互联网的构成-蟹黄堡帝国

蟹黄堡外卖的三步走策略：

1. 在比奇堡开通外卖
2. 在北京和上海开分店
3. 在全国开分店并开通外卖

第一阶段：本地开店（局域网）

问题：章鱼哥一对一服务单线程，客户较多存在饥饿问题

解决：通过传真将客户端和服务端分离c/s架构，服务端负责接收订单派送外卖；客户端发送请求。

第二阶段：分店（城域网）

问题1：开分店导致客户较多，单个服务处理不过来，同时有一些客户距离较远

解决1：采用分治，多部署几个服务器分散压力，并且新部署的几个服务器需要固定频率与原始服务器同步数据（比如菜单的同步更新，或者进修）

问题2：不同地区，客户端请求密度不同

解决2：客户端密度大的地方继续分治，即开通小的服务端分散压力。客户端密度小的地方则扩大服务端的转发区域面积。

第三阶段：全国分店（广域网）

粘贴了这位同学的笔记，总结的很好。juejin.cn/post/722113…

简单来说网络本质就是套娃，即网络的网络是网络，分而治之。

互联网的构成

• 网络边缘【客户，买家买家，接收和发送货物的一方】

  端系统：位于互联网边缘与互联网相连的计算机和其他设备，如PC、手机、服务器等等

• 网络核心【传递、分组、分发货物的乙方】

  由互联网系统的分组交换设备和信息链路构成的网状网络（继续分组、转发的设备，如路由器、交换机等）

下图来自我们老师的PPT，你可能比较好奇ISP是什么，不着急，后面会进行解释，先有一个直观的感受）

同时，不同规模的网络有不同的分类。

网络分类

• 按地域划分

  • 个域网PAN（如蓝牙耳机）

    • 局域网LAN（如WLAN无线路由器）
      • 广播【无需路由，因此LAN不在网络层】

  • 城域网MAN（范围覆盖一个城市的网络）

  • 广域网WAN（覆盖地区乃至国家）

不过文章中只是宏观层面上简单的讲了一下网络的基础概念，在这里补充一下更加细微的东西

参考视频：【【网络】半小时看懂<计算机网络>】 www.bilibili.com/video/BV124…

（一）两台计算机的通信

一条网线连接传输即可。

（二）设备之间的通信

超过两台计算机，比如四台，实现这四台电脑两两通信

做法：采用两两拉线的方式

缺点：随着计算机数量增多，线的数量越多，排布越复杂，成本越高

改进：寻找”中介“转发信息

1.早期：HUB集线器（机械的==转发==，无脑的==广播==）

过程：早期采用HUB集线器，对每一台设备进行一个标识，称为MAC地址，这个地址是设备出厂时厂家已经设置好的。而每一个需要传输的信息都携带了目标设备的MAC地址。HUB只需要将这条消息转发给所有设备，让设备自行查询是是否是属于自己的信息，不属于则丢弃。我们把这种转发给每个设备的通信方式叫做广播。同时为了避免多台计算机同时发出消息产生消息杂糅冲突，采用CSMA/CD协议解决冲突问题。该协议可以让设备发送消息前进行载波侦听，即先检查有没有其他人发送数据，如果没有再发送数据。

问题：采用HUB广播转发的方式简单粗暴，但是存在缺陷：

• 转发效率低下（消息要复制很多份发出去，且每个人都需要查看一下是不是自己的）
• 通信资源利用率低，浪费带宽（当有一台设备发送数据时，其他设备都需要等待，直到线路空闲）

2.改进：交换机（查表，有目的的转发）

过程：交换机改进了集线器的缺点。它建立和维护一个表示MAC地址与交换机端口号对应的映射表。

如上图，每一个端口对应一个设备的MAC地址，交换机通过查表转发对应的信息。如果没有，则广播查询设备在哪个端口并记录。

并且交换机的另一个好处是可以避免通信冲突。

由于传统的集线器转发信息（广播转发）的特点，导致在该系统下传输属于半双工通信。

交换机有很多端口通道协同工作，信息分门别类转发，没有信息碰撞无需等待，故为全双工通信方式。

单工通信：一方只能发消息，另一方只能收消息

半双工通信：既可以发信息也可以收消息，但是无法同时进行（类似对讲机）

全双工通信：发送消息的同时可以接收消息（电话）

交换机的缺点：交换机维护的交换表存储容量有限，且随着设备增多，交换机转发压力过大，并且全球那么多设备，距离也很远，线路也没有那么长，存在很大问题。

（三）网络之间的通信

路由器

显然，交换机只能进行小范围局部的网络信息交换，即在我们前面提到的局域网中较为高效。对于更大范围的网络，需要采取其他措施，即寻找“中介”解决。

这个中介就是我们熟悉的路由器（又称为网关）

当设备处于同一个网络下，通过交换机传输即可。如下图，设备a属于局域网A，设备b属于局域网B，如果设备a要与设备b通信，则需要通过路由器这个中介。

前面我们通过MAC标识每个设备的地址，方便交换机进行寻址转发。

IP地址：网络的标识

同样的思路，为了方便路由转发信息，我们需要对网络进行标识。而给每一个网络的标识称为IP地址。但是仅仅标识网络是不够的，还需要具体到设备，因此IP地址不仅标识网络，也要标识设备。如何进行标识呢？我们给处于同一网段的设备IP都赋予一个共同的前缀，称为网络号，用来标识网络；而后面不同的号即为主机号，用来标识设备。

下图来自b站up主技术蛋老师视频中的一个形象的解释：【IPv4地址和子网掩码】 【精准空降到 04:33】 www.bilibili.com/video/BV1xu…

IP地址可以标识数据和设备，MAC地址是不是不需要啦？

答案是：需要的。我们还需要进行IP到MAC的映射转换。其实很简单理解，后面的主机号可以理解为MAC的编号，在网络号为192.168.0的网段中，如主机号为1有其对应的设备MAC地址。而我们要找的这种映射关系需要通过一个ARP高速缓存表去查找。类似前面交换机维护的交换表，如果有就直接转发消息。没有就广播发送。（就像快递有取件码，有了取件码还不足以找到你的快递，你还需要根据取件码查找柜子上存放的货物，取件码就类似这里的主机号）

下图来自湖科大教书匠的一个配图，顺便安利这个老师的视频，清楚易懂，也让当时对计网抽象概念很痛苦的我爱上了计网，hhh

IP地址从哪里来？（IP与ISP的联系）

我们清楚MAC地址是设备厂商在出厂时给我们的设备所配置好的，那么IP地址是如何而来的呢？你或许有一个模糊的答案，“我知道，是移动、电信、联通三大运营商给的！”其实差不多是这样的。他们统称为网络业务提供商(Internet Service Provider，简称ISP)，为我们提供上网服务的，IP地址国际组织统一分配，逐级管理的，而ISP已经从因特网管理机构申请到一批IP地址，并出租给我们，有了IP地址，我们既可以进行上网服务。

（四）更大的网络之间的通信:大国外交

随着网络规模的增大，比如跨国、跨境，如何进行通信呢？我们将因特网划分为许多较小的自治系统AS（Autonomous System），让每一个AS进行区域内的信息传递、分组与转发，而不同AS之间进行域间信息传递、分组与转发。与之前不同的是，在进行域间路由选择时，我们没有选择中介，而在两个AS系统中分别选出一个“外交官”进行通信。即各个AS选择一个路由器进行信息对外对内的通信。

AS之间有自己通信的协议，AS内部也有自己通信的协议。当然，AS的规模也不同，有特大规模的AS，也有小规模的AS，那么其内部也有不同的协议。这里就不再详细说明了，感兴趣的可以自行搜索。