我对互联网体系结构的认识 -------个人学习历程回顾

中科大软院 王晓飞                         

上小学的时候就接触了计算机，认识计算机算是比较久了，只是正如我们对大多数知识的认知过程一样，由表及里，由浅入深，这个过程持续了很久。

由刚开始的只知道开机打游戏杀毒，到后来常见故障的解决、网络的组建以及后期复杂问题的排除。随着在学校理论知识的学习，之前零碎的知识终于能完整的串起来形成了一个网络。

我对互联网体系的认识是从一个小的局域网开始的。

1.小的局域网。最早的计算机都是单机的，为了互传资料以及通信的目的就有了连起来组成一个网络的需求。在这个层面上，逐渐发展出了集线器、交换机、网桥、路由器等设备，传输的介质出现的有串口、同轴电缆、双绞线、光纤等。软件层面就出现的有ARP、DHCP、IPX。现在，一台普通的无线路由器就能支撑起一个小型的网络。

2.大型的网络。比如学校的网络，这种有几千甚至上万的节点的网络，遇到的问题比小局域网里复杂的多，整体各方面都需要进行拓展和完善。比如搭建小型网络一个普通的路由器即可，不够用就再添一个傻瓜式二层交换机。但在大型网络中，基于方便管理以及网络安全的考虑，基本都要再分为汇聚层交换机+中心交换机（往往是三层交换），即便是汇聚层交换也支持vlan、端口隔离、MAC地址绑定、端口汇聚、SNMP、广播风暴抑制等等较为强大的功能，而这种层级的网络一般都会自建有DNS服务器、多网络出口的智能路由以及网络监控方面的安全审计等。之前接触到的小型网络仅是大型网络的一个子集。

3.互联网。当把全世界许许多多的大型网络连接在一起就出现了互联网的概念，先驱们用分层的理念设计了互联网的架构，目前常用的为结合了TCP/IP架构和OSI架构的五层架构：物理层（RJ45接口）、数据链路层（PPP、ARP）、网络层（IP）、传输层（TCP、UDP）、应用层（HTTP、FTP）

有了这样的网络架构设计，就可以实现将全世界的大型网络连接在一起无论它自身的网络架构是什么样的，只要遵循这个架构，由路由器屏蔽了它内部的细节。如此一来就产生了各种丰富的应用。

比如：运行商利用PPPOE协议实现对宽带用户的管理、VPN将异地的两个局域网打通、QOS保障实时通信的优先级等等，在这个层面才算是窥探到了互联网的本来面貌，而其中的各种技术细节都比以往接触到的要复杂不少。

在这个层次关注的更多的是偏底层的TCP、UDP协议和路由器的策略路由以及智能DNS等新兴的应用。

TCP和UDP都是为了进程间通信，TCP更注重数据传输的完整和安全，超时重传、三次握手四次挥手等保障了数据的连续无差错传输，是一个比较“负责”同时又较为“笨重”的协议，而UDP则更注重“快捷”，无连接，需要就发，丢了不管等特性使它有较好的实时性。在实际应用中，由开发者自行从中选择适用的协议。

路由器的策略路由，互联网的表象就是全球各地的路由器不停的收发各种数据包，相应的怎么收发就显得至关重要。在小型网络中使用RIP（开销小），在大型的网络中使用OSPF（功能强大），在不同的自治系统间使用BGP协议交换路由信息。

为了压缩路由表，提高路由效率，出现了CIDR。

为了缓解IPv4地址枯竭，出现了NAT转换等。

为了提高访问网站的速度，出现了CDN加速和智能DNS

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随着互联网的发展，新的问题会不断产生，同时新的技术也将不断涌现出来解决这些问题