數(shù)據(jù)是怎么找到家的?

role

“我想你了”

“別迷戀哥，哥只是個(gè)傳說”

“愛上哥，等于愛上寂寞”

雖然內(nèi)容無比的空洞，但大家都還是樂此不彼。Geek對(duì)這樣的場(chǎng)景應(yīng)該不陌生吧，無論是QQ還是MSN上，寂寞黨徒正以幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。咱Geek就算寂寞得蛋疼也不能如此荒廢時(shí)間，既然閑來無事，那咱來做個(gè)基礎(chǔ)研究——QQ上的信息是怎么傳送到特定對(duì)象那里的呢?

很多人看到上面這段話可能已經(jīng)要發(fā)彪了這有什么好研究的，每個(gè)QQ都有1個(gè)獨(dú)立的號(hào)碼，從一個(gè)號(hào)碼到另一個(gè)號(hào)碼，當(dāng)然不會(huì)發(fā)錯(cuò)啊。持這觀點(diǎn)的家伙認(rèn)為信息在網(wǎng)絡(luò)上是1 vs.1傳播的。不過從邏輯上來說這觀點(diǎn)是有問題的，因?yàn)镼Q號(hào)碼只是登錄憑據(jù)而已，雖然它用戶很多，可放眼全球它還不能背負(fù)引導(dǎo)數(shù)據(jù)走向的責(zé)任。讓我們用微觀一點(diǎn)的眼光來看看數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中是怎么流動(dòng)的吧。

就跟水受地球重力影響會(huì)往低處走一樣，數(shù)據(jù)這種特別的“流體”在被某種規(guī)則“潛”過后，混身上下會(huì)包裹著一層外衣來保護(hù)它那顆寫著所有內(nèi)容的脆弱的內(nèi)心不被眾人圍觀。既然選擇了堅(jiān)強(qiáng)，那么它會(huì)重新審視自己，找到人生的方向，并堅(jiān)定地走下去，直到它達(dá)到目的地為止。

還是一頭霧水嗎?沒關(guān)系，至少我們知道數(shù)據(jù)是被“潛”過之后才能在網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)，才知道自己該去哪里、該怎么去的。那咱就來研究下這個(gè)傳說中的潛規(guī)則吧。其實(shí)只要各位Geek在大學(xué)計(jì)算機(jī)課上沒有和周公探討人生，應(yīng)該都聽過這個(gè)潛規(guī)則的名字——OSI模型。這家伙將整個(gè)電腦網(wǎng)絡(luò)粗暴地劃分出了七個(gè)層次，并且在每個(gè)層次上做出了相當(dāng)多殘酷的規(guī)定。咱就不在這里浪費(fèi)篇幅說它了，自己翻課本看去，如果你的教材還在的話。像數(shù)據(jù)這樣的基層人員毫不意外地被劃分到了下三層上。

話說數(shù)據(jù)在下三層里，只要勤勤懇懇地做自己的事就行了，可偏偏這三層里的規(guī)矩不少，它是一條都不能犯。就拿最低層的物理層來說吧，這東西就像它名字一樣，夠物理!咱走路，總得有路才成吧，這東西就是數(shù)據(jù)的路，沒它，別說走，數(shù)據(jù)連個(gè)落腳的地都沒有，只能在空氣中灰飛煙滅。因此，數(shù)據(jù)得天天上香保佑物理層上的各位大爺(如網(wǎng)線、電纜、光纖、網(wǎng)卡什么的)仙福永享、壽與天齊。在侍候完物理層后，數(shù)據(jù)就要面對(duì)數(shù)據(jù)鏈路層了。這家伙最沒人性了，它訂下了許多復(fù)雜的規(guī)矩，而且誰都不能違背，因?yàn)樗莆樟瞬煌锢韺又g的連接。說得玄一點(diǎn)就是，沒連接起來的路只能叫路段，連接起來的路才能叫公路交通網(wǎng)。雖然我們看不到路是怎么連接的，但它卻是存在的。讓我們來看看數(shù)據(jù)在第二層上的遭遇吧。拿咱最常接觸的局域網(wǎng)來說，數(shù)據(jù)要在這上面混，就得按照這層上立下的“以太網(wǎng)”的規(guī)矩來。要是數(shù)據(jù)想更高級(jí)一點(diǎn)，走走無線傳輸，就得去拜拜“802 11”和“wi-Fi”這兩座碼頭了。聽上去似乎還好，那就讓我們來看個(gè)實(shí)例吧。要是數(shù)據(jù)運(yùn)氣好，只是想從有線局域網(wǎng)里的A機(jī)到B機(jī)上去，似乎只要按照“以太網(wǎng)”的規(guī)矩來就行了。非也，非也，因?yàn)閿?shù)據(jù)鏈路層說了，在它這層只有MAC地址才是唯一合法地址標(biāo)示，因此數(shù)據(jù)要想找到B就得按照這個(gè)辦，即便AB之間有互相的lP地址也不行?？蓴?shù)據(jù)怎么知道B的MAC地址呢?老辦法，拜山頭，找?guī)褪?。于是?shù)據(jù)找了數(shù)據(jù)鏈路層的另一位大爺

ARP，ARP大爺雖然肯幫忙但是很講究原則，它讓數(shù)據(jù)找A機(jī)開了封介紹信(B機(jī)的IP地址)來，然后自己在整個(gè)局域網(wǎng)中廣播，B機(jī)收到ARP大爺?shù)暮艟戎?，連忙把自己的MAC地址傳送回去。這么折騰一番后，數(shù)據(jù)才能在AB機(jī)之間傳送，即便它們?cè)谕粋€(gè)交換機(jī)下的局域網(wǎng)中。怎么樣，數(shù)據(jù)鏈路層是不是很慘無人道呢?

這還是運(yùn)氣好的情況，要是運(yùn)氣不好，數(shù)據(jù)要在廣域網(wǎng)中行走呢?那它就得面對(duì)傳說中的OSI第三層——網(wǎng)絡(luò)層了。雖說，廣域網(wǎng)就是不同的局域網(wǎng)之間相互連接起來，咱也可以把它看作一個(gè)以太網(wǎng)的延伸，不過誰的地盤誰做主，到了這里，數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)矩自然就失效了。先打住，可能有人快暈了，數(shù)據(jù)鏈路層的以太網(wǎng)難道和網(wǎng)絡(luò)層的以太網(wǎng)還不一樣嗎?沒錯(cuò)，在數(shù)據(jù)鏈路層的以太網(wǎng)中，最頂層的設(shè)備只是交換機(jī)：而在網(wǎng)絡(luò)層的以太網(wǎng)中，最頂層設(shè)備是路由，雖然它也有交換機(jī)，但都在路由之下的?？吹竭@里咱也該想到了，數(shù)據(jù)要想在網(wǎng)絡(luò)層下逍遙自在，最重要的就是侍候好各個(gè)路由大爺，而且在這個(gè)基礎(chǔ)上還不能得罪其他兩層。為啥?因?yàn)檫@三層大爺是唇齒相依的，或者說是官官相護(hù)的。因此如果數(shù)據(jù)要想在不同網(wǎng)段的AB主機(jī)之間流通，得付出比在數(shù)據(jù)鏈路層更多的努力。由于AB主機(jī)分屬不同的堂口，A機(jī)的數(shù)據(jù)無法直接同B機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳遞，而是得通過數(shù)據(jù)鏈路層的ARP大爺討要本堂口的老大路由A的MAC地址，A機(jī)得到這個(gè)MAC地址后，才能向路由A發(fā)送數(shù)據(jù)，并附上數(shù)據(jù)的目的地地址——B機(jī)的IP。路由A在收到小弟的請(qǐng)求后，知道B機(jī)的IP不是自己堂口的，于是就像相鄰堂口傳話，看它們是否知道。由于網(wǎng)絡(luò)層的堂口眾多，數(shù)據(jù)通常會(huì)走過10來個(gè)堂口之后才能到達(dá)目的地。如果某個(gè)堂口(路由C)收到數(shù)據(jù)后，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)要找的IP就在自己的網(wǎng)段，那么它就會(huì)讓ARP找到這個(gè)小弟的MAC地址，并透過數(shù)據(jù)鏈路層和物理層建立一條通路給數(shù)據(jù)，讓它直達(dá)B主機(jī)。

可以看到，IP統(tǒng)治了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)層，就像秦始皇一樣，即便是橫跨二三層的以太網(wǎng)，以及MAC尋址體系，到了第三層通通都得給IP讓位。不過IP內(nèi)部也不是那么平靜，目前IP體系中掌權(quán)的是IPv4，但是IPv6已經(jīng)迫不及待想要奪權(quán)了。不過這些跟數(shù)據(jù)都沒啥太大的關(guān)系，因?yàn)闊o論是誰當(dāng)權(quán)，數(shù)據(jù)都得遵守它們訂下的規(guī)矩才行。

現(xiàn)在，各位Geek應(yīng)該知道了咱們?cè)赒Q上聊得風(fēng)生水起時(shí)，這些數(shù)據(jù)是怎么跑到對(duì)方那里去的了吧?其實(shí)咱只把話說了一半，因?yàn)镺SI模型這個(gè)潛規(guī)則咱只說了前三層，后面還有四層呢，要想徹底弄懂它，Geek拉得自己研究了。