圖解|網路究竟是如何運作的?

我沒有三顆心臟發表於2021-01-30

前言

毫無疑問,網際網路已經徹底改變了人們的生活,不管怎樣,它或許是我們建造的最偉大的工具。

但它是怎麼工作的?它屬於誰?它身在何方?又是誰來保證它持續運轉呢? (參考視訊)

今天就讓我們一起來探索探索。

網際網路簡史

ARPA 成立

1957 年,正值冷戰期間,蘇聯人發射了世界上第一顆人造衛星,代號 SPUTNIK。

Sputnik - wiki

當衛星進入行星軌道後,美國人感覺自己技術落後的同時又開始了瞎想:蘇聯人既然有能力能將衛星正確發射到軌道,那麼同樣的原子彈也可以精準地丟到美國來。

作為響應,美國國防部組建了研究計劃局 (Advanced Research Projects Agency,ARPA),並開始琢磨著將科學的技術運用於軍事領域當中

分散式通訊網路

蘭德公司成立於 1946 年,總部位於加利福尼亞州聖莫尼卡,目前是一家非營利性機構,旨在幫助制定公共政策和改善決策過程。

蘭德原始建築

在冷戰時期,蘭德研究人員設想了 「如果美國突然遭遇核襲擊」 這樣的可能戰爭場景時發現:如果突然爆發核衝突,通訊系統將受到嚴重威脅,指揮系統可能會停電。

保羅·巴蘭

1964 年,一個名叫 保羅·巴蘭(Paul Baran) 的蘭德主要研究人員發表了一篇名為《分散式通訊》的論文,其中概述了一種足以抵抗核襲擊的彈性通訊系統

儘管不可能建立一個保證所有單點可用的通訊系統,但巴蘭認為,可以想象有一個系統可以迫使敵人摧毀 "n 個站點" 才能讓系統癱瘓——只要 n 足夠大,即使在熱核時代,也可以構建高度可用的系統結構。

巴蘭率先提出通訊網路只能圍繞兩個核心結構構建:「集中式」和「分散式」。

在由此得出的三種可能網路型別中:A)集中式;B)分散式;C)分散式,發現分散式分佈在發生軍事打擊時更可靠

但不幸的是,巴蘭的理想網路太領先於時代,最終被困在了模擬階段。

第一代網際網路——阿帕網(ARPANET)

直到 1969 年,在 加州大學洛杉磯分校 UCLA,才終於奠定了網際網路的第一個基石,並建立了第一代計算機網路 ARPANET——一個由美國國防部高階研究計劃局 (Advanced Research Projects Agency,ARPA) 開發的第一代網際網路。

矛盾的是,十年前作為軍事手段應對冷戰威脅的方式開始變成了一種完全不同的網路。

在 1967 年 10 月於蓋特林堡 CM 研討會上提出的 ARPANET 最初計劃中,專案負責人 Larry Roberts 列舉了建立該網路的一系列原因。

他們都不關心軍事問題——相反,他們著眼於在計算機之間共享資料負載、提供電子郵件服務、共享資料和程式,並著眼於提供一種用於遠端登入和使用計算機的服務。

在一年後(1968 年 6 月 3 日)釋出的最初的 ARPANET 計劃計劃中,Roberts 寫道:

該計劃的目標是雙重的:

1)開發技術並獲得互連計算機的經驗,使得可以進行非常廣泛的互動;

2)通過資源共享來提高和提高計算機研究的效率。

(歷史趣聞:1969 年 10 月 29 日 UCLA 與史丹佛研究所(SRI)之間成功發出了第一個訊號。在網路上傳送的第一條訊息應該是「Login」,但在傳送字母「g」的時候,連線崩潰了。)

ARPANET 發展

ARPANET 1969-1977 - wiki

在隨後的幾年中,ARPANET 進行了合併和擴充套件,而公眾對這幾乎一無所知。

1971 年,阿帕網擴充到 15 個節點,歷經幾年成功執行後,已發展成為連線許多大學、研究所和公司的遍及美國領土的計算機網,並能通過衛星通訊與相距較遠的夏威夷州、英國的倫敦和北歐的挪威連線,使歐洲使用者也能通過英國和挪威的節點接入網路。

後來效仿阿帕網出現了很多不同的網路,由於阿帕網無法做到與其它類計算機網路交流,1973 年春,文頓·瑟夫(Vinton Cerf)和鮑勃·康(Bob Kahn)開始研究如何將阿帕網和另外兩個已有的網路相連線。

尤其是連線衛星網路(SAT NET)和基於夏威夷的分組業務的 ALOHA 網(ALOHA NET),瑟夫設計了新的計算機交流協議,最後被稱為傳送控制協議/網際網路協議(TCP/IP)

在接下來的時間裡,ARPA 網不斷髮展,聯入了越來越多的電腦,並最終促生了現代網際網路。

全球資訊網的發明

Sir Tim Berners-Lee - wiki

二十年後,英國電腦科學家 Sir Tim Berners-Lee 在日內瓦的歐洲核子研究組織 CERN 工作,工作內容為修復 CERN 系統中因不同網路不相容而造成的混亂。

他給出的解決方案是:建立全球資訊網(World Wide Web)(標準化伺服器和客戶端之間的通訊)

Tim Berners-Lee和第一個全球資訊網頁面

雖然「網際網路」和「網站」常被當做同義詞使用,但它們不是同一個東西。

網際網路是網路的基礎結構,而網站存在於網際網路之上,本質上網站是利用網際網路來獲取資訊的途徑。

網際網路是如何將我們聯絡起來的?

如今網際網路已成了跨越全球的互聯化點陣,因此我們不得不問:「網際網路是如何將我們所有人聯絡起來的?」

跨洋光纜

光纜跨越海洋連線起了各國,這已經不是什麼新鮮事。

早在 1854 年第一條跨大西洋的電報電纜就已經開始施工了。

1858 年的跨大西洋海底電報電纜 - wiki

相較於超複雜的跨洋光纜鋪設技術,施工過程卻出人意料的簡單。(瞭解更多關於海底光纜)

海面上,輪船在放出光纜。

海底下,電纜犁在把光纜固定到海底。

每隔 40km~60km 還得有個中繼器來保證訊號。

光纜裡面只有光導纖維,外面包裹著厚厚幾層保護殼——抵禦海水腐蝕和偶爾的鯊魚攻擊等。

典型海底光纜結構解析

在海床上,光纜被鋪設在由纜線埋設機在海底衝出的一條光纜溝內,最後藉由海流讓砂自然覆蓋住電纜。

如果海底地面不平,光纜就容易暴露,就容易收到船錨或其他自然災害的損害。

2008 年就發生了一場因為光纜受損而造成的事故,導致印度約 60% 和埃及約 70% 的網際網路服務臨時癱瘓。

wiki

即使是在現在,光纜受損依然很常見,世界各地的破損光纜要不斷進行維修。

當然,還有很多其他通訊線路,僅切斷一根光纜是不可能完全斷網的。

2015 年海底光纜繪製圖

尤其是在近現代,因為衛星時刻環繞地球,並從空中與網際網路對接。

當整個海底光纜鋪設完成之後,將有一系列光纜鋪滿整個國家,直接連至你的家。

網際網路到底歸誰所有?

總的來說,網際網路仍然在成長,地球上大約有一半的人可以使用它,所以直到大規模使用達到飽和時,我們才能看到網際網路真正的潛力。

那麼網際網路到底歸誰所有?

嚴格來說,它不屬於任何人。

網際網路本身就是多種公共網路的自主互聯,它是分散的,因此沒有任何政府或機構擁有或控制網際網路。

但是政府有權利通過影響改過網際網路服務提供商(ISPs)的法律,來控制其公民訪問網際網路的許可權。

例如,中國限制其公民訪問油管(Youtube)等外國網站。(深度分析|為什麼我們不能訪問谷歌?)

ICANN 機構

2016 年,美國政府正式交出資料庫所有權,將網際網路域名管理權交給 ICANN 這個組織——這意味著網際網路所有權重新迴歸到人民大眾手裡。

ICAAN 是一個獨立機構,由多個利益相關的社群組成——這表明 ICAAN 會向網路大眾徵集意見,並最大可能保持開放和透明

所以你可能沒有聽過 ICAAN,但該非盈利組織有一項重要舉措,以維持網際網路安全——他們管理域名系統(DNS),主要任務是分配網址

即當你輸入網址 www.google.com 時,需要保證你接收到的響應來自谷歌,而不是其他偽造的盜版谷歌。

其他網際網路組織

ICANN 只是確保網際網路正常執行的一個組織,但不是唯一一個,還有很多其他組織。

Internet governance - wiki

比如網際網路工程任務組(Internet Engineering Task Force)和由蒂姆·伯納斯·李掌管的全球資訊網聯合會(The World Wide Web Consortium)。

這些組織設定標準、制定協議,並確保網際網路的安全性和開放性。

小結

所以網際網路是如何執行的呢?大概總結起來就是:

  • 通過海底光纜實現全球的物理連線
  • 通過各種網際網路組織制定的協議、規則互通互信

不可爭辯的是,網際網路已經徹底改變了我們的生活,它滲入到我們生活的方方面面。

人們可以僅通過一部手機,就可以瀏覽全世界的百科全書,使用搜尋引擎解決問題的人也不在少數。

這些巨量的資訊也參雜了巨量的誤導資訊,在網際網路時代,人們更容易用確認偏誤來驗證自己的觀點,從而導致了臭名昭著的回聲室效應

我們需要警醒的是網際網路不僅僅有積極的一面,也有消極的一面

幾乎任何技術都有這樣的問題,人性使然,我們總是會抱怨人造工具的使用方式,而不是工具本身。

儘管如此,網際網路總歸是一個非常強大的工具,但是我們應該正確的使用它。

希望你對網際網路如何工作,誰控制它有了一定的瞭解,感謝閱讀。

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