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互联网是如何运作的?

1. 互联网是什么?

美国国防部,ARPANET 项目,为了组建承受核弹攻击后仍能保持通信的网络;
多节点,网状结构,互相开放;
部分节点受损后,其他节点仍能以不同的路径,到达目标节点;
互联网不受任何人控制,又或者是受任何人控制,取决于规模和网络管理员,但是由于节点对外开放是性能最大化的,限制出入,不是符合常规的做法或趋势;
由于互联网的存在,轻松的跨域了地域的限制,地球两端的人,能够学习和分享对彼此可能是很有用的知识。

2. 互联网上数据传输的有哪些媒介,及其优缺点

bit,二进制数据,能表示两种状态:开/关,是/否,0/1,这是计算机能识别的语言,所有文字、邮件、图像、视频都将转换成 bit,然后在互联网上传输。

换算关系 8 bit = 1 byte1000 byte = 1 KB1000 KB = 1 MB

比特率(byte rate):单位时间能传输的数据量,通常是秒为单位,比如:1MB / s,传输一首 3 - 4 MB 的歌曲,只要 3 秒。

  • 电线
  • 电缆
  • 无线

电线

灯泡 💡 + 开关,开灯灯亮表示 1,关灯灯灭表示 0,限定时间间隔为 1

即:关灯后,保持 5 秒,表示五个 0;开灯后,保持 2 秒,表示两个 1,结果为:1100000

每秒只能传输一个 bit,效率很低

电缆

互联网是基于电缆、海底电缆,跨域各大洋、大洲,将世界连接起来

光纤电缆,光导纤维,玻璃或塑料制成,通过“光的全反射”,光在管线内不断反射,能够以光速传输数据,频带宽度大,损耗小

质地、供电、弯曲半径不能过小等问题,限制了光纤的应用场景,像是路一样,适合枝干线路

无线

无线通信,场,范围性,成本低,组网灵活,在光缆的基础上,进一步完成互联网的覆盖

障碍物影响信号强度,安全功率限制下通信距离受限,且天气、飞鸟等因素可能导致通信受阻

3. IP 地址和 DNS

在现实生活中,收发信件是大体路径:发件人将邮件投递到 => 邮箱 📮/邮递员 => 邮局 🏣 => 邮箱 📮/邮递员 => 收件人收到邮件。

其中几个关键信息是:发件人地址、收件人地址和邮局;发件人告知邮局收件人地址,邮局根据收件人地址,调度运力和人手,将邮件派送到收件人手中。

那在互联网中,计算机之间是如何传输数据的呢?这就要引入 IP 地址和 DNS 的概念了,IP 地址是计算机(发件人/收件人)的地址,而 DNS 全称是:Domain Name System - 域名系统,能将域名解析成其对应服务器的 IP 地址。

IP 地址

IP 地址(IPv4)是由四个数字组成,每个数字的范围是:0~255,数字间用点符号分隔,比如:220.181.38.148

上限是 256 * 256 * 256 * 256 = 4294967296 => 能组合成将近 43 亿个 IP 地址,2019 年 11 月 26 日,全球所有 43 亿个 IPv4 地址已分配完毕。

但是不用担心,IPv6 已经开始使用了,最多能组成成 2^128 个 IP 地址。

DNS

由于有这么数量庞大的 IP 地址,对于人而言可读性不好,于是有了域名,IP 地址的别名,比如打开浏览器访问: www.baidu.com 时,经过 DNS 解析,能找到域名对应的 IP 地址:220.181.38.148

常见的 DNS 服务:114.114.144.144(国内)、8.8.8.8(国外)

不用 DNS 可不可以?

可以,但是大多数时候没必要

将所有 IP 地址及其域名映射关系,全部保存在计算机本地磁盘的 hosts 文件中,可能会占用几十个 G 的磁盘空间

相比较之下 DNS 服务只占必要的本地磁盘空间(解析过的域名计算机本地的 DNS 服务器会将其缓存),还会帮我们维护域名映射关系变动,而且会依据地域,找到目标域名就近的服务器 IP 地址;但是需要注意尽量使用可信度高/知名的 DNS 服务,否则可能遭遇 DNS 劫持(访问网站 A 的域名,却解析到网站 B 服务器的 IP 地址)。

计算机是私人的,访问域名背后的哪个服务器的 IP 地址,完全取决于我们,DNS 是作为公共服务平台存在的;而且确实在某些场景,需要手动设置域名和 IP 地址的映射关系:DNS 解析的 IP 地址访问不了,需要开发调试时。

4.数据包,路由和可靠性

5.HTTP 和 HTML

6.加密和公钥

7.网络安全与犯罪