互聯網是如何工作的?

2020 年 4 月 10 日
筆記

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互聯網是如何工作的？

文本關鍵字：互聯網、網路運營商、路由器、請求響應

本文為幫助大家理解已經略去了抽象的概念，並且會有不嚴謹的地方，請忽略。

大家對於互聯網的使用已經有很長的時間了，但是如果你需要學習相關的知識時才會發現，其實對它的工作原理並不了解。首先互聯網可以使得連入網路的機器互相通訊，不再是一個孤立的個體，並且可以通過各種各樣的網站、應用、遊戲滿足我們使用上的需要。那麼，既然全世界的電腦都可以通過網路互相連接到一起，總計算下來恐怕有數十億台，那這樣一個龐大的網路帝國是如何建立起來的呢？

通常我們會按照區域來管理
各大網路運營商來為我們提供服務
大家都遵從一個統一的標準

我們在最初接觸互聯網時可能都會有一個疑問，到底是誰在維護整個互聯網，又是誰讓全世界的電腦相連。其實這個問題就好比我們鋪設鐵路和建立訊號基地台，當用一個統一的標準，在不同的國家，不同的城市，不同的地區去完成最基礎的設施時，當每一個局部的位置都完成建設時，那整個互聯網帝國也就誕生了。而當用戶的位置發生變化時，變化的也就是從哪裡接入互聯網，由誰來提供服務而已。

上圖是一個簡化了的網路層級示意圖，只標出了個人PC，網路運營商，公網伺服器，對於底層的網路數據發送與接收我們不做探討。

當我們使用不同的軟體進行操作時，整體的過程可能會稍有不同，但可以簡單劃分為兩個階段
- 發送請求
- 得到響應

1. 首先廣東靚仔要使用百度搜索引擎查閱資料。

那麼打開網站並看到網頁就是一個完整的過程，從個人PC開始，經過層層的路由器，傳出一個指令，直到網路運營商（也就是我們使用的寬頻、光纖）才將這個請求真正遞交到互聯網中，然後會根據給定的網址找到公網伺服器，將頁面的整個內容連同各種數據進行返回。

2. 接下來廣東靚仔要通過QQ將整理的資料發給在總公司坐鎮的黑龍江13哥。

當我們使用一個軟體將消息或文件發送給另外一個人時（區域網軟體除外）都是經過公網伺服器的處理。靚仔的文件並不是直接發送到13哥電腦上，而是通過QQ的伺服器，也就是說靚仔得到的只能是一個發送成功的響應，到此，他的網路行為就已經結束了。同時，13哥會接到由QQ伺服器發送過來的消息或文件數據，在成功接收文件後也會給QQ伺服器發送一個已經接收成功的資訊。以上的一系列操作是由QQ這個軟體來幫助我們控制網路行為，便捷的實現我們需要的功能，只是為了解釋兩個人的電腦並不是直接連在一起的，而是經由互聯網一圈來處理的。

3. 黑龍江13哥根據資料生成產品方案後發了一封跨國郵件給德克薩斯州的Peter。

在這個時候大家應該都知道，這個動作是由我們的郵件服務商（如網易、GMail等）幫助我們完成的，這個過程還是經過層層的路由器，最終抵達提供郵件服務的公網伺服器，由於是跨國郵件，這其中有可能會涉及到運營商的更換，但是誰又在乎呢？這並不影響整個網路的通訊，因為我們是按照統一通訊標準建造的帝國啊！

4. 遠在紐約的John發了一條Twitter，並且圈了Peter。

其實無論是PC通過網路上網，還是手機端接入網路，整個的流程都是相同的，不同只是運營商以及各層對數據的處理。除此之外就是為了優化用戶的體驗，而在此之上開發出的各種應用了。如果Peter使用的是網頁應用，那麼當他打開網頁時才會看到一條新的消息，而如果他使用的是手機端應用，那麼通常會直接收到一條由伺服器推送過來的消息（其實原理與QQ類似）。