描述数据如何围绕网络移动

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当有两台或多台设备共享数据时,就会存在网络。 正如你在上一单元中所看到的,网络由许多不同的物理部件组成,这些部件协同工作以确保数据到达所需的位置。 这种跨网络数据传输由一套通信协议(通常称为 TCP/IP)实现。 它以两种主要协议命名:传输控制协议 (TCP) 和 Internet 协议 (IP),前者用于处理两个设备之间的连接,后者负责在整个网络中路由信息。

全球每个网络每天每秒都在共享和移动数据。 此数据可以具备各种形状和大小,从简单的消息到图像,甚至流式传输到家庭的电影。

数据报或数据包

网络的存在有助于使设备间或系统间的通信更加容易。 无论数据大小如何,都需要分解为统一的小区块。 这些区块称为数据报,但也更常称为数据包。

假设你想将电影流式传输到你的设备。 考虑到涉及的数据量巨大,流媒体服务器无法一次性提供整部电影。 而是将电影分解成数十亿个数据包。 每个数据包都包含电影的一小部分,然后发送到你的设备。 设备必须等到接收到足够的数据包后才能开始观看电影。 在后台,服务器会继续在显示内容之前向设备发送稳定的数据包流。 如果网络速度变慢,则数据包可能无法及时到达。 你所看到的图片可能会变得扭曲或呈现块状,并且声音可能不连续。

IP 地址

当你想要向朋友发送一封信时,你会首先写好信,然后再将信放入信封中。 接下来,你会将朋友的地址写在信封上,然后再邮寄信件。 邮政服务会收集信件,并通过各种分拣办公室最终交付信件。

网络以类似方式运行。 消息包含在数据包中(类似于信封)。 然后,将发件人和收件人地址添加到数据包中。

Internet (IP) 协议的主要功能是确保可以唯一标识网络上的每个设备。 在跨网络发送数据包之前,必须告知数据包需要送达的 IP 地址及其发送位置的 IP 地址。

目前,有两个 IP 地址标准:IPv4 和 IPv6。 详细信息超出了本模块的范围,但最常见的 IP 地址类型以及你可能熟悉的 IP 地址类型是 IPv4。 这由四组用点分隔的数字组成,例如:127.100.0.1。

DNS

就像网络上的每个设备都需要唯一的 IP 地址一样,每个面向公众的网站也具有自己的 IP 地址。 可以使用 IP 地址访问你最喜欢的在线零售商店、银行或流媒体视频服务。 但是,由于可用的网站太多,很难记住。 不过,在浏览器中键入要查找的服务的名称,它会把你带到想要的网站。 这一切都得益于域名服务或 DNS。

DNS 持有一个包含网站名称的表,例如 microsoft.com,该表映射到其相应的 IP 地址。 浏览器会使用此地址查找实际网站,其方式非常类似于你可以使用电话薄来查找电话号码。

显示 DNS 查找表的简化表示形式的关系图,其中找到了域 microsoft.com,并提供了相应的 IP 地址。

每次你的设备连接到 Internet 时,它都会使用本地 DNS 服务器来查找你要查找的网站的名称。 如果 DNS 找不到该站点,它将检查其他的 DNS 服务器。 如果找不到站点或请求超时,你将收到错误消息,例如“DNS 服务器未响应”。

路由

将 IP 地址添加到数据包之后,即可通过网络传输数据。 如果该 IP 地址在你的网络上已存在,则会直接将数据包发送到设备。 然而,如果 IP 地址处于你的网络之外,则需要通过路由器前往该地址。 路由器是将一种网络连接到另一种网络的物理设备。

以信件场景为例,如果你的朋友只是住在离你几条街远的地方,你可以决定亲自递送邮件。 你的朋友在你的本地网络范围内。

但是,如果你的朋友位于其他的城市或国家/地区,则需要邮寄信件并让邮件服务寄送它。 在此情况下,邮政服务便是路由器。 它会从你的网络中获取消息,然后找到将消息发送到你朋友网络的最佳路径以进行传递。

视频动画

在这个两分钟的短视频中,你会看到网络在日常活动中的应用,包括通过手机与朋友聊天、共享电子邮件等。 接下来,了解将消息分解为可通过网络发送的数据包的方式。 最后,你将了解消息的每个数据包是如何通过 Internet 路由到收件人的。