尝试连接两台计算机
复习
- 用户、权限与访问控制：操作系统怎样判断谁能读文件、操作进程和使用设备
- 隔离的边界：虚拟机与容器：虚拟机隔离的是一整台“机器”，每个虚拟机里有自己的操作系统内核
- 操作系统总装：这一章不引入新概念，只让一个程序从磁盘完整跑起来
TL;DR
- 两台计算机通信的最小目标，是让一端的 0 和 1 在另一端被可靠区分
- 一根线只解决“能传过去”，还没有解决“传的是什么、给谁、怎样跨越更多机器”
- 网络不是突然出现的云，它先是一段物理信号和一组共同约定
正文
到这里，我们已经把一台计算机从逻辑门一直造到了操作系统。它可以管理自己的程序、内存和设备，但它始终是一座孤岛——没有和任何别的机器说过话。
这一章，我们要做的第一件事很简单：把两台已经启动的计算机，用一根导线连起来。
先让电压承载比特
最朴素的约定是：一段时间内用较高的电压代表 1，较低电压代表 0。左边依次改变电压，右边在相同的时间点观察电压，两边就有机会交换比特。
这已经是通信了。发送方改变物理状态，接收方测量物理状态——比特就这样从一个盒子“流”到了另一个盒子。听起来是不是有点眼熟？这和我们前面用高低电平表示 0、1 是同一个思路，只不过这次信号要走出机箱，经过一段线缆。
但“能传”还不等于“传对”
别急着说大功告成。接收方要在正确的时刻测量，可它的时钟和发送方未必完全同步；电压会因线太长、干扰太多而变形，本来该读成 1 的，可能被读成 0；两边还得知道一串比特从哪里开始、到哪里结束，否则连续的 0 和 1 只是没头没尾的流水。
所以，“把 0 和 1 送过去”只是万里长征的第一步。真正要解决的，是一连串问题：用什么东西承载信号？怎样在噪声中尽量不出错？怎样把一长串比特切成一段段消息？交给谁？又怎样跨越不止两台机器？
别担心，我们不一次性解决它们，而是一层一层来。下一章，先看看比特可以借哪些东西旅行，而不是急着给它套上复杂的协议。
思考题 1
为什么仅约定“高电压是 1、低电压是 0”还不能保证通信成功？
思考题 2
两台计算机直接相连，和一个人对着另一个人喊话，有哪些相似之处？又多了哪些麻烦？
小结
知识点
- 通信首先要让物理状态承载并传递比特
- 双方需要共同约定如何发送和观察这些状态
- 同步、衰减、噪声与消息边界都是随之而来的问题
参考资料
- Wikipedia(zh)：计算机网络：多台计算机互相通信的系统
- Wikipedia(zh)：物理层：网络中最底层、负责传递原始比特的一层
思考题答案（仅供参考）
思考题 1
双方还要同步测量的时刻，并共同应对衰减、噪声和“一段消息到哪儿结束”等问题。电压约定只解决了“用什么表示比特”，没解决“在何时、怎样可靠地读出比特”。
思考题 2
相似之处在于，都要有发送方、接收方和一条传播的通道，也都怕“听不清”和“抢话”。麻烦则多得多：人可以在听不清时请求重复，机器却要先约定好在哪一刻采样；声音在空气中会衰减，电信号在线缆里同样会衰减，而且还要面对双方时钟不同步的问题。
协议
本作品采用知识共享署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际许可协议进行许可。
封面图
设计师 | 南国微雪