网络概述

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网络的组成

网络由两部分组成:

  1. 网络应用程序。例如浏览器、web服务器等
  2. 搬运数字信息的机制

浏览器、web服务器

浏览器和Web服务器之间的交互很简单,概括如下:

  1. 浏览器(向服务器)发送请求

  2. 服务器(根据请求向浏览器)发送响应

什么是请求和响应?

本质是电信号和光信号,这些信号可能会受到杂音的干扰而损坏。

搬运数字信息的机制

而要实现两者之间的交互,需要一个能够在两者之间传递请求和响应的机制;这个机制需要满足几个必要条件:

  1. 该机制必须保证将请求和响应准确无误的发送给对方。因为网络是由很多计算机等设备相互连接组成,在传递过程中可能会丢失或损坏。

  2. 该机制必须能搬运数字信息。因为请求和响应都是由0和1组成的数字信息。

该机制实现的基本思路:

将数字信息分割成一个个小块,然后装入被称为“包”(Packet)的容器中来运送。大家可以理解为:包相当于包裹,包的头部存着目的地等控制信息,快递公司根据包头部的控制信息对包进行分拣(交换机和路由器则相当于邮局或快递公司的分拣处理区),然后将它们一步步搬到目的地。

“包”的探索之旅概述

Web浏览器

浏览器根据我们输入的网址(URL)生成请求信息,将请求信息发送给Web服务器。

当然,浏览器并不会亲自传送消息,它会委托搬运数字信息的机制将消息发送出去。即浏览器委托操作系统中的网络控制软件将消息发送给服务器。

协议栈、网卡

上述的网络控制软件叫做协议栈。

这个给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。

然后,协议栈将包交给网卡。(网卡:负责以太网或无线网络通信的硬件。)

然后,网卡将包转换为电信号,并通过网线发送出去,这样,包就进入网络中了。

那么,包将何去何从呢?

集线器、交换机、路由器

包经过交换机等设备,到达接入互联网的路由器。(路由器的背后是互联网)

网络运营商将包送到目的地。

接入网、网络运营商

包从接入互联网的路由器出发,进入互联网的内部。

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、ISDN、ADSL、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(接入点:PoP ,Point ofPresence)的设备。(接入点的实体是一台专为运营商设计的路由器,可以把它理解为离家最近的邮局,从各个邮筒中收集来的信件会在邮局进行分拣,然后被送往全国甚至全世界。)

所以,可以理解为,网络包首先通过接入网被发送到接入点,然后再从这里发送到世界各地。

防火墙、缓存服务器

网络包经过若干路由器的接力之后,到达Web服务器所在的局域网中。

接着,它会遇到防火墙,防火墙会对包进入检查。看看有没有危险的包混在里面。

检查完之后,网络包可能会遇到缓存服务器。(可以被重复利用的数据会被保存在缓存服务器中,如果要访问的网页数据正好在缓存服务器中能找到,就可以直接从缓存服务器读出数据,不用劳烦服务器)

在大型网站中,可能还会配备负载均衡器。它负责将消息分布到多台Web服务器上;还有可能会使用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,网络包到达Web服务器。

Web服务器

当网络包到达Web服务器后,数据会被解包(解包的操作也是由协议栈来完成),并还原为原始的请求消息,然后交给Web服务器程序。

接下来,Web服务器分析请求消息的含义,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。

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,我们的“包”的探索之旅也结束啦。