比特宇宙－TCP/IP的诞生

2024-02-08 21:54:58

前情回顾：

我是一个explorer的线程

我是一个杀毒软件线程

我是一个IE浏览器线程

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*的帝国，出现时间最早，在宇宙中最有威望。

施行Windows*的帝国，数以十亿计，成为宇宙中最庞大的军团。

施行Linux*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。

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：

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？

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！

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

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。

☆ 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！

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。

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。

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！

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。

码农公寓

相关文章