从 IP over 鸽子到 TCP 的适应性

RFC1149 展示了一种用信鸽传输 IP 数据报的方法。类似的方法很容易想到，一张纸，一支笔，一只鸽子：

• IP 数据报通过 tun 网卡被应用程序打印在屏幕并被 b64 编码后抄写在纸上；
• 写满 b64 编码的纸和笔一起绑在鸽子腿上放走(有电脑不一定有笔)；
• 鸽子到达目的地后拆开纸笔，输入应用程序后通过 tun 网卡接收；

RFC6214 将信鸽搬到了 IPv6 网络。以下是 wiki 的一个例子：以鸟类为载体的 IP 协议。

除了信鸽之外，三轮车，陌生人都可做 IP 数据报传输载体，这就是 TCP/IP 的核心特征之一，可利用一切既有可传输载体进行传输，不关注底层具体特征，或许它们完全可靠，但它们也可能完全不可靠，会丢，会乱，或许他们会尽力而为，取决于你支付给他们的好处。

传递一个 IP 数据报是如此简单随意，若加上可靠，保序的约束，事情会复杂些，但不会发散，这不单单是用信鸽传输 TCP 流，而是一段真实的历史，而 TCP/IP 协议的发展则是这段历史在互联网上的重复。

可靠传输在古代并不容易，平民没权使用驿站，寄送重要信件为了回执确认，一般会选择类似以下两种方法：

• 有条件的使用信鸽送信，收信方放回另一只寻址发送方的鸽子带上回执；
• 普通人委托常年往返或路过收信方的行商，收信方等到此人返程时捎带回执；

无论哪种方式，发信人总期待能在预期时间内收到回执，他知道鸽子一天飞多远，也知道熟人什么时候归来，虽然鸽子或被委托人的具体路线和路上行为并不固定，但大体上归来时间还是可以估算，一旦超过最长容忍期，发件人定会认为出事了。

这故事描述了 TCP 的全部标准行为，延迟 ACK，捎带 ACK，RTT 计算，超时重传。在传输介质笨重昂贵且不可靠的年代，内容要适应技术，因此，古代文字也和 TCP 协议时代的 telnet，Unix shell(ab, bc, cd, df, fg …) 一样，惜字如金。

为理解 TCP，同时为了展示以启山林的 TCP 时代的筚路蓝缕，要深入看一下古代竹简。

简单来说，古代竹简书既没有现代意义上的封面，页码，也没有索引，但它们通过物理结构和文本内在逻辑解决了顺序问题。单竹片为 “简”，编绳贯连为 “册”(如 ‘韦编三绝’)，以最后一根简为轴，卷起来就是 “一卷”。

一旦用绳子编连好，文章的天然顺序就被物理地固定下来，阅读时从右向左，从上向下展开卷轴，就是自然顺序，若编绳断裂，顺序就会乱，如韦编三绝的故事，事实上编绳很容易断，如何从断裂的片段恢复成册就必须要考虑。

类似 MTU 的约束，由于竹简很重，限于手持和运输，一部大书需分多册，就需要在多册间标记册间顺序，卷轴上挂标签(一二三甲乙丙子丑寅…或卦象)看来最自然，但考虑到上述提到的编绳断裂后的重组，大量采用的却是 “文本内在连贯法”，要么用上下文衔接，例如编年，要么使用篇次，章回，例如 “XX第一”，“XX第二” 而不像当代目录那般任意，即顺序要含在内容中，老师傅凭记忆相承，不光传授书名篇次，还传授它摆在什么位置。

这简直跟 TCP 一模一样，TCP 靠序列号编排顺序，每个 TCP 段即一 “册”，传输中的 TCP 报文为 “帙” 的一 “卷”，接收端靠序列号做 “篇次” 恢复其位置，由于竹简书可能会被以任意方式运输，不限于用鹰(信鸽带不动)，牛车，人力，那么遇到的问题和上述送信的问题一致，可靠性处理也将一致，这背景在 1970 年代在 arpanet 上被重构，就是 TCP 诞生的背景。

TCP 为什么是现在这个样子，都在历史中。随信息传播技术从竹简到纸书卷，封面书皮包裹着书页，这其实就是一个封装的过程，所谓 packetization 的概念我也经常提到，内容被解放了，很少有目录以篇次做索引了，取而代之的是封面上的卷 1，卷 2，上中下等此类。只要对书卷编号写在封面书皮上，不必对内容编号了。

遗憾的是，TCP 本身始终没有做 packetization，TCP 头甚至没有 length 字段，TCP 始终是竹简，TCP 将 packetization 分离给了 IP，这就是 TCP/IP。这对后续的传输协议设计带来了很大的影响，如果传输协议本身不做 packetization 将难以实现高性能，如果做了 packetization 则与 IP 冗余并降低了载荷率，这意味着特别是设计数据中心 transport 时，需要在二者间取舍。

无论线上还是线下，从信息存储，传输的根本理解协议设计才能看清全局，我们处理信息的存储和传输远不止从互联网时代才开始，我们已经迭代了成千上万年。

文言文作为古书面语诉诸昂贵且落后的存储和传输技术，决定了文言文的简短，而古文体则有便于常见的誊写，运输后乱序重组的意味，技术落后时，内容要适应技术。

随着造纸，印刷和运输技术的发展，封装内容的容器出现，内容被解放，同样的内容以精装，简装，连载等不同形式初版分发，技术发展了，技术服务内容。

始终不变的是内容，迭代的是技术。

若乱序恢复成本低了，就没有篇次，章回的必要了，存储运输成本低了，也不必再惜字如金，分卷长篇小说，线性叙事，连载，边受反馈边写的形式就开始流行。可靠运输依然需要回执，但回执成本低了。

线上总是和线下同步，对于互联网本身协议的发展也类似，早期的纯文本信息逐渐过渡到超文本信息，图片，视频，在线电影，短视频开始流行。

技术越发达，内容越灵活，技术越发达，信息越碎片，线上短视频流行前，线下的书早就变薄了，这里面的辩证很有趣，线上完全与线下同步：

• 贮藏，运输技术越落后，书卷越厚，技术的发展没有让书更厚，反而更薄；
• 存储，传输技术越落后，下载越多，技术的发展让下载更少，online 更多；

这很容易解释，信息越不易得，越有存储欲望，当信息易得，越是即时消费，越多越碎，但它蕴含的 “稀缺会被技术稀释” 的道理更值得深思。

令人惊叹的是，1970 年代的 TCP 迄今发展近 50 年，TCP 竟可适应 50 年的技术迭代，其核心就在于 TCP 是一个最小化悲观假设协议，它立足于类似古代平民送信的条件下完成传输，可靠，保序，能用，不做任何额外假设。

回顾平民送信，所谓悲观假设，即不可靠，会丢，会乱，资源受限，全是否定贬义，这是真正的最小集。最坏情况下，TCP 将这些否定贬义全部覆盖只满足可用性，可适应 1kbps 链路，最好情况下，由于没做任何肯定褒义假设，TCP 便什么都不用做，只要简单 batch(LRO，Big TCP) 即可应对 200Gbps+ 网络。

悲观假设是 TCP 适应性的根源。颇哲学的说法是，从最悲观的开始持续做减法，避免在任何乐观假设被违背时再做加法，过度满足时却又成了累赘，这是一种工程智慧。悲观假设，尽力而为，这也是 TCP/IP 整体的哲学，正是它促使了 TCP/IP 的成功。
TCP/IP 的成功并非单例，因为它的现实模板正是我们的现实世界，现实从悲观的假设开始，但这些假设正在被科技的发展一个个突破，或许文明的进程正是一个不断做减法的过程，世界不断变平坦，可观测。

写代码时，想象生活中同样的事怎么解决，代码就怎么写，几千年演化的范式不会错，把它搬到线上。

牛奶很贵，经理拧盖时不小心把牛奶撒在了邻座工人的裤子上，工人会喝掉裤子上的牛奶吗？如何评价一勺 20 万块钱的鱼子酱撒在了经理 8 万块钱的西裤上。

浙江温州皮鞋湿，下雨进水不会胖。