这应该是笔者的第一篇多分类文章，因为就其内容而言，自然要放入网络板块，但就其性质而言，我很想放入『浴中奇思』。最后思来想去，干脆都放了。

几个网络故事，掺杂大量笔者的思考，如果你也是一个喜欢折腾网络的人，不妨进来看看笔者的胡说八道和天马行空。由于内容实在是太多，笔者决定分集讲述。

前言

网络这玩意，一直都很幽默。首先一方面，他已经成为了日用品，而且基本上（对大多数人来说）就是必需品。但是根据墨菲定律，如果这玩意会出问题，那他一定会出问题。上到老是加也加不宽的海缆和陆缆，下到各种疑难杂症导致五分钟断网一次。乐子神在上，笔者憋了很久了，现在就来好好唠嗑唠嗑。

当然，说到这里我就很生气：如果你拿着下面的小标题所表示的问题去网上搜索，想要学习相关知识，你能得到的，我敢打包票：要么是大多数厂商的广告软文或者直接就是硬广，要么是空泛无物或者严重过时的百科全书，要么就是被AIGC侵蚀的不知所云的内容，要么就是不知道什么软件画出来的神奇小拓扑图。你想看看物理图？接线图？抱歉，都没有。

如果你想提前体验一下，不妨选用你最常用的搜索引擎，输入『DDN 上网』，你就能同时体会到上面的各种感受

开始之前，建议你去冰箱里拿点吃的喝的来，本文比较长，慢慢看。

互联的网

世界真细小

不止一个人问过我说，互联网是怎么来的，或者说也有人这么问过，『我找运营商拉网，那么谁给运营商拉网呢？』

这里，笔者打算用点大白话来给你讲明白。为啥说是大白话，原因很简单，这是一个本末倒置且非常粗糙的解释方式。如果你真的去查百科全书，他会告诉你互联网是基于ARPANet等一堆实验网络建立起来的，包括现在常用的TCP/IP协议栈，也是在网络发展过程中逐渐制定下来的标准（比如说，TCP的前身，NCP，是个单工协议）。然后还会告诉你有各种各样的协议，各种各样的服务。所以在这里呢，主打一个为了一碟醋包饺子。我们不妨假设TCP/IP之类的玩意已经全部具备了，甚至各类基础设施都已经具备了，只差一个『网』。毕竟上升到运营商层面的玩意儿，估计也没必要那么细粒度，况且有时候真的只是需要一个概念上的解析而已。层次也不必太深

另外一个考量是，这样的发展模型其实相对来说还是比较符合大多数情况下的实际的，比如国内（大陆地区，下同）互联网发展大差不差也会是类似路线，依赖现成的架构慢慢搭建起来。毕竟，一个很显然的例子，TCP协议在1974年才被第一次提出，直到1980年初才被标准化为RFC 761（冷知识：RFC 1发表于1969年4月7日），那时候国内各类大环境只能说是刚刚起步，所以等到90年代中后期大力发展互联网的时候，基本上可以认为是在当前已有的标准上建立起来的。

所以，故事开始。看的时候不妨注意一下加粗的字体，毕竟不是白加粗的

1. 小岛的日子

某年，你搬到一个小岛上去住了。

这个地方什么都好，白天有海滩玩，看着那些来旅游的人穿着比基尼在海滩上享受日光浴：晚上有海鲜吃，还能搭配热带水果。你支了个小摊，卖果汁椰汁，生意非常好，大把大把的钞票飞进来你的口袋。做生意的时候你还认识了个朋友，就叫他小A吧，因为他负责卖各种海鲜小吃——咸的吃多了想喝甜的，甜的喝多了想来点咸的，正好互补，你和他都很高兴。

日子一天天过去了，本来呢，你是可以就此走上白富美生活的，但是，古人会说『食色性也』，到了现代那就是『食色网性也』：是的，你发现，这个地方没有网络，其他通信方式也不是很发达。

你有电脑，电脑里有游戏，但是单机模式的游戏来来去去也就那样，打通关之后游戏内容就没了，你感觉很无聊。开摊的时候跟你跟小A提到了这件事，不聊不知道，原来他也有这个问题。之前单纯只是因为你们俩住得近，抬头不见低头见，所以才问题不大。但是他最近也把游戏的单机内容给打完了，也开始无聊。

收摊回家，你看着电脑，再看看游戏界面灰色的联机模式，心里萌生出来一个很有趣的想法。

2. 点对点连接

某天你去进货的时候，发现走街串巷的货郎拿了根网线来卖。你不知道为啥他会卖这个，但是你还是买下来了。长度.....我们就假设他够长吧。

于是你回到家，把网线一头插到了你的电脑上，把这卷线展开，在室内简单布置一下线路，然后一路拉啊拉，拉啊拉，拉到了小A家门前。敲开他家门之后，在他的帮助下，你把他屋内的线也走好了，线的另一头插到了电脑上。

然后根据你学到的网络知识，给这两台电脑配上了IP地址，比如你的是10.0.0.1，小A的是10.0.0.2，掩码都是24（实际上，因为是纯二层通信，这里的掩码设置为除了32之外的多少都可以，猜猜为什么？），然后设置好了防火墙。

齐活了之后，你尝试 ping 他的电脑，发现通了，你们的电脑就这样连在了一起，游戏界面上的联机功能也亮了起来，可以玩联机游戏了。

3. 新的成员

你和小A打游戏打得不亦乐乎，小A的朋友小B看见了，感觉很有趣，想要加入你们。

在读下去之前，现在，请你思考一下：小B要加进来，可不可以『小A连我，我连小B，小A和小B再互联』？

答案是：可以，但没必要。这种方式被称为全网状互联（Full Mesh），优点自然是直观，而且和网内任意一个节点之间都是直连的，一条路断了并不影响节点互联。但问题在于，今天有小B加入，那么小C，小D，小E呢？节点多了之后，连线也会非常复杂。

不过幸好，货郎那里又有新玩意了，是一个叫做交换机的好东西，这玩意可以让以太网上的多台主机相互通信，而且拉线也很简单。

你买下了这台交换机，然后干了这些事：

1. 在家里找到一个小房间，把交换机放在里面的桌子上
2. 把电脑上那根通往小A家的线拔下来，插上交换机
3. 另做一根线，连接自己电脑和交换机
4. 把小B家过来的线也插到交换机上，然后给交换机上电
5. 给小B的电脑配好IP地址，比如说10.0.0.3

现在，你们三个人都在同一个网里面了，可以畅快地一起玩最新的枪战游戏，玩得不亦乐乎。

4. 我要看片聊天

某天，你收摊的时候和老顾客小C聊天，聊到这个网络的事情。小C听完之后表示也很想加入你们，虽然他不会打游戏，但是他有很多电影和音乐，想和人共享，也还想和人交流看法，毕竟独乐乐不如众乐乐。

真巧，我们万能的货郎再一次发力了。这次他带来了一个更神奇的东西叫做服务器，本质上就是一台一直不关机且性能还不错的电脑。而且最主要的是货郎还给了你很多大容量硬盘，正好可以装下小C的那些电影。你大喜，于是买了下来。然后和小C兵分两路，他负责把电影放进硬盘，你负责安装服务器。因为之前已经用上了交换机，所以服务器的安装也很简单，插线到交换机上并配好地址（比如10.0.0.200）就行了。再顺便处理下到小C家的线：

一切正常，都运行起来之后，你再次用不知道什么时候学到的电脑知识（搞不好是货郎塞给你的教程），给服务器安装上了所需要的软件。于是这台服务器现在可以共享电影，还可以建立聊天室。每个人都可以在打游戏之余，点开电影观看，或者进入聊天室聊天。当然，你也没忘记给服务器安装域名解析功能，这样就不用每次都输入这么长的IP地址了，于是大家都很快乐。

5. 远方的朋友

小D听说了你们的网络，他也要加入。不过有点可惜的是，因为他是负责游艇观光项目的，所以他的常住地在一个小岛上，直接拉线肯定是拉不过去的了，怎么办呢？

万能的货郎果然没有让我们失望，这次他带来的好东西是大功率无线网桥，可以通过无线的方式传输网络信号。你到楼顶一看，正好能看见小D所在的小岛，于是就把网桥买了下来，一端装在楼顶上，另一端交给小D，让他装在他的屋顶上，瞄准。接着，你的网桥插交换机，他的网桥插他的电脑，新成员就这样加入进来了。

6. 众乐乐的时候

你的网络里面实在是太好玩了，引起了岛上的居民们的注意，他们纷纷要加入到你的网络中（当然了，也不是白进，为了维持开支平衡，你收了一点费用，大家觉得也能理解。）。交换机上插入的设备越来越多，甚至有人家里可能不止一台电脑，或者几家人住得近的，他们也买了自己的交换机，把电脑连起来，组成一个小社区，最后再连接到你的大交换机——他们的电脑互联就可以在他的小交换机解决，和其他人互联就要走你的大交换机。每天晚上，大家就在聊天室里面谈天说地增进感情，又或者是打游戏，看电影，其乐融融。

当然了，岛上也还有其他有能力的用户，也从货郎那里买到了服务器，插入自己的小交换机上，纷纷建立了自己的网站，又或者是放上了别的资源——比如说，小K放上了他珍藏多年的电子书，而小P建立了一个博客网站，分享他的对于这个小岛勘察的最新发现。这些资源的加入，让这个小岛网络变得很丰富多彩。

某天，又有人来加入网络的时候，你忽然想起来一件事：网络内的设备已经足够多了，且因为交换机上所有端口共享广播域，过大的广播域内，会因为广播包过多，而产生不必要的传输开销。显然，此时最好的办法就是隔离广播域。

是的，还是我们最爱的货郎，他带来了一个可以隔离广播域的东西叫做，路由器——还不是普通的家用路由器，而是功能齐全的商用路由器。你思考了一下，把网络接线改成了下面这个样子：

有了路由器的加入，广播域被隔离开来了。为了能正常通信，你接下来还要：

1. 给路由器每个接口配置地址，比如说你所在的社区使用10.0.0.254/24，小K所在的社区使用10.0.1.254/24
2. 每个人的电脑的网关地址，都设置为路由器的地址

这样，网络就很自然而然的分成了几个子网，每部分都独立使用一个IP地址段。而子网掩码，就是给电脑判断目标地址在不在这个子网里面的，如果在呢，就地解决，如果不在呢，就交给你家的路由器，让路由器转发到目标子网。

7. 互联的网

某天，你的小摊上来了个顾客。原来他是隔壁岛屿的，聊了不久就发现，大家都在各自岛屿架设了差不多的网络，同样给各自岛上的居民带去了很多乐趣。你们一合计，为什么不把两张网连起来，你可以访问我的资源，我也可以和你的用户玩对战游戏呢？而且因为大家网络的大小相当，都想和对方互联，于是你们决定建立Peering（对等互联）

说干就干。正好，你们的路由器上都有空闲端口。而且那位顾客很有实力，搞到了能跨越中间水域的光缆，这下连接线问题都不必烦恼了。你琢磨了一会儿，干了这些活：

1. 先把线插上，两头的路由器都配置一个地址，这样就可以互相通信了。
2. 接着，给路由器配置路由，这样路由器即使看到不直接连到自己的端口上的地址，也能知道把包发到什么地方去了。

网络变成了这个样子：

大家都连上网了，很高兴。

8. 未完待续

谁知道后面还能发生什么事情呢，也许是还有小一些的岛屿需要加入（IP Transit），也许是觉得配路由表太麻烦了（动态路由协议，比如BGP），也许是觉得会有单点故障（VRRP），也许....

总之，你们的小岛网络就在磕磕绊绊中成长开来。

故事到这里也就告一段落了。

这个故事并非空穴来风，实际上是有现实原型的：古巴的Street Network，关于这个网络的介绍可以看这里，这里，还有这里。有时候你不得不惊叹于人们的创造力，以及渴求联系，渴求组成一个社会的现状。

现在可以回答一开始的问题了：ISP（故事中的你）在自己能力范围内建立了一些网络，并和其他的ISP（故事中的其他岛屿）进行互联。互联得多了，就成为了互联网。当然现实世界没那么简单，但是基本原理是不会变的，就是一群路由器连接在一起，通过BGP去交换路由条目，让大家都互联互通。然后网内再加入各种各样的网站，服务，用户，就形成了互联网。

大号串口线

用T1/E1和PPP给你表演一个倒立接电话

关于早期人们是怎么上网的，网上的人基本上都会说，哦，是拨号上网。把一个调制解调器（或者叫做猫）一头接电脑一头接电话线，然后开始拨号，163，滴滴嘟嘟，猫叫了，然后等一小会，就接上了互联网。

这样上网，好处当然就是传输系统无需做任何改造，电话能通到的地方就能上网（当然上网速度就有所不同了，因为速度越快，信噪比要求就越高，部分老旧的电话线可能达不到这个要求）。所以说为啥拨号的时候不是马上就通，而是先会有刺啦刺啦的『猫叫』，原因就是双方的Modem正在协商，确定双方使用的调制解调模式，确定线路质量，只有这样协商好了之后，才算是接通了完整的物理层

但是坏处嘛，自然有不少：

首先就是：慢。语音通道，顾名思义，就是用来传输人的声音（打电话）的，其用途就决定了他的带宽必然不可能会太大（通常认为是0-4KHz这个范围），超出这个范围就无法被中间的各种设备处理，自然也就不可能送到对方Modem。通常认为，56Kbps的拨号速度，就已经非常接近香农定理的极限了，想要再快，只能另辟蹊径

其次是，占线。前面也说了，语音通道被占光了，所以上网期间你就不能再打电话，别人也打不进来。当时的一个玩法是，父母都在家就不能偷偷上网，不然他们拿起来客厅电话，听见里面卡拉卡拉响，那么今晚就好玩了。

再其次，对线路要求高。如果说56Kbps听着就慢，那么再想想：接得不好的电话线，比如直接并联的分机，进水的接线盒，成为了Jerry家的配线架....虽然语音通话毛病不大，但是对于Modem而言，都有可能导致这个速度协商失败（信噪比不符合要求），只能继续降速到33.6，28，21.6....让本就慢的网速雪上加霜

还有就是，贵。那时候『在线等，挺急的』是真的急，因为拨号上网费用不低（除了需要付市话费，还要付上网信息费），长时间挂在线上，要么是真的有急事，要么是懵懵懂懂（最后大概率吃一顿男女混合双打），要么是预先买了上网卡——但是也不能多上，上网卡是有一定的小时限额的，上完了就没有了。所以那时候人们学会了一项技巧：预先打开一堆浏览器窗口（可能还有邮件软件），拨号上网，赶紧加载要看的内容，下载邮件，然后断开网络，慢慢去消化这些内容。

如果你是那个时候的人，比如说，现在是1998年，不确定你有没有想过这样的问题：

1. 为什么拨号上网不需要网卡
2. 能不能不要每次都得拨号
3. 能不能一边上网一边打电话
4. 听说有个好玩意叫56K拨号，ISP怎么做到的
5. ......

1998年可能很难找到这些问题的答案，但是现在是2025，要是不嫌弃的话，笔者陪你唠嗑唠嗑。

1. 网卡以前的日子

在上面的小故事里面提到，互联网一开始起源于两台电脑的互相连接。在现在，我们很自然会想到使用以太网接口，速度和兼容性都很好。但是回到真实的历史上，真正做到这一件事的东西并非以太网，而是古而有之的串口。

其实这个想法非常自然：你电脑有串口，我电脑也有，两端互联起来，就可以通过串口来传输数据。但是如果你稍微懂一些知识就会发现，这根串口线不能太长：根据原始规范，线路电容不能超过2500pF左右，再加上高速传输过程中信号干扰等问题，一般而言我们会认为，115.2Kbps速度下，串口电缆长度不能大于5米，否则误码率会增加

老实说，这玩意其实不太算是设计失误，因为刚才也说了，232是用于连接DTE设备和DCE设备的标准，再长，就不是他的事了。注意到DCE中的『C』，这玩意表示的意思有两个解释，通信（Communication）、电路（Circuit）。不管怎么样都好，都暗示了这个设备另一头应该是会对接某种通信线路的，也就可以采用别的标准，那么我们就可以放心地把长距离通信的事情交给这个线路去做。

现在回答一下第一个问题，为什么拨号上网不需要网卡：因为串口速度能够满足拨号上网的需求，而且这也就是他本来设计的用途。

2. 打通了就不挂的长途电话

现在回答第二个问题：能不能不要每次都得拨号。

简单说来，当然可以，只要你付钱就行。

听着像是一句废话，但是重点就在这里：上网资费降低的本质（或者至少是一部分），可以认为是尽量减少电路交换的占比，占比越低收费就越便宜。目前我们用的PON接入就是一个很明显的例子，虽然说物理上是有一根线到你家，但有由于下行广播上行分时发送的特点，逻辑拓扑上可以认为这是一个分组交换网络。

在各类分组交换技术普及到用户侧之前，如果你想要稳定的，不必拨号的上网，通常可以认为是你对于网络质量有较高的需求，而且不想占用电话线。那么对你来说，T1/E1，甚至稍微后期一点的ISDN，可能就是一个相对不错的选择。国内普遍使用的是E1标准，可以看作是对于T1标准的修订和改进。而T1，则是一种设计于1962年的，用于传输数字电话信号的电路标准。具体标准内容可以参考维基百科文章，这里限于篇幅，仅作简单介绍：

首先，既然这玩意是为数字电话设计的，所以参考语音标准：采用PCM编码，采样率8000Hz，8Bit位深。如果我们想要用什么线路来发送这个信息，很符合直觉的做法是，既然每秒采样8000次，那么每隔1/8000秒（也就是125uS）对语音通道采样一次，然后把采样到的数据扔到线路上发走就行了。我们可以把采样得到的数据叫做帧，此时每帧所包含的数据量就是8Bit x 1个通道 = 8Bit，只要线路可以在125uS内把这1帧发走，那么就不会妨碍下一次采样，通信就可以继续下去。所以不难得出结论，在一个方向上的数据速率，就是8000Hz x 8Bit = 64Kbps，这里我们管他叫DS0速度

然后，既然T1标准被设计为用于承载24路通话，那么直觉告诉我们，在同样是每秒采样8000次的情况下，只要按顺序对24个通道采样就行了。此时采样1次同样得到1帧，但是帧大小发生了变化，变成了8Bit x 24个通道 = 192Bit。因为T1属于TDMA（时分复用）的一个实例，所以部分文献会把通道表述为时隙，其意义是一样的，后面不再区分。

接着，上面只是理论计算结果。实际应用中，你得想办法区分开每个帧，所以需要在帧数据的末尾添加1个帧同步位，那么帧大小就变成了192Bit + 1 = 193Bit。因为每秒采样并发送8000次，单个方向链路速度也就呼之欲出了：193Bit x 8000Hz = 1.544Mbps，也被称为DS1速度（数据速度是1.536Mbps）。

电话通话是双向的，这个也好说，只需要两条电路就行了，所以你经常可以看到，用户侧T1/E1的交付形式，除了光纤之外，基本上都是两对双绞线（装入RJ45水晶头，或者裸线），或者两根BNC接口的同轴线：

因为我们重点关注计算机上网相关的内容，所以关于什么是超级帧（SF），什么是抢位信令（Robbed-bit signaling）这里就不再介绍了。不过明眼人都能看出来，即使是DS0速度，也能吊打56K拨号上网标准（别忘了56K标准成型于1998年），更何况是满血T1的1.544Mbps，以及国内使用的E1的2.048Mbps速度，速度翻了六十多倍，上网速度自然会非常地畅快。而且，反正PCM数据是数据，电脑数据也是数据，有什么理由不能使用T1/E1来传输电脑数据呢？

因为国内用E1比较多（倒不如说除了美国，加拿大，日本，都是用E1），所以以下内容基于E1介绍。

E1有两种工作模式，成帧和非成帧。

成帧模式下，一条E1可以被拆开为32个时隙（通道），由于E1组装帧的方式和T1不同，他是先在0时隙传输8个同步位，然后塞15路通话，在16时隙传输信令，然后再塞15路通话。所以一个标准的E1在成帧模式下可以承载30个64Kbps的信道，总数据速率1.92Mbps，可以通30路电话，或者是30路数据通信，也可以是两种类型1+29，2+28....任意组合。所以当时有些商业用户会选择使用这种接入方式，比如90年代的高档酒店，可能会选择通28路电话外线（他们自己有电话交换机，可以让28路外线供几十上百个客房使用），再通两路数据用于互联网连接，供内部办公使用。

而到了非成帧模式下，因为不区分时隙了，也不打电话了，就不需要0时隙同步和16时隙信令，全部的32个时隙（所占用的带宽）可以拿来跑数据，满速2.048Mbps。

3. 如何正确上网

首先需要理解一个非常重要的概念，这也是标题中『大号串口线』所要表达的意思：RS-232串口，以及T1/E1这种串行电路，在用作数据传输的时候，定位于OSI模型的物理层，而且以透明传输层的形式出现的。所谓透明传输层，指的是你可以把他抽象为一根流速一定管子，数据从一头进去就能从另一头出来，并不关心你的数据类型，也不在乎你里面传输的到底是不是电话数据，只要数据传输速度不超过上限，就能把你的数据传过去。理解了这个概念，你就理解了为什么可以用他来上网。

互联网的网络层用的是IP，现在又确定了物理层使用T1/E1，我们还需要数据链路层。串行链路上的数据链路层长期以来都有几个标准，比如说，SLIP，HDLC，以及PPP，甚至如果你愿意的话，X.25也是跑串口的，不过因为他掺和了非IP段三层，所以不算在内。

所以你经常可以看到，当时用E1上网的姿势是：E1入户线进来，先接入一个被叫做CSU/DSU的东西（你可以理解为这个是用于E1链路的『光猫』），然后转换为V.35串口，插入到思科路由器里面（当年思科还是铁杆标准），路由器上面配HDLC或者PPP拨号，就能通过NAT/路由的方式转成以太网，然后该配地址配地址，该路由路由。

顺带一提，你在闲鱼上能看到『E1转以太网』之类的东西，有的还会表明『医保网可用』，正好就能体现E1透明传输层的特性——除了PPP，还能跑以太网。想要玩玩的话买来弄一下也无妨，只要用两根E1线（俗称两兆线）交叉连接就行了。

4. 56K的拨号

如果你当时使用过支持56K（也就是V.90或者V.92标准）的猫，而且成功以56K速度连上了ISP，那么就可以证明一点：你的ISP是通过E1线路连接到电话局（下称局端）的（请注意区分拨号ISP的上网线路和电话线路）

原因也很简单，为了减少量化噪音的影响，V.90规定，在56K通信方向上（也就是从ISP到你家）只能有一次D/A（数字转模拟）过程。如果ISP还是使用模拟电话线，那么在ISP出口端的猫上做一次D/A，进去ISP连接到局端后变数字信号，送到你家连接的局端，再来一次D/A，两次D/A既不符合V.90规范，也基本上没办法做到让数据准确传输。

所以，真正适配了56K拨号上网的ISP，不会把调制后的信号转换成模拟信号，而是直接以PCM数字数据的形式送到ISP连接局端，再送到你家连接的局端，做一次D/A即可，符合标准规范。

未完待续....

正如前面所说，太长了，一篇文章放完的话不方便阅读

因此在此断开

（完）