn)定（不用擔(dān)心光纜被挖斷）。這個(gè)IDC的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量就比普通的IDC要優(yōu)秀，也就更值錢。這種模式就是現(xiàn)在火熱的互聯(lián)網(wǎng)盈利模式，IXP可以不賺錢，IDC發(fā)大了。

再結(jié)合一個(gè)叫軟件定義網(wǎng)絡(luò) SDN（Software?Defined?Network）的東西，特別是可編程路由，使得路由可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求，流量需求，怎么省錢怎么來，用他來充當(dāng)IXP的角色，成本比路由器還要便宜，而且可以按需調(diào)度，可以支持復(fù)雜流量工程，以實(shí)現(xiàn)分布式拒絕服務(wù)（DDOS）防止被攻擊。

三、為什么不同國(guó)家的計(jì)算機(jī)能聽懂對(duì)方說的話？

至此，關(guān)于為什么我們可以享受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)這個(gè)問題，你應(yīng)該非常清楚了！主機(jī)和主機(jī)要達(dá)到交流的目的，就需要秦始皇這樣的人做語(yǔ)言大一統(tǒng)，讓計(jì)算機(jī)之間就能聽懂對(duì)方傳遞的信息，并且準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換成人類可理解的語(yǔ)言。

語(yǔ)言大一統(tǒng)的交流辦法就是這一節(jié)的主角協(xié)議 (Protocol)

舉個(gè)栗子，上面是一個(gè)馬春花的老公和他朋友的聊天過程，一個(gè)人先發(fā)起，另一個(gè)人應(yīng)答，上圖中的男人說“是那事嗎？”就是一個(gè)應(yīng)答，應(yīng)答中隱含了一個(gè)暗示，我在等你接著說。當(dāng)然，他也可以拒絕回答。

詢問、回答確認(rèn)或者詢問得不到回答，都是基于人類會(huì)話協(xié)議的交互過程。

在我們?nèi)祟悤?huì)話協(xié)議中，詢問內(nèi)容就是我們發(fā)送的報(bào)文，也有根據(jù)報(bào)文的應(yīng)答報(bào)文和其他事件采取的動(dòng)作（例如，等待一段時(shí)間沒有任何應(yīng)答）

如果人們使用不同的協(xié)議，比如聽不懂對(duì)方的語(yǔ)言、另一個(gè)人是不想說話，這個(gè)交互過程都無法進(jìn)行。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議類似于人類協(xié)議，只不過把對(duì)話的人換成了某些硬件和軟件設(shè)備（例如計(jì)算機(jī)、手機(jī)、路由器），他們之間使用的都是同一種語(yǔ)言（byte 流，最終解析成電信號(hào)），嚴(yán)格受協(xié)議的制約。

• 硬件直接通過網(wǎng)線互聯(lián)，通過協(xié)議控制網(wǎng)卡之間的比特流

• 端系統(tǒng)通過阻塞控制協(xié)議，控制收發(fā)包過程中分組發(fā)送速率

• 路由器協(xié)議，控制分組從源到目的地之間的路徑

協(xié)議無處不在，上面的圖就表示一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的簡(jiǎn)單表述過程。

協(xié)議 (Protocol):定義在兩個(gè)或多個(gè)通信實(shí)體之間的報(bào)文樣式和順序，以及報(bào)文發(fā)送和接收一條報(bào)文/事件所采取的動(dòng)作。

至此我們揭秘了互聯(lián)網(wǎng)到底是如何傳遞信息的，以及是如何組成的，讓視野回到手中，拿起手機(jī)連上wifi，揭秘網(wǎng)絡(luò)的邊緣。

四、為什么我的電腦、手機(jī)、ipad 都能在家里連網(wǎng)?

之前我們講過，和因特網(wǎng)連在一起的所有計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備（服務(wù)器、移動(dòng)穿戴設(shè)備等）都被叫做端系統(tǒng)，端和邊緣都是指網(wǎng)絡(luò)的末端，牢記這個(gè)概念。

至于如何連接起來的，要?dú)w功于光、電、波三大技術(shù)，是不是突然發(fā)現(xiàn)《模電》、《數(shù)電》、《數(shù)字信號(hào)處理》不是白學(xué)的了。

邊緣路由器（edge router）就是把本地端系統(tǒng)連接到任何遠(yuǎn)程端系統(tǒng)路徑上的第一臺(tái)路由器（比如常說的“貓”），而把端系統(tǒng)物理連接到邊緣路由器的網(wǎng)絡(luò)就叫接入網(wǎng)。

最早的接入方式是用電話線和電纜，電話公司就是ISP，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換得到數(shù)字型號(hào)，家到ISP通過雙絞銅線連接（搓成麻花狀的銅線）

因?yàn)檫@些線不僅要承載高頻段網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，還要承載低頻段的雙向電話信號(hào)傳輸，材料又是銅線，所以傳輸速率受限。

之所以電話信息和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)之間不會(huì)有影響，可以回憶一下當(dāng)時(shí)學(xué)的濾波器原理。

為了快，又發(fā)展出了混合光纖同軸系統(tǒng) HFC（Hybrid Fiber Coax）, 電纜接到用戶家里，還是用本地電話的基礎(chǔ)設(shè)施，光纜從有線電視公司接出。

再發(fā)展出光纖到戶，速度快的不是一點(diǎn)半點(diǎn)，不過只有人員密集的小區(qū)才會(huì)配備，如果沒配備自己想單獨(dú)拉一條光纖，要花上萬元。

其中一種光纖連接方式叫被動(dòng)光纖網(wǎng)絡(luò) PON（passive Optice Network），就是把很多家庭的光纖通過光纖網(wǎng)絡(luò)端接器 ONT（Optical Network Terminator）開始，連接到臨近的分配器，匯聚成一條光纖，最后連接到本地中心局（CO,centeroffice）（鏈接用戶到通信運(yùn)營(yíng)商的交換網(wǎng)絡(luò)），實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)。

當(dāng)然，上面都是說怎么連出去，家里一般有很多設(shè)備，他們會(huì)組件成局域網(wǎng)（LAN），通過貓（DSL）或者交換機(jī)來連接。

但是我們?cè)谟玫臅r(shí)候總不能給手機(jī)插個(gè)網(wǎng)線吧，為了達(dá)到移動(dòng)用網(wǎng)的目的，我們更需要一些無線連接方式，也就是熟知的wifi、蜂窩網(wǎng)絡(luò)（2G、3G、4G、LET）。

好了，我們知道端系統(tǒng)之間是怎么連接起來的了，那端與端之間又是通過什么進(jìn)行通信的呢？又是誰在給我們提供應(yīng)用服務(wù)呢？肯定不是中間躲著一個(gè)接線員，人工識(shí)別信號(hào)請(qǐng)求再發(fā)送網(wǎng)頁(yè)給你，要真是這樣，100 個(gè)接線員服務(wù)一個(gè)人都不夠。

需要一些端系統(tǒng)來充當(dāng)服務(wù)器，端系統(tǒng)又被叫做主機(jī)，可以劃分為兩類 客戶(client) 與 服務(wù)器(server)，客戶一般是指?jìng)€(gè)人電腦、手機(jī)、ipad等設(shè)備，一般指可以接觸到并拿在手中，只要連網(wǎng)就可以享受服務(wù)的設(shè)備。

服務(wù)器是指存儲(chǔ)和發(fā)布web網(wǎng)站、視頻、中繼電子郵件等的大型計(jì)算機(jī)或者數(shù)據(jù)中心，這些數(shù)據(jù)中心里面可能有數(shù)十萬臺(tái)服務(wù)器。

在他們之間我們熟知的有兩種通信方式，客戶機(jī)-服務(wù)器方式（C/S）和對(duì)等方式(P2P)。

客戶機(jī)-服務(wù)器方式是最常用的，我們平時(shí)用手機(jī)上網(wǎng)就是一個(gè)最典型的呈現(xiàn)

客戶端知道服務(wù)器的地址，主動(dòng)向服務(wù)器發(fā)起通信，服務(wù)器可同時(shí)處理多個(gè)遠(yuǎn)程客戶的請(qǐng)求且永遠(yuǎn)不停機(jī)的運(yùn)行。

對(duì)等方式，是指兩個(gè)主機(jī)在通行時(shí)可能又是服務(wù)請(qǐng)求方也服務(wù)提供方

非常著名的某網(wǎng)盤就是用的這種技術(shù)，為了實(shí)現(xiàn)加速，你下載文件以后，假如周圍的人要下載同一個(gè)文件，就會(huì)把你的電腦當(dāng)作服務(wù)端進(jìn)行就近傳輸，如果周圍很多人都下載了這個(gè)文件，就會(huì)有很多個(gè)服務(wù)端，分別下載文件的不同部分，最終匯總成一個(gè)完整的文件來達(dá)到加速的目的。

第四節(jié)我們學(xué)會(huì)了邊緣網(wǎng)絡(luò)的接入方式以及通信方式，聯(lián)系上面的章節(jié)我們知道了網(wǎng)絡(luò)的各種連接方式，也知道中間有ISP、IXP、ICP，但是并不知道，客戶端發(fā)送一條信息，怎么通過千山萬水準(zhǔn)確的到達(dá)服務(wù)器，下一節(jié)我們來縷一縷這個(gè)過程。

五、為什么郭杰瑞在美國(guó)發(fā)送一條視頻，遠(yuǎn)在中國(guó)深圳南山科技園的我能收到？

這一節(jié)講網(wǎng)絡(luò)核心，著重講轉(zhuǎn)發(fā)表與路由選擇協(xié)議。

不用擔(dān)心封號(hào)，我已經(jīng)打碼了。

郭杰瑞最近在做戰(zhàn)地記者，我最近老是在微博上收到他的視頻推送，冷靜下來一想，為啥他在那么遠(yuǎn)的地方發(fā)個(gè)消息會(huì)被我刷到，難道是因?yàn)槭裁刺貏e的緣分？怪不得說網(wǎng)絡(luò)一線牽，珍惜這段緣。

排除了網(wǎng)絡(luò)的邊緣就是網(wǎng)絡(luò)的核心了，也就是一堆分組交換機(jī)和鏈路構(gòu)成的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)然，還有兩種交換方式叫電路交換和報(bào)文交換，但由于分組交換的效果最好，這兩種方式都用的很少。

在各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用里，端系統(tǒng)之間彼此交換報(bào)文（message），報(bào)文里包含了協(xié)議，可以傳輸文本也可以傳輸數(shù)據(jù)，比如視頻、音樂等。

從源端系統(tǒng)向目的端系統(tǒng)傳輸報(bào)文時(shí)，長(zhǎng)報(bào)文會(huì)被切分成碎片，稱之為分組(packet)，每個(gè)分組就是一堆byte的集合（可以理解為10101100這樣的高低電平），通過通信鏈路和分組交換機(jī)（路由器和鏈路交換機(jī)）進(jìn)行傳輸。

但是呢！路由器只能從相連的一條鏈路得到分組，再轉(zhuǎn)發(fā)給另一個(gè)相鄰的鏈路，啥意思？就是完全沒辦法一下子從美國(guó)發(fā)信息直接發(fā)到深圳。

這是因?yàn)槁酚善鲀?nèi)的存儲(chǔ)空間是有限的，根本不可能把全世界那么多設(shè)備的位置都存起來，即使是能存得下，如果黑客改變了里面的內(nèi)容，豈不是可以隨便偽裝成任何人了。

所以聰明的程序員設(shè)計(jì)出了轉(zhuǎn)發(fā)表和路由選擇協(xié)議，負(fù)責(zé)把目的地址的一部分映射成輸出鏈路，如果把路由器比喻成人，把報(bào)文比喻成信件，我們只能靠問路來寄信！

每個(gè)人就只知道大概方向、以及距離更近的路由器位置，每次問路都會(huì)距離目的地更近一點(diǎn)，每次問路結(jié)束都會(huì)知道下一個(gè)更近的人的位置，就這么一路問過去，直到投遞成功。

每臺(tái)路由器具有一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)表（forwarding table），負(fù)責(zé)將目的地址（或目的地址的一部分）修改為適當(dāng)?shù)妮敵鲦溌罚憔途嚯x目的地更近了一步。

當(dāng)然，不是漫無目的的修改，會(huì)通過一系列的算法，選擇出最優(yōu)路徑，一般是在16跳（16次）以內(nèi)就能到達(dá)任意位置這就是路由選擇協(xié)議（routing protocol）的內(nèi)容，如果感興趣可以自己下來查查。

你可以登陸www.traceroute.org，隨便選擇一個(gè)源，輸入你的真實(shí)ip或域名，看看他是怎么跳轉(zhuǎn)的。

我選了美國(guó)的一個(gè)AS 1221節(jié)點(diǎn)和百度的域名，經(jīng)過了13跳才到達(dá)目的地。

六、為什么網(wǎng)絡(luò)要分層？

就上面說的那些東西可以發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)實(shí)在是太復(fù)雜了，復(fù)雜和復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行交流，需要分工明確，各司其職，具體是怎么分層的呢？

做過運(yùn)維、實(shí)施以及做web開發(fā)的同學(xué)可能聽過四層、七層負(fù)載均衡，其實(shí)無非是綁定ip還是綁定域名的區(qū)別。

從第七層到第一層，分別對(duì)應(yīng)了不同的一個(gè)數(shù)據(jù)包（報(bào)文）在不同解決的不同處理辦法（協(xié)議），每個(gè)報(bào)文在傳輸出去的時(shí)候會(huì)經(jīng)歷打包的過程，套七層外套，在接收和傳遞的時(shí)候會(huì)經(jīng)歷拆包的過程，脫下七層衣服。

每一層都會(huì)攜帶一些關(guān)鍵信息給對(duì)應(yīng)的設(shè)備識(shí)別，為了保證輸出包順利的投遞，在傳輸過程中會(huì)經(jīng)歷很多設(shè)備，也會(huì)經(jīng)歷很多次拆包打包。

看右邊的圖 c，計(jì)算機(jī)是五層架構(gòu)，在源設(shè)備上，一個(gè)應(yīng)用層的報(bào)文（HTTP 報(bào)文）被傳送給運(yùn)輸層（也稱傳輸層），傳輸層套個(gè)殼（TCP 首部），附加上自己的信息（允許接收端讀取應(yīng)用層信息，差錯(cuò)檢驗(yàn)位信息防止傳輸途中被篡改），我們熟知的TCP和UDP協(xié)議就是在傳輸層起的作用

然后繼續(xù)傳遞給網(wǎng)絡(luò)層，增加源和目的端系統(tǒng)地址(如IP地址)等信息（IP 首部），讓接受端知道包是從哪來的

然后傳遞給鏈路層，他會(huì)把數(shù)據(jù)包組裝成幀（framing）也就是之前第五節(jié)說過長(zhǎng)報(bào)文切分成短報(bào)文的分組（packet），每幀包含數(shù)據(jù)和校驗(yàn)必要的信息(同步信息、地址、校驗(yàn)信息等)（以太網(wǎng)首部），鏈路層會(huì)加上MAC（Media Access Contol 介質(zhì)訪問控制）地址，將一個(gè)數(shù)據(jù)幀從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送到相同鏈路的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)

然后傳遞給物理層，加上連接電纜的插頭有多少根引腳以及如何連接等類似信息

發(fā)送出去以后下一個(gè)物理設(shè)備就會(huì)拆包，如果是二層交換機(jī)就會(huì)拆掉鏈路層和物理層，如果是路由器還會(huì)多拆掉一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層，再打上自己的信息和下一跳的信息，繼續(xù)傳遞。

交換機(jī)和路由器的區(qū)別就是，路由器在網(wǎng)絡(luò)層，可以處理TCP/IP協(xié)議，可以把一個(gè)IP分配給多個(gè)主機(jī)而交換機(jī)不能，交換機(jī)在鏈路層是根據(jù)MAC尋址，可以提供防火墻功能而路由器不能。路由器主要用來連接多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，交換機(jī)主要用來使局域網(wǎng)連接更多計(jì)算機(jī)。

常見家用交換機(jī)是指二層交換機(jī)，現(xiàn)在有三層及三層以上的交換機(jī)可基于網(wǎng)絡(luò)層甚至傳輸層工作。

整個(gè)分層的傳輸過程如下圖

上面沒有提到會(huì)話層和表示層，我個(gè)人的理解這兩層從來沒有獨(dú)立實(shí)現(xiàn)過，都是和應(yīng)用層在一起實(shí)現(xiàn)。一般的程序員都是在應(yīng)用層編程，應(yīng)用層主要加入了會(huì)話保持、斷點(diǎn)下載能力，表示層主要是做數(shù)據(jù)加密解密壓縮以及轉(zhuǎn)碼（虛擬終端協(xié)議 VTP，定義了統(tǒng)一的字符集、終端命令、格式控制符等等）的工作，比如大部分主機(jī)使用ASCII碼，IBM 主機(jī)使用 EBCDIC 編碼

還有一個(gè)安全加密層，很多人都使用過，只是一直沒有人想去劃分層次結(jié)構(gòu)，它的名字叫SSL/TLS，有了安全層提供的服務(wù)，位于應(yīng)用層的HTTP/SMTP/FTP，都可以在其名字后加一個(gè)S（Security），比如HTTPS，其實(shí)這個(gè)世界壓根不存在HTTPS協(xié)議，只有HTTP協(xié)議，加上 S 的后綴只是告訴大家HTTP使用的是六層結(jié)構(gòu)，有了SSL/TLS的安全保護(hù)。

七、為什么明明我辦了 100M 的寬帶，卻怎么也跑不滿？

得嘞，郭杰瑞的視屏是收到了，我就是不喜歡直接播放，就是要把他全部打包下載下來，但是我發(fā)現(xiàn)明明是100M的寬帶，為什么我的網(wǎng)速達(dá)不到100M/s呢？幾乎所有人都有這樣的疑惑

100M的帶寬，實(shí)際上網(wǎng)速只有可憐的12M/s，此兆非彼兆~

100M寬帶的正常速度就是100 Mbit/s，只是單位不同而已 8bit=1B ， 我們關(guān)注的是MB/s,所以100 Mbit/s = 100/8 = 12MB/S

八、為什么打游戲、看視頻會(huì)卡？

ok ~，站在后排的同學(xué)就不服了：“你說是12M/s的速度我也認(rèn)了，為什么現(xiàn)在卡的只有1M/S? 小熊這你又怎么解釋？”

感嘆一句，只要套路深誰把誰當(dāng)真，作為用戶感覺總是玩不過運(yùn)營(yíng)商，總感覺花了錢，享受不到服務(wù)

其實(shí)只要在高峰期刷視頻就很有可能這樣子。

所以是為什么高峰期就會(huì)卡，不應(yīng)該是我獨(dú)享的寬帶嗎？事實(shí)上是共享的，在介紹為什么共享之前，先介紹下傳輸過程中產(chǎn)生的速度損耗。

還是讓我們回到最常用的分組交換，分組交換我們說過，他把報(bào)文切片，變成一個(gè)一個(gè)的數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸，在傳輸給分組交換機(jī)的時(shí)候，交換機(jī)本身會(huì)進(jìn)行一些包檢查，這里浪費(fèi)的時(shí)間叫節(jié)點(diǎn)處理時(shí)延（nodal processing delay）

多數(shù)分組交換機(jī)在鏈路的輸入端使用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)傳輸（store-and-forward transmission）機(jī)制，在交換機(jī)輸出該分組的第一個(gè)比特之前，必須接收到整個(gè)分組，這個(gè)等待的時(shí)間叫存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延

在分組交換機(jī)接收完畢整個(gè)分組數(shù)據(jù)以后，肯定要繼續(xù)傳輸?shù)侥繕?biāo)主機(jī)上，每個(gè)分組交換機(jī)上都連接了很多鏈路（主機(jī)），每條鏈路都有一個(gè)輸出隊(duì)列（output queue,也稱輸出緩存）

假如某個(gè)分組需要傳輸?shù)侥硞€(gè)鏈路上的主機(jī)，而這條鏈路被另一個(gè)分組傳輸占用了，那么這個(gè)分組就必須在輸出隊(duì)列里排隊(duì)等待,這個(gè)等待的時(shí)間叫排隊(duì)時(shí)延(queuing delay)，類比收費(fèi)站排隊(duì)等待過關(guān)時(shí)浪費(fèi)的時(shí)間。

但是輸出隊(duì)列的緩存空間是有限的，如果他被撐爆了，將會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失，這又被稱為分組丟失（packet loss），俗語(yǔ)叫丟包

收費(fèi)站收錢，然后給卡的過程浪費(fèi)的時(shí)間，叫傳輸時(shí)延（transmission delay），也就是分組交換機(jī)發(fā)出去那一瞬間浪費(fèi)的時(shí)間，一般極短。

傳輸出去以后，數(shù)據(jù)在路上跑，跑到下一個(gè)交換機(jī)之前，在路上浪費(fèi)的時(shí)間叫傳播時(shí)延（propagation delay）

在整個(gè)過程中，端系統(tǒng)經(jīng)過一個(gè)一個(gè)的路由器/交換機(jī)，最終到達(dá)目的端系統(tǒng)浪費(fèi)的總時(shí)間叫端到端時(shí)延，也可以用第五節(jié)提供的跟蹤工具可以看到三次握手分別浪費(fèi)的時(shí)間，是不是很酷。

一根100M帶寬，如果全部跑滿，他的峰值吞吐量（throughput）就是12Mbps,吞吐量就是單位時(shí)間內(nèi)成功地傳送數(shù)據(jù)的數(shù)量（以比特、字節(jié)、分組等測(cè)量）

我們的家庭網(wǎng)絡(luò)一般都是使用局域網(wǎng)（LAN）接入，其實(shí)也是帶寬共享的一種。一般來說，整個(gè)小區(qū)是一個(gè)局域網(wǎng)，與電信骨干網(wǎng)相連接的帶寬總出口如果有100M，也就是說，如果小區(qū)內(nèi)有一百人同時(shí)在線，那么就是有一百人在共享這100M的帶寬，因此，共享帶寬下的寬帶接入，在上網(wǎng)用戶稍多時(shí)可能速度會(huì)有所降低。

在寬帶較不普及的小區(qū)，共享帶寬會(huì)有很高的性價(jià)比，因?yàn)楣蚕韼挶容^便宜，又正好沒人和你搶帶寬；但如果在寬帶較普及的小區(qū)，可以用ADSL（全稱為 Asymmetric Digital Subscriber Line，非對(duì)稱數(shù)字用戶線路），每個(gè)用戶的網(wǎng)絡(luò)終端都有單獨(dú)的一條線路與ADSL局域端相連，可以保證所有帶寬是由每一用戶獨(dú)享的，即使用戶激增，其速度也不會(huì)減慢。

但是現(xiàn)在都到21世界20年代了，ADSL是用電話線上網(wǎng)，最大理論上行速率可達(dá)到 1Mbps，下行速率可達(dá) 8Mbps，早被淘汰了，老老實(shí)實(shí)用LAN，辦大一點(diǎn)的寬帶才是王道，有線有條件直接拉光纖，我在網(wǎng)上查到的市場(chǎng)價(jià)，100M的光纖大概一年一千多，不過就得你們小區(qū)有沒有了。

附兩個(gè)簡(jiǎn)單直接的增強(qiáng)wifi信號(hào)方法：

• 買 wifi放大器，信號(hào)放大器接收主路由器的信號(hào)，放大之后再發(fā)射出來，因此家里的信號(hào)還是同一個(gè)，手機(jī)、Pad 會(huì)連接質(zhì)量較好的信號(hào)。
• 在裝修的時(shí)候多埋一根網(wǎng)線，從主路由器位置延伸到信號(hào)不好的地方，再接一個(gè)路由器，主副路由器之間通過各自的 LAN 口連接起來，此時(shí)副路由器相當(dāng)于無線交換機(jī)。

其他方法以后再說。

九、為什么你的電腦會(huì)受到攻擊？

目前的互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)全面覆蓋了我們?nèi)粘５墓ぷ鳌⑸?，包括各種政府機(jī)關(guān)、企業(yè)學(xué)校，無數(shù)的可穿戴物品、家用智能設(shè)備通通都和互聯(lián)網(wǎng)相連，在互聯(lián)網(wǎng)某個(gè)陰暗潮濕的角落，有一批人專注攻擊破解、盜取用戶個(gè)人信息、侵犯隱私、盜取政府、銀行資料，秘密調(diào)取賬戶資金，所以在享受互聯(lián)互通便利的同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)安全值得我們的重視，好在有一批大俠，默默在各行各業(yè)守護(hù)我們的網(wǎng)絡(luò)，他們就是白客（不是王大錘）

假如你正在和你心愛的女孩在網(wǎng)上聊天，你肯定不希望聊天內(nèi)容被第三個(gè)人看見，這就是網(wǎng)絡(luò)安全的機(jī)密性

你看不到她的樣子聽不到聲音，你要確保和你聊天的人真的是她，而不是中間有人截獲信息和偽裝成她，這就是端點(diǎn)鑒別技術(shù)

即使真的是他，你也希聊天內(nèi)容不要被中間人篡改，曲解她的意思，這就是報(bào)文完整性

你希望聊天軟件不要突然崩潰，也希望不要因?yàn)榻邮帐裁雌婀值奈募?dǎo)致手機(jī)上的相片、銀行卡驗(yàn)證信息被別人知道

在聊天真的被監(jiān)聽、以及偽裝的時(shí)候，你也希望快速的發(fā)現(xiàn)，或者在源頭上規(guī)避這些風(fēng)險(xiǎn)，這也就是網(wǎng)絡(luò)安全存在的意義

被黑客盯上的攻擊目標(biāo)有哪些？

黑客會(huì)攻擊我們的硬件：計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和外圍設(shè)備，計(jì)算機(jī)目標(biāo)是計(jì)算機(jī)組件，如 CPU 和硬盤。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可能是路由器、交換機(jī)或集線器等設(shè)備。外圍設(shè)備是除主機(jī)外的所有設(shè)備（如攝像頭、打印機(jī)、U 盤等）。

他們還會(huì)攻擊我們的軟件：操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。操作系統(tǒng)目標(biāo)是操作系統(tǒng)本身（如windows），而應(yīng)用程序目標(biāo)是運(yùn)行在操作系統(tǒng)上的各種程序。

攻擊我們的網(wǎng)絡(luò)，以網(wǎng)絡(luò)本身或其協(xié)議為目標(biāo)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓或者欺騙源、目的地的網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致身份識(shí)別出錯(cuò)等

讓我們來看看他們的攻擊方式！

病毒：通過某種形式的受感染文件傳播的自我復(fù)制程序。

蠕蟲：在不使用受感染文件的情況下傳播的自我復(fù)制程序；通常蠕蟲通過計(jì)算機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)或電子郵件傳播。

特洛伊木馬程序：偽裝成正常的程序運(yùn)行，具有某種惡意目的。

緩沖區(qū)溢出：通過溢出另一個(gè)進(jìn)程的緩沖區(qū)獲得控制或使另一個(gè)進(jìn)程崩潰的進(jìn)程

拒絕服務(wù)攻擊：阻止合法用戶訪問或使用主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)的攻擊。

網(wǎng)絡(luò)攻擊：通過操縱網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(從數(shù)據(jù)鏈路層到應(yīng)用層)攻擊網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)上的用戶的攻擊。

物理攻擊：這種攻擊非常危險(xiǎn)，基于破壞網(wǎng)絡(luò)或計(jì)算機(jī)物理部件的攻擊，可能會(huì)導(dǎo)致電腦報(bào)廢

密碼攻擊：旨在獲取密碼的攻擊，例如鍵盤記錄器、偽裝成正常網(wǎng)站欺騙用戶輸入密碼的釣魚網(wǎng)站

信息收集攻擊：在攻擊中不進(jìn)行物理或數(shù)字傷害，也不發(fā)生顛覆，但攻擊者獲取重要信息的攻擊，可能用于進(jìn)一步的攻擊。

以上方式不包括一些未知的方式。

如何防范？

只要有網(wǎng)的地方，就可能面臨攻擊，作為一個(gè)普通人而言應(yīng)該具備良好的網(wǎng)絡(luò)安全意識(shí)，不要每個(gè)平臺(tái)都設(shè)置成一樣的密碼、定期更換密碼、設(shè)置強(qiáng)密碼；在http開頭的網(wǎng)站上要格外小心；本地儲(chǔ)存的敏感文件進(jìn)行加密；不要點(diǎn)開陌生人發(fā)來的郵件特別是打開附件；使用值得信賴的軟件、安全類軟件、及時(shí)清理自己的隱私記錄、設(shè)置防火墻。

你還有什么互聯(lián)網(wǎng)安全的防范方式，可以在評(píng)論區(qū)和我討論！

總結(jié)

這篇文章通過九個(gè)問題帶你進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)世界的大門，看完以后你應(yīng)該了解了

我們?yōu)槭裁纯梢月?lián)網(wǎng)、信息是傳遞和接收的過程、是誰在給我們提供互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)和內(nèi)容服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和分層、互聯(lián)網(wǎng)中的各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及他們的作用、網(wǎng)絡(luò)安全常見攻擊手段等內(nèi)容。

感謝你的閱讀和關(guān)注，我們下次再見。

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• 寬帶中的 ADSL 與 LAN 有什么區(qū)別？ https://coding3min.com/go/1245/

• 什么是共享帶寬？ https://coding3min.com/go/1242/

• 交換機(jī)和路由器有什么區(qū)別 https://coding3min.com/go/1243/

• 為什么說交換機(jī)工作在數(shù)據(jù)鏈路層？ https://coding3min.com/go/1244/

• 表示層（ presentation layer）和會(huì)話層（session layer）為什么會(huì)被棄用？ https://www.zhihu.com/question/58798786

• 應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層 https://blog.csdn.net/weixin_41738417/article/details/92796077

• OSI 七層模型的學(xué)習(xí)-會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層 https://www.jianshu.com/p/801e650850b7

• 網(wǎng)絡(luò)安全攻擊分類分析 https://zhuanlan.zhihu.com/p/50235996