互联网的实际工作原理：从你的设备到服务器
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什么是网络？
计算机网络是一组相互连接的设备，它们之间进行通信以共享数据和资源。它实现了高效的通信，并支持电子邮件、文件共享和互联网访问等服务。
外行人的定义
计算机 + 有线/无线 + Protocol = 网络
Protocol – 用于格式化和处理数据的一套规则。
Source: …
互联网 – 网络的网络
当多个网络相互连接时，我们称产生的系统为 Internet（互联网）。
互联网是一个全球互联的计算机网络系统，使用 Internet Protocol Suite（TCP/IP） 在网络和设备之间进行通信。
通俗定义
网络的网络 = 互联网
要了解互联网如何到达你的家，需要掌握两个基本概念：
- 数据包 – 为了传输而被拆分成的小段。
- 协议 – 定义这些数据包的格式和处理方式的规则。
数据包
- 数据包 包含 数据（实际信息）和 元数据（关于数据的信息）。
- 元数据存放在 报头（header） 中，描述数据的特性。
- 当数据在互联网上发送时，会被拆分成数据包，转换为比特，并由网络设备（路由器、交换机等）进行转发。
- 在目的地，接收设备会按正确顺序重新组装数据包，以恢复原始信息。
数据包传播得非常快。
协议
在网络领域，协议 是一种标准化的操作和数据格式化方式，使两个或多个设备能够相互通信并相互理解。由于所有连接到互联网的设备都实现了这些协议，互联网能够在任何人或任何事物接入时正常工作。
让互联网运行的物理基础设施
以下是常见网络设备的快速概览。每段描述后都有一张示意图（点击图片可查看完整尺寸）。
集线器 (Hub)
集线器将多台计算机连接到 局域网 (LAN)。它拥有众多端口，但 无法过滤流量；任何进入的数据都会广播到所有端口。
接收机器会处理数据；其他机器则丢弃，这会浪费带宽。
桥接器 (Bridge)
桥接器用于连接多个 LAN（此过程称为 桥接）。它学习 MAC 地址，将网络划分为更小的段，通常只有两个端口。
交换机 (Switch)
交换机将网络划分为多个 子网，并根据 MAC 地址转发数据包。它会过滤流量，使得每个数据包只发送给目标接收方。
路由器 (Router)
路由器连接两个或多个 IP 网络（或子网），充当本地网络与互联网之间的“门”。它使多台设备——电脑、智能手机、平板电脑——能够共享同一个互联网连接。
调制解调器 (Modem)
调制解调器（modulator‑demodulator）将计算机的数字信号转换为可在物理线路上传输的模拟信号，反之亦然，从而使设备能够与更广阔的互联网进行通信。
防火墙 (Firewall)
防火墙是一种网络安全设备，根据预定义的安全规则对进出流量进行监管，保护网络免受未授权访问和恶意活动的侵害。
负载均衡器 (Load Balancer)
负载均衡器将进入的流量分配到多台服务器上，实现高可用性、资源利用率最大化以及性能提升。
摘要
当您从设备发送请求时，它 不会 直接到达互联网或服务器。该请求的传输通常遵循以下步骤：
- 本地交换机 – 请求首先到达您本地网络内的交换机。交换机根据 MAC 地址将数据转发到同一网络中的正确设备（例如您的路由器）。
- 路由器 – 在不同网络之间转发数据，将您的请求指向您的 ISP 以及更广阔的互联网。
- 调制解调器 – 在离开您场所之前，将数字数据转换为模拟信号。
- 防火墙（可选） – 检查流量并根据安全规则决定是否允许。
- 互联网骨干网 – 请求在互联网上经过多个中间路由器，直至到达目标网络。
- 负载均衡器（可选） – 在多个服务器之间分配请求，选择将处理该请求的服务器。
- 服务器 – 处理请求并将响应沿相同路径反向返回。
上述流程展示了设备上的简单请求如何在到达最终目的地之前穿越各种网络组件，以及响应如何沿相同路径返回给您。