高速拨号上网如何工作

作者:Robert Valdes
A PTT employee explains to a customer about subscribing to the new high-speed internet service at the post office in Hanoi, Vietnam.
在越南河内的邮局,一位PTT员工向客户解释如何订阅新的高速互联网服务。有关更多互联网连接图片
HOANG DINH NAM/法新社/Getty Images

上网时,你是否发现自己在页面加载之间去泡杯咖啡、拿本杂志或重新铺设浴室瓷砖?如果是这样,你很可能正在使用拨号连接,并且你可能隐约感觉到:你的连接速度是不是真的变慢了?

它既是又不是。一如既往,拨号连接的速度受限于电话线的带宽;但与此同时,网页内容的平均文件大小却越来越大。越来越多的人使用可以处理更大负载的宽带连接,因此网站更倾向于增加页面内容。通过拨号连接传输所有这些数据需要很长时间。

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新技术提供了一种解决速度下降的方法,而无需宽带。诸如NetZeroEarthLink等服务现在提供“高速拨号上网”。根据这些服务的广告,你可以获得比传统拨号服务快五倍的连接速度。

当你想到拨号互联网服务时,首先可能想到的是调制解调器连接时发出的那种奇怪的“R2-D2在搅拌机里”的吱吱声。这种声音被称为握手协议,它是拖慢拨号互联网速度的首要因素。

顾名思义,握手协议启动了允许数据通过互联网在你的计算机之间发送和接收的对话。这个过程实际上发生了两次独立的握手。第一部分是调制解调器初始化互联网连接。我们称之为调制解调器握手。第二部分是软件握手。这涉及验证用户对ISP(互联网服务提供商)的访问。当你的计算机发出吱吱声时,它正在向你的ISP进行自我介绍。高速拨号服务提供商无法改变调制解调器握手,但他们可以加快软件握手。

下一页将介绍标准软件握手及其如何加速。

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高速拨号:加速服务器

高速拨号使你的机器在建立与ISP的连接时所需的时间仅为标准拨号的一小部分。

标准软件握手过程大致如下

你的机器:你好,我叫斯帕基。

ISP服务器:你好,斯帕基。


你的机器:我是约翰的电脑。


ISP服务器:哪个约翰?


你的机器:约翰·史密斯。


ISP服务器:我认识32,422个约翰·史密斯。


你的机器:他是你的客户之一。


ISP服务器:他有账号吗?


你的机器:是的。


ISP服务器:那个号码是多少?


你的机器:5546743897


ISP服务器:啊,是的。好的,继续,5546743897。你获得了访问权限。

这当然是一个简化了的解释,但你可以理解在信息发送或接收之前,握手协议中需要发生的来回对话。高速拨号服务提供商通过创建一个系统来减少这种来回对话,该系统允许对话机器记住对问题的响应。这使得对话大大缩短

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你的机器:你好,我叫斯帕基。

ISP服务器:啊,你好,斯帕基。你不是约翰·史密斯的机器吗?


你的机器:是的,他的账号是5546743897。


ISP服务器:继续,5546743897。你获得了访问权限。

这种更短的握手时间意味着更快的连接速度。速度的提升因机器而异,但在某些情况下,它可以将握手时间缩短高达50%。对于“普通”拨号服务可能需要45秒的过程,使用高速服务可能只需30秒。

当你在互联网上搜索一个网页时,你的请求通过你的ISP路由到网络。在沿着路径经过一系列帮助找到你所查找页面的机器后,你的机器连接到提供你请求的网页的计算机。一旦建立此连接,数据就可以从Web服务器自由传输到你的计算机。一旦信息离开Web服务器并到达你的拨号连接,典型的互联网交易的瓶颈就开始了。

但高速拨号服务提供商已经想出了一些非常巧妙的方法来解决这个瓶颈。通过在服务器中加载特殊软件,他们将其转换为所谓的加速服务器。通过将加速服务器插入到你的拨号连接和网络之间的链条中,他们可以显著加快这一过程。

当你使用高速拨号搜索网页时,你的请求会从计算机中的拨号调制解调器发送到ISP的加速服务器。现在,加速服务器代表你请求和提供页面。加速服务器使用宽带连接快速搜索互联网,以查找托管你正在寻找的页面的服务器。一旦找到该服务器,两台机器就开始对话并交换你所需的信息。你的ISP的加速服务器接收这些信息并将其发送到你的机器。

高速拨号数据路径

加速服务器通过以下几种技术加快拨号数据传输

  • 压缩
  • 过滤
  • 缓存

接下来,我们将介绍这些加速服务器如何为你的拨号提速。

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高速拨号:文件压缩

高速拨号上网的关键要素是文件压缩。如果你读过文件压缩如何工作,那么你就知道文件压缩有两种类型:有损压缩和无损压缩。

文本和其他在压缩过程中需要保持完美无损的文件使用无损压缩。一旦解压缩,文件将恢复到原始状态。

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照片和图形可以使用有损压缩进行传输。当这些文件解压缩时,它们与压缩前不完全相同:它们在过程中丢失了一些原始数据。例如,一张原始有200万种颜色的图片,在有损压缩后可能只剩下1.6万种颜色。与通过压缩过程获得的速度提升相比,质量的损失可能对用户来说并不重要。像NetZero这样的公司允许用户控制照片和某些网站的压缩程度。

文件压缩是一项不断发展的技术,目前并非适用于所有文件类型。以下信息将帮助你了解哪些文件类型可以被高速拨号加速,哪些不能。

可加速

  • HTML/基于Java的网页
  • 文本
  • 基于JPG/GIF的图形
  • 电子邮件

不可加速

  • 流媒体(音频或视频)
  • 安全网页
  • 以电子邮件发送的音乐/照片
  • 下载

目前,高速拨号中使用的即时文件压缩无法添加到上述文件类型中,因为这些数据的性质不同。例如,安全网站上的数据是加密的。传输时,代码看起来像一堆乱码,这样没有人能读取它。当这些乱码到达加速服务器时,它无法压缩代码:如果压缩软件改变了加密传输中的哪怕一个字符,都将导致数据无法使用。

以下是典型加速服务器如何压缩不同文件类型:

  • 对于文本文件,包括网页的HTML文本和电子邮件中的文本,加速服务器会即时压缩文本并将其通过你的调制解调器线路发送。通常,使用即时技术,文本至少可以压缩50%。
  • 对于图像文件,包括网页上的GIF和JPG图像以及许多横幅广告,加速服务器从网站读取图像并重新压缩以减小其大小。通常,图像文件大小在此过程中会缩小50%到90%。
  • 在许多其他文件(包括视频文件、Zip文件和MP3音乐文件)中,压缩已经完成。例如,一个MP3文件已经只有CD上原始音轨的十分之一大小。无法以快速的方式进一步压缩该文件。对于安全网页,我们已经讨论了它们无法压缩的原因。加速服务器不会触及这些文件——它只是按原样传输它们。

在下一节中,我们将了解高速拨号加速器如何过滤无用数据以提高速度。

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高速拨号:过滤和缓存

当你在浏览器地址栏中输入URL(如www.AnyWebSite.com)时,你正在发送一个特定页面的请求。如果该页面使用弹出广告,则其编程代码中隐藏着弹出参数。当信息传回你的机器时,隐藏代码会执行一个程序,启动该广告。为了使弹出窗口弹出,隐藏代码必须显示参数,告知你的机器广告的大小、应在屏幕上的位置以及广告的其他详细信息。这些广告占用宝贵的带宽,减慢了数据传输到你的机器的速度。

为了对抗这种拖延,高速拨号服务提供商在其发送给订阅者的软件中捆绑了弹出窗口拦截器。这个弹出窗口拦截器被编程为识别那些拼写出广告参数的代码行。当它看到那些明显的代码行时,它会拒绝广告的显示请求。这意味着通过电话线发送到你的机器的信息量减少了。发送的数据越少,加载时间就越快。

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缓存

你的浏览器首次加载网页时,必须加载整个页面以及其中显示的所有图像。如果浏览器保存了图像和文本,那么第二次加载同一页面时,它可以检查是否有重复。如果图像没有改变,则无需再次下载。这种保存文件以期将来重复使用的过程称为缓存。有关缓存过程的完整解释,请参阅缓存如何工作

高速拨号对常用网页使用类似的系统。加速服务器不再持续请求同一页面,而是记录所有订阅者常用哪些网页。因此,它不再每天向十万个为什么服务器请求数千次是否能看到十万个为什么.com的主页,它只请求一次。然后它将页面存储在内存中,每当有其他订阅者请求查看十万个为什么时,它只需将页面从内存中传输给用户。这称为服务器端缓存,它通过消除冗余请求来节省时间。

缓存还有第二方面——客户端缓存。像IE或Netscape这样的互联网浏览器旨在缓存经常查看的页面以缩短加载时间。

客户端缓存

浏览器将缓存的页面存储在你的计算机的硬盘上。高速拨号软件增强了此功能。除了存储经常查看的页面外,它还会查找那些页面中保持不变的元素。例如,它不会缓存整个十万个为什么主页(其中大部分内容每天都在变化),而是寻找不变的内容。在我们的主页上,标志、页眉、导航和搜索栏每天都保持不变。该软件会注意到这种一致性,保存这些元素,然后每次你访问十万个为什么主页时,只加载已更改的部分。

你可以看到缓存如何通过避免不必要的数据传输来节省时间。这个工具最令人惊奇之处在于,结合了服务器端缓存和客户端缓存后,系统会学习你的上网习惯。它利用所学到的知识尽可能地简化你的连接过程。因此,你使用得越多,速度就越快。

压缩、过滤和缓存是拨号加速的三个关键步骤。但是当这三种技术结合在一起时,实际会发生什么?性能真的会提高吗?这种提高是否足以引人注目?

答案是肯定的,在下一节中,我们将试用NetZero,看看它在真实网页上的实际表现如何。

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高速拨号:总结

Web page load time comparison
网页加载时间比较
十万个为什么.com

现在你已经了解了它的工作原理,让我们花点时间看看它的实际效果。我们决定试用一家比较受欢迎的高速拨号服务提供商NetZero,看看该服务能将拨号连接速度提升多少。

注册服务并选择“开箱即用”设置后,十万个为什么分别使用普通和高速拨号连接浏览网页,以测试速度差异。

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登录后,我们反复访问了一些最受欢迎的网站。结果因网站而异,但举例来说,使用高速拨号访问十万个为什么的速度快了三倍。

看来,巧妙地结合相当直接的技术,已经帮助克服了拨号互联网的一些速度瓶颈。这些进步延长了拨号互联网的寿命,为那些厌倦了标准拨号但尚未准备好跳到宽带的用户提供了一种替代方案。如果这些进步继续下去,拨号可能还会存在相当长一段时间。

有关高速拨号和相关主题的更多信息,请查看下一页的链接。

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