计算机网络到底难学在哪里？
2022-01-22 计算机网络
概述
无论是 OSI 7 层协议，还是 TCP/IP 4 层协议，网络通信过程中，每一层都被其下一层完全封装，传输层 TCP/UDP 协议封装应用层数据，网络层 IP 协议封装传输层数据 (TCP 数据帧 / UDP 数据报) …，发送方层层封装，到了接收方再层层解封。
问题
作为应用开发者，为什么看了很多经典书籍，仍然感觉网络是雾里看花，没有日常开发写代码那么直观？
这个问题可以从 “微观” 和 “宏观” 两个层面来回答。
1. 微观
首先，代码在 (非分布式的) 大部分情况下 (未爆出 Bug 之前) 是所见即所得的，但是网络通信过程是透明的，看不见，摸不着，开发者做的大部分工作无非就是两件事情:
- 服务端程序只需要绑定/监听端口，接收来自客户端的连接并业务逻辑代码
- 客户端程序只需要连接远程服务端程序暴露出来的
IP 地址 + 端口号二元组，处理业务逻辑代码
其次，开发者日常使用的都是编程语言内置的标准库或者成熟的开源库，生产环境 (现实条件) 也不允许从零开始去实现组件库，当然，更加不可能从零开始读一遍 Linux TCP/IP 协议栈的源代码 (毕竟大学考完试 == C 语言归零)。
再者，相对单纯写业务代码，网络编程是一个较为综合的技术栈，开发者很难直接观察到通信中数据包的传输过程，必须掌握专门的工具（如 tcpdump, Wireshark），并理解对应的各层网络协议的报文格式，而学完了这些，才是编写网络程序的开始 …
最后，单单传统计算机网络教材上的标准 OSI 或 TCP/IP 模型，就够人头大的了，各个协议报文、路由、子网、NAT、VPN、等理论还没想明白呢，又出现了新兴的 SDN、DPDK、eBPF, XDP 等，以及云原生时代下的 Kubernetes 中更为复杂的 CNI、Ingress、ServiceMesh 等网络场景。
普通人的时间和精力都有限，面对不断涌现的新技术，跟也跟不上，学又学不会，另外再来点网络焦虑八股文，成功引发排斥心理，最后的最佳选择当然是躺平。
2. 宏观
首先，应用开发者都是基于所在公司业务编写代码，缺乏解决网络问题的场景和机会，难以形成底层技术的长期积累，自然而然陷入 “杂而不精” 的尴尬局面。
人无法真正精通接触不到的技能，任何领域都一样。
这也就从另一个角度证明，怎么才能学好？没有什么好办法，无非就是多看，多想，多练而已。
这里以网络为例简单来说，可以深入理解理论的前提下，动手写代码 -> 网络抓包 -> 发现问题 -> 对比理论 -> 不断调试 -> 解决问题 -> 循环往复 -> 融会贯通。
其次，知识的时效性。及时是学术论文，很多内容也已经滞后甚至毫无价值，更别说书籍 (甚至翻译书籍)，技术更新日新月异，任意一点细枝末节都足以产生一篇博士论文了，所以还是要多看英文资料。
再者，好的项目总是有限的，有 “挑战性， 技术含量” 的项目就那么点，不可能每个人都能接触到，不信可以去问问各大厂做基础设施研发的，是不是基本只要两类人：资深开发 VS 应届生 (培养)。
最后，所谓技术的掌握，基础问题和本质问题。
开发者需要学习的是整个领域内的核心知识，想要精通网络，就不能仅仅把目光停留在网络层面上，更要深入理解操作系统、数据结构、硬件、通信甚至物理方面的知识点。
即使是应用开发者，也不要把自己定位成 “纯” 应用 “开发者”。
当然，你可能会说，我不搞网络，换到其他领域不就可以了么？然后你发现很快就会遇到类似下面的问题:
- 为什么操作系统这么难学？
- 为什么数据库这么难学？
- 为什么编译器这么难学？
- 为什么 XXX 这么难学？