比特宇宙-TCP/IP的诞生

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比特宇宙创世不久,宇宙中开始出现文明。

文明不断碰撞、融合、进化,逐渐分化为几大派系:

施行Unix体制的帝国,出现时间最早,在宇宙中最有威望。

施行Windows体制的帝国,数以十亿计,成为宇宙中最庞大的军团。

施行Linux体制的帝国,后起之秀,曾和Windows帝国军团爆发多次战争,后握手言和,割据一方。

 

随着文明的发展,宇宙之间的各帝国逐渐意识到需要发展经贸合作,互通有无。终于有一天,几大派系的帝国派了代表聚在一起,商讨比特宇宙的经贸合作框架协议。

 

☆ 第一天 ☆

会议第一天的议题,商讨经贸合作的最重要的基础:制定比特宇宙通信标准。

 

Unix代表首先发言:我们需要制定一套普世的宇宙标准,让全宇宙的帝国都能互相通信,大家有什么想法,请畅所欲言。

Linux:最简单有效的办法,帝国之间都建一条专有线路,就像这样,构成一张巨大的网络,我们就能和任何帝国通信了。

比特宇宙-TCP/IP的诞生

Windows:你想的也太简单了,你知道咱们Windows星系有多少帝国吗?建专有线路,这得花多少钱?就算你有钱,帝国要建这么多线路,那也不堪重负。
Linux:别着急,我还有办法。咱们找一个帝国作为网络中心节点,专门负责数据转发,其他帝国只需和中心建一条专线就可以,这一下能省很多线路的钱。诺,就像这样:

比特宇宙-TCP/IP的诞生

 

 

Windows:确实省了不少,但你有没有想过,这个中心节点得多么重要,工作负担巨大倒是其次,一旦中心帝国覆灭,全宇宙的通信全部中断,这是多么严重的后果?Linux皱了眉头,不再说话。

Unix:其实这个方法挺不错的,不过需要一点改进会更好。就像你说的,一个中心节点不够,咱们可以弄多个啊,然后这多个中心节点之间再互相连接,把一个中心变成多个中心。嗯,其实这里就不再存在中心了,就是一个去中心的分布式网络了,你们觉得怎么样?

比特宇宙-TCP/IP的诞生

 

 

Linux:唉,这个好!我还想到了一招,既然咱们宇宙中帝国众多,就把你说的中间这些节点再进一步划分层级,也就是划分为一个个子网络,然后子网之间连接组成大的网络,然后大的网络之间再连接构成更大的网络!我是不是个天才!

比特宇宙-TCP/IP的诞生

 

 

Windows:嗯,听起来挺不错的,不过有一个问题还没解决,就是非常遥远的两个帝国之间要通信,网络通道该怎么建立呢?中间节点要如何给这两个帝国搭建出一条专线,让他们通信呢?

·······一阵沉默·····

·Unix:为什么非得建立专线呢?这样效率太低了,如果一条线路给你们占用了,别人要经过这条线的是不是得一直等着?

Linux:说的有道理,那你有什么好主意?

Unix:我们可以把数据拆分为一个个的单元,分组传输,每个单元写好发件人、收件人,中间的节点负责存储转发就可以了嘛,这样大家都可以用这个网络,效率大大提升。

Windows代表拍案而起,“这简直是划时代的想法!大佬果然是大佬!”

Linux:非常棒的想法,我们给这种技术取个名字吧,既然是分组,然后存储转发,要不然叫”分组交换技术“怎么样?

Unix:嗯,这名字很贴切,就叫它!

Linux:我们给这个巨大的网络也取一个名字吧,叫Internet怎么样?

Unix:Internet,因特网,听起来还不错

比特宇宙-TCP/IP的诞生

 

 

Windows:大佬,既然要通信,接下来咱们需要要讨论下通信协议了吧。

Unix:通信协议?

Windows:对啊,咱们得制定一套规范标准,所有帝国按照这套规范来收发信息,才能互相理解对方在说什么。

Unix:嗯,确实需要这么一套标准协议。既然网络叫Internet,那咱这套标准协议就叫Internet Protocol,那具体协议内容怎么制定呢?

Linux:等下,给我个表现机会,让我先说说。

Windows:洗耳恭听。

Linux:咱们给所有帝国编一个号,用4个字节的整数来表示,嗯,我想想,从0x00000000到0xFFFFFFFF,差不多能表示42亿多个帝国了,绰绰有余了。这个编号,就叫Internet Protocol Address,也就是IP地址。

Windows:嗯,用是够用了,不过我建议不要用16进制表示,不太好书写,人类那智商肯定记不住。既然是4个字节整数,要不就用人类熟悉的4个十进制整数来写,用点来隔开,像这样:0.0.0.0~255.255.255.255,把这种写法叫做IP地址的点分十进制表示法,怎么样?

Linux:嗯,这个建议好,可以采纳。我刚才还没讲完,通信的时候,数据前面加一个头部,头部里面写上发件人的IP地址、收件人的IP地址,这样发送出去,然后交给网络中的中间节点,让他们转发出去...

Windows:等一下,有一个问题,中间节点该如何知道转发给谁呢?·······又是一阵沉默······

Linux:有了,人类收发快递的时候,他们的地址是分了省,市,县到街道,一层层分级了,逐级进入就能找到收件人的地方。咱们的网络也可以这样效仿,把网络分不同大区,大区里面分子网。然后负责转发的这些中间节点,记录一张表,表里面记录不同地区的地址该交给谁,如此,不同层级负责不同的地区,整个网络就能运转起来,收发信息了。

Unix:这个办法好,咱就把这种技术叫路由技术,这个表叫做路由表。

Windows:确实很有头脑嘛,不过我想到有一种情况可能可能比较难办。

Linux:什么情况,别卖关子了。
Windows:如果写了一个不存在的收件人,或者是中间节点的路由表里面都没有记录这个帝国,甚至有些中间节点之间踢皮球,谁都不知道交给谁,互相推诿,那发出去的数据包裹岂不是要在网络里面转圈圈,没完没了浪费资源了?
Linux:额,好像确实是有这么个麻烦问题,你解决问题没啥能力,挑刺倒是一把好手嘛!

Unix:有了!咱们在在这个头部里面除了写上收发地址外,再加一个计数器,表示这个包裹的生命周期,发件人初始设置一个数字,表示允许最多在网络中传递几次。中间节点收到后,就把数字减1,如果某个节点拿到后发现减1后变成0,那就丢掉它不再传输了

Linux:嗯,这个办法好,这个计数器也取一个名字,叫Time to Live吧,就是生存时间的意思,简写成TTL

Windows:大佬,果然有经验,佩服佩服。不过原谅我还要继续提问题哦。

Linux:你的问题怎么这么多,快说!
Windows:帝国之内有许多的公司都需要经贸合作,如何能进一步区分是哪家公司的信息呢?

Linux:这样看来,4个字节整数不够用啊,再加一点怎么样,给每个公司都弄一个编号。

Windows:这恐怕不太现实,帝国的公司经常在变化,每天诞生消亡不计其数,还有些公司根本不做国际化贸易,不需要网络通信,这种办法不好操作。

Linux:这,,,

Unix:今天时间也不早了,要不明天继续讨论这个议题如何,今天的收获已经不少了。

Linux:好的,我回去再琢磨琢磨。

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☆ 第二天 ☆

Unix:两位昨晚休息的如何?

Windows:还不错。

Linux:还行吧,对了,昨天最后那个问题我有新的解决方案了。

Windows:哦,是吗,我也想到了一个办法,要不你先说。

Linux:昨天的IP地址技术方案还是不变,IP地址只用来在网络中标识一个帝国,至于帝国内部的公司,由帝国内部自己管理。帝国内部再给自己的公司编个码,既然你说到公司会不断消亡和诞生,那这个号码就动态生成。

Windows:跟我想的差不多,帝国负责网络通信的部门给需要通信的公司分配一个号码,我取名叫端口号,用2个字节来表示,总共65535个端口号,公司要通信的时候,向帝国网络通信部门申请,用完就回收。通信过程中,把这个端口号也带上,帝国网络通信部门收到来自网络的信息包裹后,根据上面收件人的端口号,就能交给具体业务的公司了!比特宇宙-TCP/IP的诞生

比特宇宙-TCP/IP的诞生

 

 

Linux:对对对,跟我想的简直一摸一样!

Unix:嗯,不错不错,其实我也想到了这个办法。好了现在怎么通信的问题解决了,大家觉得我们的标准还差什么不?

Linux:我觉得整体框架已经很完善了,有一个可以再优化一点的地方。

 

Unix:额哦,是什么呢?

Linux:目前的方案通信是没有问题了,但因为咱们的包裹都是拆开了一个个发,由于中间网络的路况变化,可能后发的先到,有些还可能丢掉了,需要补发,还有可能发重复了,还有可能后面发的优先级更高,需要加快处理等等各种复杂的情况其实还挺多的,咱们可能还得想一套办法来解决这个问题。

比特宇宙-TCP/IP的诞生

 

 

Unix:呀,听你这么一说,我瞬间觉得问题还挺大的啊

Windows:看来简单的分组转发还不行,得有一套传输控制协议,来专门来解决上面的问题。

Linux:是的,你继续说下去。

 

Windows:我们来改造下原来的IP协议,除了把刚才说到的端口号也加进去,同时再设置一些标记,对包裹编号,这样收到后才好排序,去重。

Linux:嗯,想法不错,不过我不建议改造原来的IP协议,IP协议只负责帝国之间的传送,负责网络路由送达,至于数据的问题,不应该他来负责。我建议在IP协议后面再扩展一层出来,单独来做传输控制。

Unix:嗯, 我同意,不要把所有事情都搅合在一起,分层处理,每层只负责自己的职责。

 

Windows:也好,我也同意。

Linux:不过如何知道包裹丢失呢?

Windows:要不然这样,收到包裹后,得给一个答复,告诉发件人我收到了。

Linux:那其他问题呢?

Windows:额,暂时还没想好。

 

Unix:让我也出出注意,我们给这些数据包裹再加一些标志字段,用来对数据包裹进行编号,发送速度调节,优先级标识等等。

Windows:看起来可行,不过这双方可能在传输数据之前得先做些初始化工作。

Linux:嗯,要不在通信之前,双方先建立一个连接Unix:连接,怎么又要建立连接,不是分组转发吗?

Windows:是啊,你要开倒车吗?

 

Linux:两位先别急,此连接非彼连接,这是一个逻辑上的虚拟连接。正式通信之前先确认网络通达性,彼此做好初始化操作,可以理解为通过网络远程握手。通信完成后,再断开连接。

比特宇宙-TCP/IP的诞生

 

 

 比特宇宙-TCP/IP的诞生

 

 

Windows:这样啊,倒是一个好办法。不过感觉这一套工作下来挺复杂的,有些公司业务比较简单,数据量小,信息包裹丢失大不了一会儿重发,弄这些感觉成本高,不一定所有公司会买账。

Unix:你说的这种情况也确实存在,要不这些比较简单的业务就不要走这套流程了,不用这套控制传输协议,单独弄一个简单版本的。

 

Linux:老大说的在理,刚才这套复杂的协议咱们取名叫TCP协议,就是传输控制协议的意思,老大说的简单版本的要不叫UDP,用户数据报协议,只记录收发公司的端口号就行,非常简单。

Unix:非常好,就这么愉快的决定了!
Linux:老大,咱们这套标准改个名吧,叫TCP/IP协议如何?

Windows:这是两个协议,加上其他协议,这是一个家族了,应该叫TCP/IP协议族。

Unix:同意!应该叫协议族才对!

比特宇宙-TCP/IP的诞生

 

 

第三天,Unix、Linux、Windows三大帝国集团代表发布《关于比特宇宙推进经贸合作的联合声明》,比特宇宙迎来全新的历史时期!

 

会议达成的网络通信标准TCP/IP协议族很快在比特宇宙中流行开来,无数的帝国纷纷拥抱因特网,没过多久,各种各样的网络业务便发展起来,因特网一片欣欣向荣。这其中发展最为迅速的要数Web业务,无数的帝国通过因特网相连,传输网页供人类浏览,后来人类又给他们取了一个新名字:互联网。

 

未完待续·······

 

彩蛋

彩蛋:随着Web业务的不断发展,虽然我们提供了点分十进制的书写方法,不过记忆力低下的人类仍然觉得过IP地址来标记一个提供网页服务的帝国还是太难了。比特宇宙中一些精明的帝国公司发现了新的商机......

 

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原文地址:《比特宇宙-TCP/IP的诞生》 发布于2019-12-09

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