互联网如何工作？数据包、IP地址和DNS解析

数十亿人每天使用互联网，但简单页面加载背后的机制常常是不可见的。互联网的核心不是一个网络，而是独立拥有和运营的网络网格，根据Mozilla Developer Network（MDN）所述，这些网络同意使用共同的技术规则交换流量。

从本地电缆到全球网络

MDN解释道，在家庭或办公室内，计算机通过物理电缆（以太网）或无线信号（Wi-Fi）连接到称为网络交换机的设备。每个设备都有一个由其制造商分配的称为MAC地址的唯一硬件标识符，交换机使用这些地址将消息转发到该本地网络上的正确机器。

要将独立的本地网络连接在一起，使用路由器而不是交换机。路由器依赖IP地址——数字标签，写成四个数字组，如142.250.190.78——而不是MAC地址。根据MDN，IP地址的结构使得路由器可以为共享相同前缀的整个地址块转发流量，而不是跟踪每个单独的设备。

调制解调器将本地网络连接到更广泛的电话或电缆基础设施，互联网服务提供商（ISP）运营将该连接链接到其他ISP网络的路由器。MDN将互联网本身描述为全球所有这些互联的ISP网络的总和。

数据包：数据以小的独立片段传输

发送设备不是将文件或网页作为一个连续流发送，而是将其分解为称为数据包的小单元。每个数据包都标有源和目的地IP地址，并且可以在网络上自行路径传输，路由器读取每个数据包的目的地并沿途决定下一跳。

根据互联网协会的互联网历史记载，这种方法称为数据包交换，由MIT的Leonard Kleinrock在1961年7月的论文中理论化。1965年，Lawrence G. Roberts建造了早期的广域计算机网络，通过电话线连接计算机，证明数据包交换在数据移动方面优于传统的电路交换电话模式。

TCP/IP：网络同意遵循的共同规则

为了使来自不同、独立设计的网络的数据包能够互操作，需要一个共享协议。互联网协会表示，Robert Kahn于1972年加入美国国防高级研究计划局（DARPA），制定了开放架构网络原则，并从1973年春季开始与当时在斯坦福大学的Vint Cerf合作设计了后来成为TCP/IP的协议。他们的设计在1973年9月作为工作文件流通，并在1974年以改进形式发表。

互联网协会描述的Kahn的创始规则是，每个网络可以保持自己的内部设计，通信会在尽力而为的基础上进行，没有保证，连接网关保持简单，没有中央运营权力机构。这种分散的设计就是为什么没有一个公司或政府管理整个互联网的原因。

DNS：将名称翻译为地址

在浏览器中键入icann.org等域名不会直接与任何机器通信——计算机需要数字IP地址。域名系统（DNS）执行该翻译，互联网名称与数字地址分配机构（ICANN）将其描述为"互联网的地址簿"。

协调全球域名系统的非营利组织ICANN解释说，每个互联网连接设备都有唯一的IP地址，DNS让人们使用可读的域名，而不是记住数字序列。域名由用点分隔的两个或多个文本段组成，当浏览器查找时，DNS返回匹配的IP地址，以便连接可以继续。

数据如何物理跨越大陆

超过本地网络后，大陆间的长距离互联网流量绝大多数通过海底光纤电缆而不是卫星传输。行业数据提供商TeleGeography声称海底电缆占国际数据流量的99%以上。

TeleGeography也注意到值得精确归因的警告：这个广泛重复的数字追溯到美国联邦通信委员会（FCC）2013年的数据，当时卫星仅占美国国际容量的0.37%，FCC不再要求卫星运营商报告更新的电路数字。TeleGeography表示，关于海底电缆的一般说法在方向上是准确的，但目前无法用精确的最新全球数字验证。

整合在一起

当有人打开网页时，设备首先查询DNS以将该站点的域名解析为IP地址。然后设备发送寻址到该IP地址的数据包；ISP网络内的路由器转发每个数据包，如果目标在另一个大陆上，可能会通过海底电缆，直到数据包到达目标服务器。服务器将其响应作为数据包发送回来，原始设备将其重新组装成用户看到的页面。