2012年5月31日星期四

阮一峰的网络日志

阮一峰的网络日志

互联网协议入门（一）

Posted: 30 May 2012 09:44 PM PDT

我们每天使用互联网，你是否想过，它是如何实现的？

全世界几十亿台电脑，连接在一起，两两通信。上海的某一块网卡送出信号，洛杉矶的另一块网卡居然就收到了，两者实际上根本不知道对方的物理位置，你不觉得这是很神奇的事情吗？

互联网的核心是一系列协议，总称为"互联网协议"（Internet Protocol Suite）。它们对电脑如何连接和组网，做出了详尽的规定。理解了这些协议，就理解了互联网的原理。

下面就是我的学习笔记。因为这些协议实在太复杂、太庞大，我想整理一个简洁的框架，帮助自己从总体上把握它们。为了保证简单易懂，我做了大量的简化，有些地方并不全面和精确，但是应该能够说清楚互联网的原理。

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互联网协议入门

作者：阮一峰

一、概述

1.1 五层模型

互联网的实现，分成好几层。每一层都有自己的功能，就像建筑物一样，每一层都靠下一层支持。

用户接触到的，只是最上面的一层，根本没有感觉到下面的层。要理解互联网，必须从最下层开始，自下而上理解每一层的功能。

如何分层有不同的模型，有的模型分七层，有的分四层。我觉得，把互联网分成五层，比较容易解释。

如上图所示，最底下的一层叫做"实体层"（Physical Layer），最上面的一层叫做"应用层"（Application Layer），中间的三层（自下而上）分别是"链接层"（Link Layer）、"网络层"（Network Layer）和"传输层"（Transport Layer）。越下面的层，越靠近硬件；越上面的层，越靠近用户。

它们叫什么名字，其实并不重要。只需要知道，互联网分成若干层就可以了。

1.2 层与协议

每一层都是为了完成一种功能。为了实现这些功能，就需要大家都遵守共同的规则。

大家都遵守的规则，就叫做"协议"（protocol）。

互联网的每一层，都定义了很多协议。这些协议的总称，就叫做"互联网协议"（Internet Protocol Suite）。它们是互联网的核心，下面介绍每一层的功能，主要就是介绍每一层的主要协议。

二、实体层

我们从最底下的一层开始。

电脑要组网，第一件事要干什么？当然是先把电脑连起来，可以用光缆、电缆、双绞线、无线电波等方式。

这就叫做"实体层"，它就是把电脑连接起来的物理手段。它主要规定了网络的一些电气特性，作用是负责传送0和1的电信号。

三、链接层

3.1 定义

单纯的0和1没有任何意义，必须规定解读方式：多少个电信号算一组？每个信号位有何意义？

这就是"链接层"的功能，它在"实体层"的上方，确定了0和1的分组方式。

3.2 以太网协议

早期的时候，每家公司都有自己的电信号分组方式。逐渐地，一种叫做"以太网"（Ethernet）的协议，占据了主导地位。

以太网规定，一组电信号构成一个数据包，叫做"帧"（Frame）。每一帧分成两个部分：标头（Head）和数据（Data）。

"标头"包含数据包的一些说明项，比如发送者、接受者、数据类型等等；"数据"则是数据包的具体内容。

"标头"的长度，固定为18字节。"数据"的长度，最短为46字节，最长为1500字节。因此，整个"帧"最短为64字节，最长为1518字节。如果数据很长，就必须分割成多个帧进行发送。

3.3 MAC地址

上面提到，以太网数据包的"标头"，包含了发送者和接受者的信息。那么，发送者和接受者是如何标识呢？

以太网规定，连入网络的所有设备，都必须具有"网卡"接口。数据包必须是从一块网卡，传送到另一块网卡。网卡的地址，就是数据包的发送地址和接收地址，这叫做MAC地址。

每块网卡出厂的时候，都有一个全世界独一无二的MAC地址，长度是48个二进制位，通常用12个十六进制数表示。

前6个十六进制数是厂商编号，后6个是该厂商的网卡流水号。有了MAC地址，就可以定位网卡和数据包的路径了。

3.4 广播

定义地址只是第一步，后面还有更多的步骤。

首先，一块网卡怎么会知道另一块网卡的MAC地址？

回答是有一种ARP协议，可以解决这个问题。这个留到后面介绍，这里只需要知道，以太网数据包必须知道接收方的MAC地址，然后才能发送。

其次，就算有了MAC地址，系统怎样才能把数据包准确送到接收方？

回答是以太网采用了一种很"原始"的方式，它不是把数据包准确送到接收方，而是向本网络内所有计算机发送，让每台计算机自己判断，是否为接收方。

上图中，1号计算机向2号计算机发送一个数据包，同一个子网络的3号、4号、5号计算机都会收到这个包。它们读取这个包的"标头"，找到接收方的MAC地址，然后与自身的MAC地址相比较，如果两者相同，就接受这个包，做进一步处理，否则就丢弃这个包。这种发送方式就叫做"广播"（broadcasting）。

有了数据包的定义、网卡的MAC地址、广播的发送方式，"链接层"就可以在多台计算机之间传送数据了。

四、网络层

4.1 网络层的由来

以太网协议，依靠MAC地址发送数据。理论上，单单依靠MAC地址，上海的网卡就可以找到洛杉矶的网卡了，技术上是可以实现的。

但是，这样做有一个重大的缺点。以太网采用广播方式发送数据包，所有成员人手一"包"，不仅效率低，而且局限在发送者所在的子网络。也就是说，如果两台计算机不在同一个子网络，广播是传不过去的。这种设计是合理的，否则互联网上每一台计算机都会收到所有包，那会引起灾难。

互联网是无数子网络共同组成的一个巨型网络，很像想象上海和洛杉矶的电脑会在同一个子网络，这几乎是不可能的。

因此，必须找到一种方法，能够区分哪些MAC地址属于同一个子网络，哪些不是。如果是同一个子网络，就采用广播方式发送，否则就采用"路由"方式发送。（"路由"的意思，就是指如何向不同的子网络分发数据包，这是一个很大的主题，本文不涉及。）遗憾的是，MAC地址本身无法做到这一点。它只与厂商有关，与所处网络无关。

这就导致了"网络层"的诞生。它的作用是引进一套新的地址，使得我们能够区分不同的计算机是否属于同一个子网络。这套地址就叫做"网络地址"，简称"网址"。

于是，"网络层"出现以后，每台计算机有了两种地址，一种是MAC地址，另一种是网络地址。两种地址之间没有任何联系，MAC地址是绑定在网卡上的，网络地址则是管理员分配的，它们只是随机组合在一起。

网络地址帮助我们确定计算机所在的子网络，MAC地址则将数据包送到该子网络中的目标网卡。因此，从逻辑上可以推断，必定是先处理网络地址，然后再处理MAC地址。

4.2 IP协议

规定网络地址的协议，叫做IP协议。它所定义的地址，就被称为IP地址。

目前，广泛采用的是IP协议第四版，简称IPv4。这个版本规定，网络地址由32个二进制位组成。

习惯上，我们用分成四段的十进制数表示IP地址，从0.0.0.0一直到255.255.255.255。

互联网上的每一台计算机，都会分配到一个IP地址。这个地址分成两个部分，前一部分代表网络，后一部分代表主机。比如，IP地址172.16.254.1，这是一个32位的地址，假定它的网络部分是前24位（172.16.254），那么主机部分就是后8位（最后的那个1）。处于同一个子网络的电脑，它们IP地址的网络部分必定是相同的，也就是说172.16.254.2应该与172.16.254.1处在同一个子网络。

但是，问题在于单单从IP地址，我们无法判断网络部分。还是以172.16.254.1为例，它的网络部分，到底是前24位，还是前16位，甚至前28位，从IP地址上是看不出来的。

那么，怎样才能从IP地址，判断两台计算机是否属于同一个子网络呢？这就要用到另一个参数"子网掩码"（subnet mask）。

所谓"子网掩码"，就是表示子网络特征的一个参数。它在形式上等同于IP地址，也是一个32位二进制数字，它的网络部分全部为1，主机部分全部为0。比如，IP地址172.16.254.1，如果已知网络部分是前24位，主机部分是后8位，那么子网络掩码就是11111111.11111111.11111111.00000000，写成十进制就是255.255.255.0。

知道"子网掩码"，我们就能判断，任意两个IP地址是否处在同一个子网络。方法是将两个IP地址与子网掩码分别进行AND运算（两个数位都为1，运算结果为1，否则为0），然后比较结果是否相同，如果是的话，就表明它们在同一个子网络中，否则就不是。

比如，已知IP地址172.16.254.1和172.16.254.233的子网掩码都是255.255.255.0，请问它们是否在同一个子网络？两者与子网掩码分别进行AND运算，结果都是172.16.254.0，因此它们在同一个子网络。

总结一下，IP协议的作用主要有两个，一个是为每一台计算机分配IP地址，另一个是确定哪些地址在同一个子网络。

4.3 IP数据包

根据IP协议发送的数据，就叫做IP数据包。不难想象，其中必定包括IP地址信息。

但是前面说过，以太网数据包只包含MAC地址，并没有IP地址的栏位。那么是否需要修改数据定义，再添加一个栏位呢？

回答是不需要，我们可以把IP数据包直接放进以太网数据包的"数据"部分，因此完全不用修改以太网的规格。这就是互联网分层结构的好处：上层的变动完全不涉及下层的结构。

具体来说，IP数据包也分为"标头"和"数据"两个部分。

"标头"部分主要包括版本、长度、IP地址等信息，"数据"部分则是IP数据包的具体内容。它放进以太网数据包后，以太网数据包就变成了下面这样。

IP数据包的"标头"部分的长度为20到60字节，整个数据包的总长度最大为65,535字节。因此，理论上，一个IP数据包的"数据"部分，最长为65,515字节。前面说过，以太网数据包的"数据"部分，最长只有1500字节。因此，如果IP数据包超过了1500字节，它就需要分割成几个以太网数据包，分开发送了。

4.4 ARP协议

关于"网络层"，还有最后一点需要说明。

因为IP数据包是放在以太网数据包里发送的，所以我们必须同时知道两个地址，一个是对方的MAC地址，另一个是对方的IP地址。通常情况下，对方的IP地址是已知的（后文会解释），但是我们不知道它的MAC地址。

所以，我们需要一种机制，能够从IP地址得到MAC地址。

这里又可以分成两种情况。第一种情况，如果两台主机不在同一个子网络，那么事实上没有办法得到对方的MAC地址，只能把数据包传送到两个子网络连接处的"网关"（gateway），让网关去处理。

第二种情况，如果两台主机在同一个子网络，那么我们可以用ARP协议，得到对方的MAC地址。ARP协议也是发出一个数据包（包含在以太网数据包中），其中包含它所要查询主机的IP地址，在对方的MAC地址这一栏，填的是FF:FF:FF:FF:FF:FF，表示这是一个"广播"地址。它所在子网络的每一台主机，都会收到这个数据包，从中取出IP地址，与自身的IP地址进行比较。如果两者相同，都做出回复，向对方报告自己的MAC地址，否则就丢弃这个包。

总之，有了ARP协议之后，我们就可以得到同一个子网络内的主机MAC地址，可以把数据包发送到任意一台主机之上了。

五、传输层

5.1 传输层的由来

有了MAC地址和IP地址，我们已经可以在互联网上任意两台主机上建立通信。

接下来的问题是，同一台主机上有许多程序都需要用到网络，比如，你一边浏览网页，一边与朋友在线聊天。当一个数据包从互联网上发来的时候，你怎么知道，它是表示网页的内容，还是表示在线聊天的内容？

也就是说，我们还需要一个参数，表示这个数据包到底供哪个程序（进程）使用。这个参数就叫做"端口"（port），它其实是每一个使用网卡的程序的编号。每个数据包都发到主机的特定端口，所以不同的程序就能取到自己所需要的数据。

"端口"是0到65535之间的一个整数，正好16个二进制位。0到1023的端口被系统占用，用户只能选用大于1023的端口。不管是浏览网页还是在线聊天，应用程序会随机选用一个端口，然后与服务器的相应端口联系。

"传输层"的功能，就是建立"端口到端口"的通信。相比之下，"网络层"的功能是建立"主机到主机"的通信。只要确定主机和端口，我们就能实现程序之间的交流。因此，Unix系统就把主机+端口，叫做"套接字"（socket）。有了它，就可以进行网络应用程序开发了。

5.2 UDP协议

现在，我们必须在数据包中加入端口信息，这就需要新的协议。最简单的实现叫做UDP协议，它的格式几乎就是在数据前面，加上端口号。

UDP数据包，也是由"标头"和"数据"两部分组成。

"标头"部分主要定义了发出端口和接收端口，"数据"部分就是具体的内容。然后，把整个UDP数据包放入IP数据包的"数据"部分，而前面说过，IP数据包又是放在以太网数据包之中的，所以整个以太网数据包现在变成了下面这样：

UDP数据包非常简单，"标头"部分一共只有8个字节，总长度不超过65,535字节，正好放进一个IP数据包。

5.3 TCP协议

UDP协议的优点是比较简单，容易实现，但是缺点是可靠性较差，一旦数据包发出，无法知道对方是否收到。

为了解决这个问题，提高网络可靠性，TCP协议就诞生了。这个协议非常复杂，但可以近似认为，它就是有确认机制的UDP协议，每发出一个数据包都要求确认。如果有一个数据包遗失，就收不到确认，发出方就知道有必要重发这个数据包了。

因此，TCP协议能够确保数据不会遗失。它的缺点是过程复杂、实现困难、消耗较多的资源。

TCP数据包和UDP数据包一样，都是内嵌在IP数据包的"数据"部分。TCP数据包没有长度限制，理论上可以无限长，但是为了保证网络的效率，通常TCP数据包的长度不会超过IP数据包的长度，以确保单个TCP数据包不必再分割。

六、应用层

应用程序收到"传输层"的数据，接下来就要进行解读。由于互联网是开放架构，数据来源五花八门，必须事先规定好格式，否则根本无法解读。

"应用层"的作用，就是规定应用程序的数据格式。

举例来说，TCP协议可以为各种各样的程序传递数据，比如Email、WWW、FTP等等。那么，必须有不同协议规定电子邮件、网页、FTP数据的格式，这些应用程序协议就构成了"应用层"。

这是最高的一层，直接面对用户。它的数据就放在TCP数据包的"数据"部分。因此，现在的以太网的数据包就变成下面这样。

至此，整个互联网的五层结构，自下而上全部讲完了。这是从系统的角度，解释互联网是如何构成的。下一次，我反过来，从用户的角度，自上而下看看这个结构是如何发挥作用，完成一次网络数据交换的。

（完）

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2012年5月13日星期日

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失败的总和----读《黄河青山：黄仁宇回忆录》

Posted: 13 May 2012 12:10 AM PDT

历史学家黄仁宇的最出名著作，大概非《万历十五年》莫属。

可是，我更喜欢他的回忆录《黄河青山》。

多年前，在学校图书馆读到的时候，就觉得这本书很特别，讲述了一个国民党军官如何变成一个历史学家，夹叙夹议，将个人命运放在历史背景上，写得非常生动。

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最近，我重读这本书，才发觉以前读得太粗糙，完全没有领会作者的用意。通常来说，自传总是记录一些令人骄傲的个人经历，可是打开《黄河青山》，你只看到一件接着一件的失败。

全书一开始，就是黄仁宇的恋爱失败：

"1945年末，我遇见一个比自己小一岁的女孩，名字叫安，我对她一见倾心。许多天的下午及黄昏时刻，我从第三方面军总部借出吉普车，停在她家门口。佣人带我进到起居室，我就一直等，只听到走道中某处有座老式座钟发出的滴答声。安很少让我只等二十分钟。

即使我的虚荣心再强，都无法骗自己说，安曾经爱过我。......这样也好，因为如果她说,"让我们结婚吧，你最好认真一点"，我就会不知所措。我的新羊毛制服经过适当的熨烫后，勉强让我可以在上海的社交圈中走动。但除此以外，身为上尉的我，甚至负担不起一间套房。我的母亲、弟弟及妹妹仍然住在重庆的山间破屋中，甚至没有自来水可用，更不要说每一层都有浴室了。"

然后，他开始讲自己选择人生道路的失败。1937年，他是南开大学电机系的二年级学生，听到日军入侵，不顾父亲的反对，毅然决定投笔从戎。

"抗战爆发后不久，沿海各处相继失陷，我即立意去从军。"

30年代，大学生当兵是一件极其稀有的事情。这种爱国热情当然值得肯定，可是从历史角度来看，他放弃工程师生涯，选择加入军队，等于选择了失败的人生。而且，毫不意外地，他不选择加入共产党。

"1938年，我个人反对延安是因为他们教的是游击战，并不合我的胃口。我觉得如果要当职业军人，就应该领导军队进攻。我甚至想当拿破仑。躲在暗处放冷箭，然后快速逃走，听起来可不光彩，不是我要做的事。"

讽刺的是，加入国民党军以后，他也没有上战场，而是被送到成都中央军校，大部分时间都在练习踢正步，等到三年后出来，抗日战争已经接近尾声。他作为军官被派到云南前线，可是日军临时放弃进攻云南，导致他连续几个月驻守在大山里，无所事事。这时，他开始体会到理想与现实的巨大差距。

"我们还停留在明朝的条件。如果我需要一头驴来驮负重物，我必须派士兵到村落里去找村长，在枪支的威胁下，他可能听从我们的差遣。至于邮政，要送一封信到邻近的省份，必须耗上一个月的时间。我必须慎选词汇，才能让村民听懂我说的话。"

"士兵穿着冬季的棉袄蜷缩身体入睡，用蚊帐、毛毯或帆布当被子，抓到什么就盖什么，甚至几个人合盖一床被。地板上则铺着稻草，这样的环境造就了虱子的天堂。"

"我们的兵士每月薪饷十二元，身为上尉的我，月薪也不过四十元。可是，山头上的土匪开出每支枪七千元的条件，而且保障携枪逃亡者的安全。......有些连队晚上把步枪锁起来，军官睡觉时把手枪放在枕头下。"

战争的最后阶段，黄仁宇的部队开赴缅甸，终于与日军正面作战了。可是，他在书中一笔带过那些"光辉经历"，比如，被日军狙击手击中大腿，差点丧命，或者给全国第一大报《大公报》当战地记者，后来出了一本《缅北之战》。详细写的，却是下面这样的事情：

"一大块生铁从炮壳剥落，飞落到身旁不远处，我才知道自己逃过一劫。我本能想捡起来当纪念品，却发现铁片滚烫难耐，手掌几乎长水泡。"

"一天晚上，自部队后方传来'卡碰'声，前方部队于是向我们还击。一片混乱中，后方部队也朝我们射击，机关枪及迫击炮此起彼落。为了避免被击中，我们尽量压低身体，浸泡在湿寒冰冷中。"

日军投降后，内战开始，他始终不受重用，最后还被怀疑可能叛变。调查表明他是清白的，但是他最终还是被强制退役。

"我不知道台北当局如何处理我的退役。我请成都中央军校的同班同学汪奉曾上校回台北时，帮我查查我在国防部的档案。他说我的退役完全合乎规定，记录上还添了备注：'该军官应永远不再委任或聘用'。"

既然成了平民，大陆和台湾都回不了，黄仁宇只好来到美国，以34岁的"高龄"重新进入大学读本科。

"时年34岁还是大学生的我，除了学费偶尔可以延后缴纳外，得不到任何单位的帮助，长期的工读生涯就成为很自然的结果。有一次，唐纳德·季林教授问我几个中国内战的问题，我那时在当电梯服务员。我对他说，我不介意回答他的问题，但我必须工作，他可能要上上下下电梯好几次。"

他有过各种各样的打工经历。

"我经历过各种工作形态：全职工作、兼职工作、一周上两天班、只在周末和学校放假日上班、完全停掉工作、重新申请等等，大部分是在餐饮业。"

"在餐厅当打杂小弟，必须穿上浆过的白制服，戴上顶端有个网子的白帽。店内有儿童时，收银员会按铃，我就冲上前去帮他们处理杯盘。我第一次做这件事时，一位年轻的妈妈对儿子说：'把盘子留着，只要给那个中国人就行了。'小孩好像听不懂，她又说：'艾瑞克，我告诉你，只要给那个中国小弟就行了！'我当时已年近四十，待在学校的时间多过其他人。不过我也找不到抱怨的原因，谁叫我做的工作就是打杂'小弟'呢。"

博士毕业后，依靠老师余英时的帮忙，他才在纽约州一所师范类大学找到了一个教职。可是，一所美国地方大学，会有多少学生对中国古代史的课程感兴趣呢？

"只有6到10名学生选我的课，一半以上消失得无影无踪，或是不定期来上课，我根本无法准备教材，不知该针对谁的水准来上课。负责任的学生向我抱怨，宿舍太过吵闹喧嚣，再也无法念书（，所以来上课）。懒惰的学生持续扰乱我上课，有一名学生已经缺席两星期，竟然在课堂上要我简述前两堂课的内容。如果不回答这种扰乱秩序的问题，只会弘扬我心胸偏狭的名声。"

"我已经养成习惯，只要学生连续缺席几次，我就设法联络他们。我的学生一开始就很少，可不能再丢掉任何一个。"

更糟糕的是，1979年，校方通知黄仁宇，他被解聘了。那时，他已经61岁了。

"当天晚上，妻子将消息告知我们的儿子。当时他只有11岁，还在念中学。在这个很小的大学城，人人都知道别人的举动及遭遇。直到今天，只要想到1979年3月27日那一天，我的儿子如何接受这个令人不快的消息，我就觉得很难过。儿子知道他的父亲已被解聘，而许多同学的父母却在大学里有杰出表现。有人的妈妈最近被选为系主任，有人的父亲筹组野外探险队，带学生去特殊景点，但他的父亲却被解聘了。他仍然坚持要我去参观他的赛跑大会和学校音乐会，但在心里一定也和父母一样难过。有些同学好奇地问他，你爸爸下一步要怎么办？我接到通知的数天后，邻家十岁男童丹尼走近在后院的我：'你要卖房子吗?'"

解聘以后，找不到工作。

"我没有办法再找到另一个职位，即使朋友们试着帮我忙，但没有人会雇用一个刚被解聘的六十多岁的人。"

生活水准急剧下降。

"我被解聘后，就没有找到工作，也没有申请到研究经费。目前，我的家庭支出大半依靠社会福利津贴，每个月500美元，我的妻子和儿子也可以各领450美元。此外，我每个月的教师年金300美元。这些钱让我们勉强维生，略微超过最低生活水平。我的版税收入可以用来缴税，有时还要动用我妻子的储蓄。我只要一听到热水器要更新，或是屋顶有破洞，心都会一阵抽痛。我们可以设法偶尔附近玩玩，但如果要去一次纽约，家庭预算就必须重新大幅更动。我每次定大笔出版品或买几本书时，就必须考虑财源。"

直到《万历十五年》出版，在中国引起轰动，黄仁宇的经济状况才开始逐步改善。自传也就写到这个地方。

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看了上面摘录，我们不禁要问，为什么黄仁宇只强调自己的人生失败，他想证明什么？

我联想到了《万历十五年》，里面一共写了六个人物----万历皇帝、申时行、张居正、海瑞、戚继光、李贽----他们也全部失败了。事实上，《万历十五年》的主题就是，中国作为一个整体的失败。它的结尾是这样的：

"当一个人口众多的国家，个人行动全凭儒家简单粗浅而又无法固定的原则所限制，而法律又缺乏创造性，则其社会发展的程度，必然受到限制。即便是宗旨善良，也不能补助技术之不及。1587年，是为万历十五年，丁亥次岁，表面上似乎是四海升平，无事可记，实际上我们的大明帝国却已经走到了它发展的尽头。在这个时候，皇帝的励精图治或者宴安耽乐，首辅的独裁或者调和，高级将领的富于创造或者习于苟安，文官的廉洁奉公或者贪污舞弊，思想家的极端进步或者绝对保守，最后的结果，都是无分善恶，统统不能在事业上取得有意义的发展，有的身败，有的名裂，还有的人则身败而兼名裂。

因此我们的故事只好在这里作悲剧性的结束。万历丁亥年的年鉴，是为历史上一部失败的总记录。"

仔细阅读这段话，"最后的结果，都是无分善恶，统统不能在事业上取得有意义的发展"，这就是说，失败是不可避免的。《万历十五年》的主题是，中国的失败不可避免；那么《黄河青山》的意思是不是说，黄仁宇个人的失败不可避免？两者之间有什么联系吗？

"我写回忆录不是为了自己，而是为了说明我的背景，为了特定的历史史观。"

显然，黄仁宇在用自传，解释他的历史观。

"在美国读书和打工时，我常被在中国的痛苦回忆所折磨，不时陷入沉思。后来当教师，拿着麦克风站在五百名大学生面前，无法立即解释：为何康有为失败了，孙中山失败了，袁世凯失败了，张作霖失败了，陈独秀失败了，蒋介石失败了，而毛泽东也失败了。为使我的讲课内容前后一致又有说服力，唯一的方法就是说，中国的问题大于上述人士努力的总和。中国文明将和西方文明融合的说法，是人类历史上空前的事件。上述不同阶段的失败必须被视为阶段的调试，以达成一致的终点。对我们这些有后见之识的人来说，这点很明显，但舞台上的演员看不到。"

这是黄仁宇在解释为什么他要写《万历十五年》，"中国的问题大于上述人士努力的总和。上述不同阶段的失败必须被视为阶段的调试，以达成一致的终点。"那么，推广到黄仁宇自己身上，是不是他在暗示，自己的各种失败大于努力的总和，而这些失败必须被视为对历史的阶段性调试，最终将到达一个更深远的终点？

"我开始领悟，为何我必须在生命中见识如此多的奇人异事，面临如此多的暴力。我恰巧出生在中国政治的最低点，以及人心惶惶的最高点。

我阅读的东西，听过的对话，在中国见证的事件，都只有在我迁居美国多年后才产生意义。由于离主体很远，又有够长的时间来发展后见之明，终于可以轮到我说，我懂了。"

黄仁宇是在说，他的个人失败，是20世纪中国遭受挫折的一种个体反映。

"以长期观点阅读中国现代历史时，就不会连连沮丧，反而会看到全本的戏剧在眼前开展。中国历史很可能即将融入世界历史，不但是空前的进展，而且是实质上的融和，不再缺乏希望与期许，纵使还会有挫败及暂时的逆转。"

如果你看到了历史的长期合理性，那么当你经历了种种失败，年老时回望自己人生，才能平静地接受命运，体会其中的必然，然后静静地等待隧道的尽头开始展现一丝曙光。这大概就是《黄河青山》的写作目的吧。

（完）

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2012年5月1日星期二

阮一峰的网络日志

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自适应网页设计（Responsive Web Design）

Posted: 30 Apr 2012 11:57 PM PDT

随着3G的普及，越来越多的人使用手机上网。

移动设备正超过桌面设备，成为访问互联网的最常见终端。于是，网页设计师不得不面对一个难题：如何才能在不同大小的设备上呈现同样的网页？

手机的屏幕比较小，宽度通常在600像素以下；PC的屏幕宽度，一般都在1000像素以上（目前主流宽度是1366×768），有的还达到了2000像素。同样的内容，要在大小迥异的屏幕上，都呈现出满意的效果，并不是一件容易的事。

很多网站的解决方法，是为不同的设备提供不同的网页，比如专门提供一个mobile版本，或者iPhone / iPad版本。这样做固然保证了效果，但是比较麻烦，同时要维护好几个版本，而且如果一个网站有多个portal（入口），会大大增加架构设计的复杂度。

于是，很早就有人设想，能不能"一次设计，普遍适用"，让同一张网页自动适应不同大小的屏幕，根据屏幕宽度，自动调整布局（layout）？

一、"自适应网页设计"的概念

2010年，Ethan Marcotte提出了"自适应网页设计"（Responsive Web Design）这个名词，指可以自动识别屏幕宽度、并做出相应调整的网页设计。

他制作了一个范例，里面是《福尔摩斯历险记》六个主人公的头像。如果屏幕宽度大于1300像素，则6张图片并排在一行。

如果屏幕宽度在600像素到1300像素之间，则6张图片分成两行。

如果屏幕宽度在400像素到600像素之间，则导航栏移到网页头部。

如果屏幕宽度在400像素以下，则6张图片分成三行。

mediaqueri.es上面有更多这样的例子。

这里还有一个测试小工具，可以在一张网页上，同时显示不同分辨率屏幕的测试效果，我推荐安装。

二、允许网页宽度自动调整

"自适应网页设计"到底是怎么做到的？其实并不难。

首先，在网页代码的头部，加入一行viewport元标签。

　　<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1" />

viewport是网页默认的宽度和高度，上面这行代码的意思是，网页宽度默认等于屏幕宽度（width=device-width），原始缩放比例（initial-scale=1）为1.0，即网页初始大小占屏幕面积的100%。

所有主流浏览器都支持这个设置，包括IE9。对于那些老式浏览器（主要是IE6、7、8），需要使用css3-mediaqueries.js。

　　<!--[if lt IE 9]>
　　　　<script src="http://css3-mediaqueries-js.googlecode.com/svn/trunk/css3-mediaqueries.js"></script>
　　<![endif]-->

三、不使用绝对宽度

由于网页会根据屏幕宽度调整布局，所以不能使用绝对宽度的布局，也不能使用具有绝对宽度的元素。这一条非常重要。

具体说，CSS代码不能指定像素宽度：

　　width:xxx px;

只能指定百分比宽度：

　　width: xx%;

或者

　　width:auto;

四、相对大小的字体

字体也不能使用绝对大小（px），而只能使用相对大小（em）。

　　body {
　　　　font: normal 100% Helvetica, Arial, sans-serif;
　　}

上面的代码指定，字体大小是页面默认大小的100%，即16像素。

　　h1 {
　　　　font-size: 1.5em;
　　}

然后，h1的大小是默认大小的1.5倍，即24像素（24/16=1.5）。

　　small {
　　　　font-size: 0.875em;
　　}

small元素的大小是默认大小的0.875倍，即14像素（14/16=0.875）。

五、流动布局（fluid grid）

"流动布局"的含义是，各个区块的位置都是浮动的，不是固定不变的。

　　.main {
　　　　float: right;
　　　　width: 70%;
　　}

　　.leftBar {
　　　　float: left;
　　　　width: 25%;
　　}

float的好处是，如果宽度太小，放不下两个元素，后面的元素会自动滚动到前面元素的下方，不会在水平方向overflow（溢出），避免了水平滚动条的出现。

另外，绝对定位（position: absolute）的使用，也要非常小心。

六、选择加载CSS

"自适应网页设计"的核心，就是CSS3引入的Media Query模块。

它的意思就是，自动探测屏幕宽度，然后加载相应的CSS文件。

　　<link rel="stylesheet" type="text/css"
　　　　media="screen and (max-device-width: 400px)"
　　　　href="tinyScreen.css" />

上面的代码意思是，如果屏幕宽度小于400像素（max-device-width: 400px），就加载tinyScreen.css文件。

　　<link rel="stylesheet" type="text/css"
　　　　media="screen and (min-width: 400px) and (max-device-width: 600px)"
　　　　href="smallScreen.css" />

如果屏幕宽度在400像素到600像素之间，则加载smallScreen.css文件。

除了用html标签加载CSS文件，还可以在现有CSS文件中加载。

　　@import url("tinyScreen.css") screen and (max-device-width: 400px);

七、CSS的@media规则

同一个CSS文件中，也可以根据不同的屏幕分辨率，选择应用不同的CSS规则。

　　@media screen and (max-device-width: 400px) {

　　　　.column {
　　　　　　float: none;
　　　　　　width:auto;
　　　　}

　　　　#sidebar {
　　　　　　display:none;
　　　　}

　　}

上面的代码意思是，如果屏幕宽度小于400像素，则column块取消浮动（float:none）、宽度自动调节（width:auto），sidebar块不显示（display:none）。

八、图片的自适应（fluid image）

除了布局和文本，"自适应网页设计"还必须实现图片的自动缩放。

这只要一行CSS代码：

　　img { max-width: 100%;}

这行代码对于大多数嵌入网页的视频也有效，所以可以写成：

　　img, object { max-width: 100%;}

老版本的IE不支持max-width，所以只好写成：

　　img { width: 100%; }

此外，windows平台缩放图片时，可能出现图像失真现象。这时，可以尝试使用IE的专有命令：

　　img { -ms-interpolation-mode: bicubic; }

或者，Ethan Marcotte的imgSizer.js。

　　addLoadEvent(function() {

　　　　var imgs = document.getElementById("content").getElementsByTagName("img");

　　　　imgSizer.collate(imgs);

　　});

不过，有条件的话，最好还是根据不同大小的屏幕，加载不同分辨率的图片。有很多方法可以做到这一条，服务器端和客户端都可以实现。

（完）

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