The Internet: Wires, Cables, & Wifi

INTERNET | 电话线，网线，WIFI

我是谷歌的软件工程师Tess Winlock

那么问题来了：图片，短信或者电子邮件是怎么从一台设备传递到另一台设备的呢？

不是靠魔法，而是通过互联网，一个用来传递信息的现实物理系统。

互联网很类似我们的邮政服务，只不过在传送的物理层面上有点儿不同。

互联网不使用邮箱和信封，而是用二进制数据来传递信息，

所有数据都由位（电脑信息单位）组成。一个（bit）位可以用来表示任何一组相对意义的语词，

例如：开和关、是和否。数位信息世界通常使用1代表开，0表示关。

因为一个位元码可以表示2种状态，所以称为二进制码。

8个位元合在一起组成一个字节（Byte）。

1000个字节称作千位元组（缩写为KB）
1000个千位元组称作百万字节（缩写为MB）

而常来说一首数位音乐大约使用3~4百万字节（3MB~4MB的数据所组成。

不论传送的是图片、视频或是一首歌，所有在互联网中传送的数据都简化成位码（bits）。

位码（bits）也是数位信息的最小单位。

但和我们现实生活中要从甲地发送1和0信息到乙地不同，

所以，在互联网透过有线或无线方式传送信息时，到底发生了甚么呢？

我们先用一个实际例子来说明，

在生活中我们要如何从甲地发送一个位（bit）讯到乙地

我们用开灯表示1，关灯表示0，这个方式来说明。当然也可以利用声音或其他方式代替像是摩斯电码

只是这些透过人工传递的方法，传递信息又慢又容易出错。

而且非常倚靠人力。我们真正需要的是透过机器传递

经过不断演进，人类已经制造出许多系统可以透过实体媒介传递不同形式的二进制数据

今天我们已经利用电力、光和无线电波传递二进制数据

想像一下现在有两个灯泡透过一条铜线连接着，我们就可以传送二进制数据了。

使用开关控制电力让两边的灯泡发亮关闭电力则灯泡熄灭（没有电力则没有灯亮）

我们假设两边以灯泡发亮表示1，灯泡熄灭表示0，

这样我们就有一个透过电力发送二进制数据的系统了。

不过，我们遇到了一个小问题，万一你刚好要传送五个0，

要如何让两边的人可以正确地传送和接收到正确的数量呢？

有个解决办法是利用定时器。灯泡两端的人可以说好每一秒钟

传送一个位的数据，接收端就可以每一秒钟记录一次。

所以，要传送五个0，就是关灯五秒钟

这样接收者就可以记录到五秒钟的位数据。

如果要传送五个1，就是打开电灯持续五秒钟，接收者就按照时间纪录。

可是，这样的传送速度有点慢，因此我们需要增加传送频宽

频宽（传输媒介的最大传输数据量）的单位是位速率（Bitrate），

指的是在单位时间内可以传送的二进制数据量，通常以秒为单位

另一个测量速度的单位是延迟时间（latecncy），或是传送一位所花的时间

延迟时间是一个位从来源端送出后，到目的端接收到这个位，中间所花的时间。

对人类而言，一秒钟传送一个位数据是很快速的

比我们用开关灯的方式还快多了！实际来说就是下载3MB的歌曲只花三秒钟

或是8Mbps就是说每一秒钟可以传送8百万个位元资料

显然地，透过人力传递是无法做到8Mbps的

但是透过机器传递，就可以妥善完成。不过我们会遇到其他的问题

就是要用哪种线或者互联网可以传多远。如果透过网路线传输

就是家里、学校或办公室常见到的那种网路线，

大概一百公尺远就会遇到信号遗失或干扰的问题。可是互联网必须要全世界使用，我们需要

一个更好的办法来传送更远的距离。甚至传到海洋的另一端。

我们到底该用甚么呢？还有甚么东西可以传递的比电力还要快呢？

光，就是它了！我们可以利用光来传递信息

透过光纤电缆（fiber optic cable）。这是一种利用玻璃制作来传递光线的材料

当我们使用光纤来送光束时，光信号在光纤中不断前进

直到光信号被接收端接收。根据传送角度不同

还可以同时传送多组信号，所有信号都以光速前进。

光纤的速度非常非常快，更重要的是信号衰减很低

所以我们可以传递数位信号几百英哩也没有信号遗失

因此我们把光纤电缆安装在海底，连接海洋彼岸的两地。

在2008年时，埃及亚历山大港附近的海底光纤电缆断了，

导致中东和埃及互联网中断。虽然我们把互联网视为理所当然，

但其实它是很脆弱的系统。而且，光纤非常棒，但也十分昂贵和费工。

所以许多时候你会用铜缆来替代。

那我们又是如何不用线路传递信号呢？无线传递信息又是怎么办到的？

无线传讯一般来说是用无线电波信号来传递

这些设备必须把一堆的1和0信号转换成无线电波的不同频率

接收端的设备接收到电波之后，再把无线电波传换成电脑可以处理的二进制数据

透过无线技术让网络可以方便移动。但无线电波信号

没有办法准确地传递正确信号到足够远的地方。

就像是你没有办法在洛杉矶收听到芝加哥的电台节目一样。虽然无线传输很方便

但它还是依靠有线网络。假设你在咖啡店使用无线网络，你所传送的二进制数据

会被传到无线路由器，再透过网路线等实体线路在互联网世界中传递

到世界各地。透过网路线传递信息的方法可能会日益进步

不论是利用卫星传递激光光束、无线电波、热气球或是用无人机

最基础的二进制数据传递协定，用来表示各种信息或是传递数据的通信协定

还是没多大的改变。互联网世界的所有数据

不管是文字、电子邮件、图片或视频，所有的信息都会被转换

变成无数的1和0，再用电子脉冲、光束、无线电波，传递所有信息。