计算机网络(一)如何生动形象的理解计算机网络?

  理解一个东西最好的方式就是举例子,用自己熟悉的例子进行理解。计算机网络,我们最常用的就是输入一个网址,然后回车,接收一个网络。这就是浏览器与Web服务器的交互,总结一下就是两步:

  1. 浏览器向Web服务器发送请求。
  2. Web服务器根据请求向浏览器发送响应。

  看似是简单的两步,其中内部包含的操作可真不少。以我们淘宝购物为例,我们上淘宝买东西,付完钱,就相当于给web服务器请求了,然后商家发送货物给我们,就是浏览器接收数据并显示。但是快递的封装,贴上标签,运输到各个中转站里面的文章可不少。网络同样如此。还需要保证在传递的过程中可能会的丢失和损坏,还要去处理这些丢失和损坏。

  在计算机中,我们还需要将信息转化为01这样的二进制信息进行传输。这种机制是由操作系统中的网络控制软件,以及交换机路由器等设备分工合作来实现的,它的基本思路是将数字信息分割成一个一个的小块,然后装入一些被称为“包”(Packet)的容器中来运送。可以这样理解:包相当于信件或者包裹,而交换机和路由器则相当于邮局或快递公司的分拣处理区。包的头部存有目的地等控制信息,通过许多交换机和路由器的接力,就可以根据控制信息对这些包进行分拣,然后将它们一步一步地搬运到目的地。

  这个负责搬运数字信息的机制,再加上浏览器和Web服务器这些网络应用程序,这两部分就组成了网络。把他们掰开了可以分为以下几个部分:

  1. Web浏览器:当我们输入一个网址的时候,浏览器会首先解析这个网址,比如说你这个网址遵循什么协议规则呀。想要请求什么数据吖,等等。然后委托操作系统中的网络控制软件将消息发送给服务器。
  2. 协议栈、网卡:网络控制软件叫作协议栈,这个软件会将从浏览器接收到的消息打包,然后加上目的地址等控制信息。就如快递公司从商家那拿到快递之后,给快递贴上目的地地址。(它还有其他一些功能,如当发生通信错误时重新发送包,或者调节数据发送的速率等)。接下来,协议栈会将包交给网卡(负责以太网或无线网络通信的硬件)。然后,网卡会将包转换为电信号并通过网线发送出去。这样一来,包就进入到网络之中了。
  3. 集线器、交换机、路由器:网卡发送的包会经过交换机等设备,到达用来接入互联网的路由器。路由器的后面就是互联网,网络运营商会负责将包送到目的地,就好像我们把快递投到集装箱之后,运输员会负责把信送给收件人那一方一样。
  4. 接入网、网络运营商:数据从用来接入互联网的路由器出发,进入了互联网的内部。互联网的入口线路称为接入网。一般来说,我们可以用电话线、ISDNADSL、有线电视、光线、专线等多种通信线路来接入互联网,这些通信线路统称为接入网。接入网连接到签约的网络运营商,并接入被称为接入点(Point of Presence, PoP)的设备。接入点的后面就是互联网的骨干部分了。在骨干网中存在很多运营商和大量的路由器,这些路由器相互连接,组成一张巨大的网,而我们的网络包就在其中经过若干路由器的接力,最终被发送到目标Web服务器上。
  5. 防火墙、缓存服务器:它会遇到防火墙,防火墙会对进入的包进行检查,相当于小区门口的保安对你的包裹进行危险物品检查。之后网络包还可能会遇到缓存服务器,缓存服务器主要就是用于缓存一些可以重复利用的信息,如果要访问的网页数据正好在缓存服务器中能够找到,那么就可以不用劳烦Web服务器,直接从缓存服务器读出数据。这就相当于包括里面的五星好评返现,已经被你的大脑缓存了,不用打开包裹就有。(此外,在大型网站中,可能还会配备将消息分布到多台Web服务器上的负载均衡器,还有可能会使用通过分布在整个互联网中的缓存服务器来分发内容的服务。经过这些机制之后,网络包才会到达Web服务器。)
  6. Web服务器:到达Web服务器后,数据会被解包并还原为原始的请求消息,然后交给Web服务器程序。这个操作也是由操作系统中的协议栈(网络控制软件)来完成的。接下来,Web服务器程序分析请求消息的含义,并按照其中的指示将数据装入响应消息中,然后发回给客户端。响应消息回到客户端的过程和之前我们介绍的过程正好相反。这就相当于用户接收到了包裹,并打开了包裹,然后给了商家想要的好、中、差评。当响应到达客户端之后,浏览器会从中读取出网页的数据并在屏幕上显示出来。到这里,访问Web服务器的一系列操作就全部完成了。
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