你此刻看到的这个短视频,其实就保存在网络服务商的数据中心里,更准确地说,它存储在服务器内部的一种特殊电子存储器,即固态硬盘中。

当我们滑动手机屏幕观看视频时,这些服务器就像勤劳的快递员,接到指令后立即把视频内容打包发送出来。你可能会好奇,这些视频数据究竟是如何跨越千山万水到达我们手机上的呢?
有人可能会想到卫星传输,确实,卫星可以把数据中心的数据先上传到太空中的卫星,再由卫星转发给地面设备,比如马斯克的星链系统就是这么干的。

但这个方法有个致命缺陷,卫星通常运行在距离地面3.6万公里的地球同步轨道,数据来回传输要跑7万多公里,这会导致明显的延迟,就像打电话时对方总要等几秒才能听到你说话。想要解决这个问题,技术会非常复杂,而且信道宽度也太窄了,不适合全球几十亿网民使用。

那有没有更好的传输方式呢?答案就藏在我们脚下和海底——光纤网络。这些比头发丝还细的玻璃纤维像蜘蛛网一样遍布全球,陆地上有光缆管道,海底有特制防护的跨洋光缆。当你用手机流量或WiFi上网时,最终都会接入这张庞大的光纤网络,每根光缆内部其实由数百根独立纤维组成,单根纤维直径只有0.1毫米,却能以接近光速的速度传递信息。

这里有个有趣的光学现象能解释光纤的工作原理。拿个三棱镜做实验,当光线射入棱镜时会发生折射,如果不断往玻璃里添加特殊物质提高折射率,光线会逐渐向棱镜表面偏移。
当折射率达到临界值,光线会像碰到镜子一样完全反射回棱镜内部,这就是光的全反射现象,光纤正是利用这个原理设计的。中心是高折射率的玻璃纤芯,外层包裹低折射率的包层,光线以特定角度射入后,就会在纤芯内不断反射前进,就像滑雪板在U型池里来回滑行。

不过光线跑得太远也会累,超过100公里后信号就会减弱。这时候就需要中继放大器登场,它们每隔80—100公里就设在光缆线路上,像接力赛运动员那样把衰减的光信号重新增强。经过这样接力传递,数据就能横跨大洋完成洲际传输。
接下来是关键问题,茫茫网络中,数据包怎么准确找到你的设备?这就得靠IP地址系统了。

每个联网设备,无论是手机、电脑还是服务器都有专属的IP地址,就像每家每户的门牌号。你可以在手机设置里查到自己的IP地址,比如192.168.1.100这样的数字组合。而服务器同样有自己的IP地址,例如存储你正在看视频的服务器可能是172.217.14.196。

这串数字地址太难记了怎么办?网络工程师发明了域名系统即DNS,这就像手机通讯录,把难记的IP地址转换成好记的网站名称。比如输入“www.XXX.com”,DNS服务器就会帮你查找到对应的IP地址。每次打开视频APP,你的手机会先联系网络运营商的DNS服务器,把视频网站域名翻译成具体IP地址。

获得目标服务器地址后,视频数据会被拆解成无数个数据包裹,每个包裹都贴着“发件人”即服务器IP和“收件人”你的设备IP的电子标签,还标明了包裹顺序编号。这些包裹会根据网络状况智能选择传输路径,有的是走海底光缆,有的走陆地干线,就像快递公司会根据交通情况规划不同运输路线。

如果你用的是手机,移动端,那数据包裹会先到达最近的通信基站,然后通过电磁波传送到你的手机。而这个基站就像快递驿站,负责最后500米的配送,还不需要“上门取件”。
若是手机连接WiFi,数据会沿着光缆直达你家路由器,这个小盒子会把光信号转换成无线电波,让手机能接收解码,和基站是一样的道理。

整个过程中最精妙的是数据重组,即便不同包裹选择了不同路径,到达你手机后也会按照编号重新拼装,就像拼图游戏那样严丝合缝。从点击视频到画面呈现,整个过程平均只需0.3秒,比眨眼睛还快3倍。支撑这个奇迹的,正是遍布全球的6000多条海底光缆、4000多颗通信卫星和无数昼夜运转的服务器集群。

下次刷视频时在脑子里想象一下,此刻正有数百万个数据包裹,在头发丝般细的玻璃纤维里以每秒30万公里的速度狂奔,穿过山脉、越过大洋,只为把视频准时送到你的屏幕上,这就是现代通信技术创造的无声奇迹。