當(dāng)我們上網(wǎng)時(shí),信息是如何傳遞的

神們自己

互聯(lián)網(wǎng)上的所有計(jì)算機(jī)，都通過網(wǎng)線或Wi?Fi相互聯(lián)通。當(dāng)我們想瀏覽網(wǎng)頁、下載文件時(shí)，我們的電腦（手機(jī)或其他設(shè)備）必須有一個(gè)地址，以便讓另一臺(tái)電腦（服務(wù)器）找到你，把相關(guān)信息發(fā)給你。在計(jì)算機(jī)術(shù)語中，這個(gè)地址叫“互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址”（Internet Protocol Address），我們通常簡稱為“IP地址”。

為什么互聯(lián)網(wǎng)上的每個(gè)設(shè)備必須有一個(gè)地址？這就好比：如果你想發(fā)個(gè)快遞給我，你必須填寫我家的地址和你家的地址，以便快遞小哥上門服務(wù)。而且，每家的地址必須是獨(dú)一無二的，如果存在兩個(gè)完全相同的地址，快遞小哥就會(huì)不知所措。

互聯(lián)網(wǎng)也一樣。當(dāng)我們打開網(wǎng)頁或App時(shí)，其實(shí)我們的電腦（手機(jī)或其他設(shè)備）先要向另一臺(tái)電腦（服務(wù)器）的地址發(fā)送消息（指令），把你的需求告訴它，服務(wù)器收到指令，才能把相關(guān)信息發(fā)到你的地址上。電腦之間互相傳遞的數(shù)據(jù)包，是不是很像快遞員傳遞的包裹？

這么一說，你大概覺得：IP地址和房子的地址不就是一回事嘛！但事實(shí)并沒有這么簡單，IP地址和房子的地址還是有很大不同的。

讓我們先來看看真實(shí)的IP地址長什么樣：它是用點(diǎn)分隔的4個(gè)數(shù)字，比如110.242.68.66。

我們熟悉的地址一般是這樣的：A省B市C區(qū)D路E號(hào)樓F單元G室。但是互聯(lián)網(wǎng)IP地址卻是用點(diǎn)分隔的4個(gè)數(shù)字，它們代表什么呢？

其實(shí)，我們看到的這4個(gè)數(shù)字都有從0到255的范圍限制。它們對(duì)應(yīng)了二進(jìn)制00000000到11111111的不同組合。

以IP地址110.242.68.66來演示，將這4個(gè)數(shù)字轉(zhuǎn)成二進(jìn)制，分別是：

110=01101110

242=11110010

68=01000100

66=01000010

所以，這個(gè)IP地址所對(duì)應(yīng)的32位二進(jìn)制數(shù)是01101110111100100100010001000010。在計(jì)算機(jī)的世界里，只有0和1這兩個(gè)數(shù)字，所有的IP地址都可以用一個(gè)32位的二進(jìn)制數(shù)來表示。當(dāng)我們登錄網(wǎng)站時(shí)，其實(shí)是在與一個(gè)32位數(shù)字表示的IP地址進(jìn)行通信，這個(gè)地址在全世界獨(dú)一無二。

按理說，既然每個(gè)網(wǎng)站都有獨(dú)一無二的IP地址，那我們的電腦或手機(jī)也應(yīng)該有個(gè)獨(dú)一無二的IP地址，兩者才能聯(lián)網(wǎng)通信。但如果你查看電腦的IP地址，會(huì)發(fā)現(xiàn)它長這樣：192.168.1.2。巧了，我的電腦的IP地址，也是192.168.1.2！

雖然我們的電腦IP地址一樣，但我們都可以正常上網(wǎng)，還可以互相聊天。為什么會(huì)這樣？

其實(shí)道理也很簡單，我們電腦的IP地址只是內(nèi)網(wǎng)地址。服務(wù)器的公網(wǎng)地址必須全世界唯一，內(nèi)網(wǎng)地址卻無須如此。

還是用發(fā)快遞的例子來解釋吧：兩個(gè)公網(wǎng)地址之間互相通信，就好比快遞員送貨上門;但快遞員也可以把我們這個(gè)小區(qū)的所有快遞放在門衛(wèi)處，讓每個(gè)人自己來取。在這種情況下，只需要小區(qū)地址不重復(fù)就可以了，小區(qū)內(nèi)部的地址重不重復(fù)都沒關(guān)系。就算我們兩個(gè)都住2號(hào)樓404室，快遞也不可能送錯(cuò)，因?yàn)槲覀冏≡诓煌男^(qū)。

小區(qū)的地址相當(dāng)于公網(wǎng)地址，而小區(qū)內(nèi)部的地址相當(dāng)于內(nèi)網(wǎng)地址。我們家里可以有多臺(tái)電腦、多部手機(jī)或其他設(shè)備同時(shí)上網(wǎng)，可以各自瀏覽網(wǎng)頁，沒有任何沖突。但它們只有內(nèi)網(wǎng)地址，沒有公網(wǎng)地址。

假設(shè)你有臺(tái)電腦，IP地址是192.168.1.2，當(dāng)你上網(wǎng)時(shí)，實(shí)際發(fā)生的事情是這樣的：電腦通過網(wǎng)線，向路由器（內(nèi)網(wǎng)IP地址192.168.1.1）發(fā)送請(qǐng)求，比如說要訪問百度。

路由器通過另一根網(wǎng)線，把請(qǐng)求數(shù)據(jù)發(fā)到光貓，這是電信、移動(dòng)等運(yùn)營商上門安裝寬帶時(shí)給你的設(shè)備，全稱叫“光調(diào)制解調(diào)器”。

光貓上有一根光纖連到運(yùn)營商。光貓打開時(shí)，會(huì)自動(dòng)從運(yùn)營商獲取一個(gè)公網(wǎng)IP地址。當(dāng)光貓把你的請(qǐng)求數(shù)據(jù)發(fā)到百度的服務(wù)器地址時(shí)，百度其實(shí)只能看到你的公網(wǎng)地址，它看不到也不需要看到你的內(nèi)網(wǎng)地址。

如果你發(fā)給百度的請(qǐng)求是搜索一個(gè)關(guān)鍵詞，那么百度返回給你的數(shù)據(jù)就是這個(gè)關(guān)鍵詞對(duì)應(yīng)的搜索結(jié)果的網(wǎng)頁，通過光纖發(fā)到你家的路由器上。路由器就像小區(qū)門衛(wèi)一樣，它知道該數(shù)據(jù)是192.168.1.2這臺(tái)電腦需要的，就會(huì)把數(shù)據(jù)包原封不動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)給電腦。

你在電腦上搜索網(wǎng)頁，立刻就能看到搜索結(jié)果。互聯(lián)網(wǎng)上的信息是以光速在全世界傳播的，所以你根本意識(shí)不到，在零點(diǎn)幾秒內(nèi)竟然發(fā)生了這么多故事。

你可能會(huì)想，既然IP地址只是一串?dāng)?shù)字，那給每個(gè)電腦（手機(jī)或其他設(shè)備）都發(fā)一個(gè)公網(wǎng)IP地址不就行了，為什么要用這么復(fù)雜的方式來上網(wǎng)呢？

原因其實(shí)很簡單：全世界唯一的公網(wǎng)IP地址太少了。IP地址有32位，每位可以為1或0，所以總共有232即4294967296種組合，也就是接近43億個(gè)不重復(fù)的IP地址。如果世界上有44億臺(tái)電腦（手機(jī)或其他設(shè)備）聯(lián)網(wǎng)，那多出的1億多個(gè)設(shè)備就只能采取共享公網(wǎng)IP的上網(wǎng)方式了。

在互聯(lián)網(wǎng)誕生初期，人們覺得43億個(gè)IP地址是個(gè)天文數(shù)字，永遠(yuǎn)都用不完。沒有人能想到，短短幾十年后，幾乎人人都能上網(wǎng)，甚至連手表、耳機(jī)、音箱等智能設(shè)備都能上網(wǎng)。如今地球近80億人口中，有接近50億人上網(wǎng)，而聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量已超過了170億。43億個(gè)IP地址消耗殆盡，大多數(shù)人只能共享IP上網(wǎng)。

要讓每臺(tái)電腦（手機(jī)或其他設(shè)備）都有獨(dú)一無二的IP，我們需要下一代IP地址：IPv6。它由128位二進(jìn)制數(shù)字組成，所有可能的數(shù)字組合高達(dá)2128。這個(gè)數(shù)字大到難以想象，地球上每一平方米都可以分配到1026個(gè)IP地址，甚至連空氣中的每一?；覊m都能分配到一個(gè)。

可以預(yù)計(jì)，當(dāng)IPv6普及之后，我們的上網(wǎng)方式也將徹底改變。