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網路怎麼傳

概略圖講述網路的傳輸流程。實際上傳了什麼和一些底層元件運作原理請看「網路傳了什麼

概略圖

網路在傳輸層之下做了什麼?
網路在傳輸層之下做了什麼?

圖中上半部是在講網路傳輸過程,下半部是一些介紹。

左右兩邊都有 Socket API,即是 BSD Socket,他是一個被包裝的程式庫。當開發者要進行 HTTP 溝通時就會透過 Socket API 來建立連線,並選定想要的傳輸層協定進行溝通。

以 HTTP 為例,大部分情況都是使用 TCP(連結中有附使用 API 的程式碼),之後 Socket API 就會在程式庫內部把相關資料拆層一個個片段(segment)並添加一些 TCP 的資訊。包裝完之後,就會再包裝成封包(packet)。

片段、封包、訊框的架構圖
片段、封包、訊框的架構圖

當包裝成一個個的封包之後,會丟給 網卡 來處理成一個個的訊框並透過收發器和網路線(也可能是 Wi-Fi 等等,詳見網路傳了什麼)傳遞到網際網路。

網際網路

網際網路中藍色圈圈代表路由器,綠色長方體代表交換器,傳輸到路由器前可能會經過多台交換器,而路由器中其實也有交換器的功能(含有 MAC 值)。

路由器和路由器之間(中間可能夾雜交換器)的溝通非常非常複雜(根據 Xiaobo Zhou 的說法,是 OSI 階層裡最複雜的層級),裡面包括最佳路徑搜尋、排隊的策略、緩衝的管理等等。不過我們這裡就單純假設路由器知道要把訊號送給誰。

傳一傳最後就會交到目的端,目的端再把相關資訊反譯到應用層級的資訊。

各層有哪些服務

圖的左下角有簡介一些我自己知道的服務和協定。

以傳輸層為例,在到你的應用程式之前會有負載平衡器、代理伺服器等等。他負責的協定有 TCP、UDP 和 ICMP 等等。這裡提一下 ICMP 對應到 Socket API 其實是沒有包裝的,而是使用 Raw Socket 接口。ICMP 的用途是檢查目的端的網路層服務狀態,最有名的實作就是 ping(送 ping 過去要 pong 回來)。

在資料連結層中可能還有 ATM(Asynchronous Transfer Mode),他異於乙太網的無連接式通訊(connection-less),會在交換器間建立連線,也就是當連線被中斷時(沒有回應)會要求來源端重新建立其他路徑的連線,這樣可以確保連線的品質和限縮網路延遲的最大值,但是會降低頻寬的使用率