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IP是如何实现网络互联的?

时间:2021-06-22 13:01 发布:http://www.pbsvpn.com 点击量:129

目前互联网计算机网络看似争奇斗艳,其实没有太大的差别,使用的都是三板斧系统集成技术,分别是:

硬件网卡 (底级打工人)

系统软件TCP/IP (中级管理层)

用户软件 (高级客户层,客户是上帝,美其名曰高层)

这三者谁最牛?

不是高级客户层,也不是低级打工人,而是那个躲在后台的中级管理层,TCP/IP。TCP/IP就像支付领域的大佬,在没有垄断之前,求爷爷告奶奶哭着喊着求着商户安装自己的支付终端。现在不用了,商户如果没有安装支付终端,基本上无法做生意了,因为支付太便利了。

当TCP/IP由于便利实现自己的垄断地位时,硬件设备商、软件生产商,自然都会向TCP/IP技术靠拢。不怕你不靠拢,不靠拢意味着无法与主流的计算机通信。

硬件网卡设备商如何迎合TCP/IP?

TCP/IP对硬件网卡训话了,你内部如何实现我不管,但是你需要给我提供至少以下接口:

数据接口,实现Transmit/Receive

管理接口,方便我对你的配置管理

状态接口,方便我查询你的状态信息

由于硬件网卡提供商太多太多,你们要使用统一的接口名称、接口参数。硬件网卡供应商,做为乙方,无条件满足甲方(TCP/IP)的接口要求,使用虚拟网卡驱动程序,实现了统一的接口名称、接口参数的要求。

软件商如何迎合TCP/IP?

软件商,理论上来说应该是甲方,TCP/IP是乙方。历史上很少有甲方迎合乙方这种荒唐的事。但是在计算机网络这个世界里,这样荒唐的事真的就发生了!TCP/IP仿佛一家垄断快递公司,方圆几百公里只此一家,不使用它家的快递业务就需要自己跑腿送快递。所以做为客户的你依然要迎合它,遵守它的游戏规则。

好在TCP/IP这家垄断快递公司,提供的是标准化的服务接口。用户可以根据自己快递包裹的属性来选择快递服务:

要求快速低延迟到达目的地,选择UDP服务,但是不保证可靠到达

要求可靠到达目的地,选择TCP服务,如果极端恶劣网络环境无法到达,会通知客户

无论客户选择什么样的服务类型,最终都是IP来承运的。尽管IP是承运方,但是它不会亲自跑腿送快递的,它做的工作概括为以下几点:

帮客户打包,贴上IP标签,上面写有收件人IP地址、发件人IP地址

查路由表,确定从哪个硬件接口送出快递,联系对应的硬件供应商,跑腿去吧

收集路由表条目,从各个路由协议收集,供(2)查路由表使用

无论是多么牛X的硬件接口,在IP大佬的眼中就是一个个跑腿的,是真正干活的。当某个硬件网卡被IP大佬翻了牌子,就任劳任怨地开始干活了。硬件网卡实现了链路层、物理层的功能,论复杂度要甩开IP大佬18条大街。但是没办法,人家IP大佬能把一个快递包裹调度到互联网的任何一个角落,硬件网卡你能吗?

不能。

那就老老实实干好自己的本职工作吧。于是硬件网卡将包裹继续打包,添加校验码,一旦线路空闲,将包裹以0、1的形式扔到物理介质上去。

接收方的网卡收到之后,将包裹转交给IP大佬,IP大佬根据上IP标签上的收件人IP地址,查询路由表,看看哪个硬件网卡距离目的地最近,一旦找到,和上一个设备一样的操作方法。通过这样不断的接力,最终IP包裹最终到达了目的地。

目的地IP大佬,一看这包裹是自己的,根据包裹是TCP还是UDP服务,将包裹转交给TCP或者UDP。TCP/UDP则根据端口号来将包裹送给客户程序,一个包裹终于完成了其历史使命。

IP大佬如何实现网络互联?

方法上文已经探讨了,其核心就是将全球的计算机都分配一个独一无二的IP地址。这样凭借IP大佬的寻找目的地的方法,迟早是可以找到目的地的。不同类型的网络、不同介质的网络、不同网段的网络,在IP大佬眼里,仅仅是形形色色的硬件接口。既然硬件接口已经使用了统一的接口,所以IP层无需任何改变,就可以驾驭形形色色的网络,并将它们互连起来。

IP大佬觉得,每次过来一个包裹,就吵醒自己一次,严重影响自己在内存办公室休息。且占用CPU时间,效率特别低。于是IP大佬将这部分工作下放给硬件层。主要表现为路由表的下放,硬件层根据路由表生成自己的硬件转发表。从那以后,IP包裹到达硬件,硬件直接根据硬件转发表完成转发,而IP大佬却在呼呼大睡。

如果硬件没有发现合适的转发表,会惊动呼呼大睡的IP大佬,由它来决策到底怎么办?另外,IP大佬维护的路由表发生了更新,会瞬间刷新硬件转发表,达到两个表的同步。

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