通信
协议栈是通信领域一个广泛的称谓,不同的场景下细分出多种不同的领域,如互联网、无线网、车联网、机控网。某个单一网络可能就对应多种类型,如无线中的RFID、WIFI/蓝牙、基站、卫星及各种无线电波技术。本质,协议是用于实现通信双方或多方的收发协同:从二战期间电台的发明,到贝尔实验室实现多台终端互联,到大规模无线终端接入、再到空天一体宽窄通信,通信本质仍是实现跨地域、跨大洋、再到跨星际的信息交互,并呈现多样性。
无论何种通信,编码和寻址是协议中的两个重要概念。
为了确保通信方可正确读懂对方,必须要使用相同的通信“语言”且在语法、语速上必行统一。从信号到信息的转换是人类实现信息化最基础最重要的一步,信号又是以0/1为基础元素,才得以实现信号的有效传递: 无论是电信号还是波信号,可通过采用简单的电位或相位或波幅的方式来进行表达0/1,这样的变化回快速了信号的传递。
所以人类对信号进行0/1数字化的表达又是打开信息时代的一把钥匙,如此的神奇。原因是人类沟通基础是自然语言,无论是汉语、英语或其它民族语,无论是文字或发音本身都极其复杂,是一种多维的向量,而将其逆向降维至为0维,这需要多强的脑回路,简直是超超天才的存在。
信号为0维时,其可表达的信息为量子状态,或0,或1, 这种状态根本无法实现信息的有效沟通。那么如何基于0/1的信息来表达海量的人类文明内容? 当然,科学家们在发明0/1的时候,同一时间就想好了对应的升维技术,即信号编码技术。
无论是信道编码,还是语言编码,都是对多个信号进行有效的组合,这种组合打破了单个信号的量子状态,犹如从单一的音符世界中进入到了交响曲的世界。经典如”摩尔斯码“,完美的表达了从信号到信息的整个过程。
再说寻址,寻址用于将信息正确的投递到收方,与邮寄过程相似,会显示标注信息的发送方和收件方,并延着传输网络逐跳分级投递,故而编址和路由贯穿整个寻址过程。
编址用于对传输网络中的通信节点进行编号,编号是身份证象征,在一定通信范围内需要保证编号的唯一性,并根据通信方式的不同具有不同的编号方式,如基于邮政的地域编码、基于IP的CIDR编码、基于生产商的MAC编码、基于运营方的EMAIL编码。
编址的目地是为了更快且正确地找到收件方,需要整个传输网络的有效配合。组成网络的各级投送设备分工完成信息投递,通常可简化为接收I、记忆HM、再转发O三个过程,即Input, Handle And Memory、Output。与此类似,通信设备一般也会经过I(模电转换、信道解码),HM(IP路由),O(信道编码、模电转换)三个过程。通常IO实现了标准电气化,可由标准的电器元件代替,如网卡;HM部分通常由CPU实现,如Linux BSD IP协议栈,并基于其实现可定制的路由。
如上文所述,信息交互通常存在于众多实体之间,并由多级节点组成信息传输网络。节点间交互传递信息的过程称之为”路由“。路由的前提是”路径规划“,每一个节点都会执行相同的选路策略,使信息具体传输的正向量,避免出现负向量,如此逐跳分段传输后,信息与目地地的距离被逐渐缩短至0。
通信从最基本的听得到、读得懂,到听得多、读得快方向演进,但通信技术仍然建立在百年人类智慧结晶的基础上实现的不断的优化和迭代。诸如3G-6G技术本质仍是通信方式的变化:寻址、编码、路由技术仍是核心。
数据
通信的本质是什么?
或是实现信息的传输、交换、再演化?
或是人类参与社会活动的一部分?
或是构建虚拟世界的基础?
数据,是通信对象,可来源人类社会生产的方方面面,可以说是人类生产资料的一部分。伴随着人类社会的发展,数据量呈指数增长,各种物质信息被逐一数字化,存储于数字世界中,并在通信网络中不断流通并再演进。
随着数据量的增多,查阅数据的方式从订阅到检索、再到AI化;存储数据的方式从单一站点到数据中心,再到云计算;数据形态从单一文字方式到音视频多媒体,再演到AI数字形态。
云计算
云计算是数据集中处理和共享的一种方式之一。由云运营商构建一张即插即用的服务网络,具备服务弹性伸缩、高可用、轻运维等能力,服务包括CPU、GPU算力,海量数据存储,多样化服务中间件等。云计算本身是通信网络的一部分,是通信网络的一个大节点,基于位置划分为边缘云和中心云;基于业务划分为专有云、行业云和公有云。
通信基础仍然是数据中心交换,新增对虚拟化IO技术的支持,通信对象从物理实体变换为虚拟设备。方便了数据的集中处理,比如规模化存储、AI、安全控制等。