今天的因特網(wǎng)無疑是有史以來由人類創(chuàng)造的、精心設(shè)計(jì)的最大系統(tǒng)、該系統(tǒng)由數(shù)以千計(jì)的計(jì)算機(jī)設(shè)備（計(jì)算機(jī)、平板電腦、智能手機(jī)）彼此相互連接構(gòu)成，并且還有一批與因特網(wǎng)相互連接的物品比如游戲機(jī)、監(jiān)控系統(tǒng)、汽車、醫(yī)療設(shè)備、智能眼鏡、手表、運(yùn)動(dòng)手環(huán)等，隨著5G時(shí)代的到來，萬物互聯(lián)也越來越稱為可能，這里推薦一下 尤瓦爾·赫拉利 的《未來簡史》，這個(gè)人的格局很高，他書中描述的未來也越來越成為現(xiàn)實(shí)，他寫的文字能讓你感覺到你更想變?yōu)橛?jì)算機(jī)世界里的一片硅片。

但是，面對(duì)互聯(lián)網(wǎng)如此巨大且迅速的變化，我們能做些什么？我在地鐵站等車的時(shí)候經(jīng)常被地鐵廣告洗腦，鼓吹人工智能發(fā)展的多么牛逼，鼓吹大家都成為人工智能的高端型人才，我不能否認(rèn)這個(gè)操作，但是我認(rèn)為人工智能并不適合每個(gè)人，而且人工智能需要的技術(shù)和知識(shí)儲(chǔ)備是巨大的，所以，與其憧憬成為人工智能的高端型人才，不如把眼下的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)好，你的未來才會(huì)有更多的可能性。畢竟，一切計(jì)算力發(fā)展的源頭都是計(jì)算機(jī)，也可以說現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)一切的衍生物都是計(jì)算機(jī)的兒子。

說到計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)，就不得不提計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，就像人長大后是需要和外界進(jìn)行交流一樣，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也是計(jì)算機(jī)彼此通信的必要條件。如果計(jì)算機(jī)的創(chuàng)造好比新中國成立，那么計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)就相當(dāng)于是改革開放。并且計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是每個(gè)軟件工程師必須要學(xué)好的一門知識(shí)。扯了這么多，下面開始進(jìn)入正題，一展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的宏圖。

首先來聊一下因特網(wǎng)是什么，wiki 對(duì)它的定義是：因特網(wǎng)是一個(gè)全球范圍的互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，它使用 TCP/IP 協(xié)議簇來鏈接全世界的設(shè)備。我們可以從兩個(gè)方面來描述一下因特網(wǎng)

• 我們描述因特網(wǎng)可以通過基本硬件和軟件組件來進(jìn)行描述
• 我們能夠根據(jù)為分布式應(yīng)用提供服務(wù)的聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施來描述因特網(wǎng)

我們先從第一條描述開始

因特網(wǎng)是一個(gè)世界范圍的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。說到因特網(wǎng)的構(gòu)成，就不得不提構(gòu)成因特網(wǎng)的組件是什么，還記得我們開頭提到的因特網(wǎng)設(shè)備嗎？智能手機(jī)、平板電腦，智能電視，智能家居，游戲機(jī)，手表，汽車，眼鏡，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這些構(gòu)件在因特網(wǎng)中有個(gè)專門的術(shù)語，所有的這些設(shè)備都被稱為主機(jī)(host)或者端系統(tǒng)(end system)，一提到主機(jī)你是不是想到的是計(jì)算機(jī)的主機(jī)？這兩個(gè)主機(jī)的領(lǐng)域雖然不同，但是它們的作用是相同的，都是系統(tǒng)的大腦。據(jù)保守性評(píng)估，2015年已經(jīng)有大約50億臺(tái)設(shè)備接入了因特網(wǎng)。而到了2020年這個(gè)數(shù)字將會(huì)變?yōu)?50億。

那么這些主機(jī)或者端系統(tǒng)之間是如何進(jìn)行通信的呢？實(shí)際上，端系統(tǒng)通過通信鏈路(communication link)和分組交換機(jī)(packet switch) 連接到一起。

通信鏈路：指的是因特網(wǎng)中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的物理通道。通信鏈路的傳輸介質(zhì)有雙絞線、光纖 和 微波

分組交換機(jī)：網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，它主要包括三個(gè)基本部分：交換單元、接口單元和控制單元。

不同的鏈路能夠以不同的速率進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)，稱為鏈路的傳輸速率(transmission type) ，以 比特/秒(bit/s,或 bps)進(jìn)行度量。當(dāng)一臺(tái)端系統(tǒng)要向另一臺(tái)端系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端系統(tǒng)將數(shù)據(jù)分段，并為每段加上首部字節(jié)。由此形成的信息包用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的術(shù)語稱為分組(packet)，這個(gè)分組的概念非常重要，以后我們會(huì)經(jīng)常提到。這些分組通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到目的端系統(tǒng)，在那里被裝配成初始數(shù)據(jù)。

分組交換機(jī)從它的一條入通信鏈路接收到達(dá)的分組，并從它的一條出通信鏈路轉(zhuǎn)發(fā)該分組。分組交換機(jī)的種類有很多種，最著名最常見的分組交換機(jī)就是路由器(router) 和 鏈路層交換機(jī)(link-layer switch)，一個(gè)分組所經(jīng)歷的一系列通信鏈路和分組交換機(jī)稱為通過該網(wǎng)絡(luò)的路徑(route 或者 path)。

上面講述的名詞肯能比較晦澀，如果你不是很理解的話，就可以把分組在交換網(wǎng)絡(luò)中的傳輸比作是 運(yùn)輸車在高速公路上的運(yùn)輸，分組類似于卡車，通信鏈路類似于高速公路，分組交換機(jī)類似于交叉口，端系統(tǒng)類似于建筑物，就像卡車需要從某一建筑物的起點(diǎn)經(jīng)過高速公路和交叉口到達(dá)另外一個(gè)建筑物的過程。就像卡車需要選取一條路進(jìn)行運(yùn)輸一樣，分組也選取計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一條路徑前行。

端系統(tǒng)通過因特網(wǎng)服務(wù)提供商(Internet Service Provider,ISP) 接入因特網(wǎng)，包括如本地電纜或電話公司那樣的住宅區(qū) ISP、公司 ISP、大學(xué) ISP，在機(jī)場(chǎng)、咖啡館或者公共場(chǎng)所所提供的 WiFi 接入的 ISP，以及為智能手機(jī)或者其他設(shè)備提供移動(dòng)接入的蜂窩數(shù)據(jù)。

我們國家的 ISP 主要有三大基礎(chǔ)運(yùn)營商，中國電信、中國移動(dòng)和中國聯(lián)通。

端系統(tǒng)、分組交換機(jī)和其他因特網(wǎng)部件都要運(yùn)行一系列的 協(xié)議(protocol)，這些協(xié)議控制因特網(wǎng)中信息的接收和發(fā)送。其中 TCP和 IP 協(xié)議是因特網(wǎng)中最重要的兩個(gè)協(xié)議。IP協(xié)議定義了在路由器和端系統(tǒng)之間發(fā)送和接收的分組格式。因特網(wǎng)中的協(xié)議統(tǒng)稱為TCP/IP，而不單單指的是TCP 和 IP 兩個(gè)協(xié)議。

那么這些協(xié)議是由誰制定的呢？實(shí)際上，這些因特網(wǎng)協(xié)議或者稱為因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)是由因特網(wǎng)工程任務(wù)組(Internet Engineering Task Force)

上面我們描述的因特網(wǎng)是從硬件和軟件層面進(jìn)行說明的，除此之外，我們還可以通過為分布式應(yīng)用提供服務(wù)的聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施來描述因特網(wǎng)，這個(gè)概念比較抽象，我們還是舉例子說明一下。除了傳統(tǒng)應(yīng)用程序就像是電子郵件和web 沖浪外，因特網(wǎng)應(yīng)用還包括智能手機(jī)和平板應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序中又包括像是即時(shí)通訊、來自云的音樂流、電影和電視流、在線社交網(wǎng)絡(luò)、視頻會(huì)議、多人游戲和基于位置的推薦系統(tǒng)。因?yàn)檫@些應(yīng)用程序涉及多個(gè)相互交換的端系統(tǒng)，所以這些應(yīng)用被稱為分布式應(yīng)用程序。重要的是，因特網(wǎng)應(yīng)用程序運(yùn)行在端系統(tǒng)上，而不是運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)核心的分組交換機(jī)中。

我們來深入的探究一下，因?yàn)閼?yīng)用程序可能會(huì)運(yùn)行在端系統(tǒng)上，所以你需要編寫使其運(yùn)行在端系統(tǒng)上的程序，你可能會(huì)使用 C、Java、Python 來編寫?，F(xiàn)在，因?yàn)槟汩_發(fā)了一個(gè)分布式應(yīng)用程序，這個(gè)程序運(yùn)行在不同的端系統(tǒng)需要彼此發(fā)送消息。此時(shí)我們遇見一個(gè)核心問題，那就是一個(gè)運(yùn)行在端系統(tǒng)的應(yīng)用程序如何讓其他運(yùn)行在端系統(tǒng)的應(yīng)用程序收發(fā)數(shù)據(jù)呢？

接入因特網(wǎng)的端系統(tǒng)提供了一個(gè)套接字接口(socket Interface)用于和其他端系統(tǒng)的應(yīng)用程序收發(fā)數(shù)據(jù)。這個(gè)因特網(wǎng)套接字是應(yīng)用程序必須要遵守的約定。

既然我們已經(jīng)對(duì)因特網(wǎng)有了一點(diǎn)概念了，下面我們就來探討一下因特網(wǎng)又一個(gè)很重要的概念那就是協(xié)議，協(xié)議就相當(dāng)于是人類活動(dòng)所遵守的約定。

理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議最簡單的方式就是把它抽象為我們的生活，因?yàn)槲覀內(nèi)祟悷o時(shí)無刻都在執(zhí)行協(xié)議?？紤]一下當(dāng)你想向其他人詢問當(dāng)前時(shí)間的時(shí)候你會(huì)怎樣做？下面是一個(gè)典型的詢問方式

上圖是一個(gè)男女雙方都比較友好的對(duì)話，那么假如女方回答:'請(qǐng)不要煩我'，或者說我不會(huì)說中文等等類似不合時(shí)宜的回答造成雙方不再對(duì)話，那么此時(shí)就會(huì)造成中斷。通常情況下，發(fā)問者就會(huì)放棄繼續(xù)詢問。那么造成上述中斷的原因是什么呢？是不是男女雙方?jīng)]有就詢問時(shí)間這個(gè)話題達(dá)成一致呢？也就是說，協(xié)議最重要的一點(diǎn)就是為了完成一項(xiàng)工作，需要兩個(gè)(或多個(gè))通信實(shí)體遵守相同的協(xié)議。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議非常類似于人類協(xié)議，除了通信雙方由人類變?yōu)闃酚?jì)算機(jī)載體，哦，協(xié)議也會(huì)不一樣。以大家熟悉的一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為例，考慮當(dāng)你向一個(gè) Web 服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求時(shí)(即你在 Web 瀏覽器中鍵入一個(gè) Web 頁面的 URL)所發(fā)生的情況。

首先，你的計(jì)算機(jī)會(huì)向 Web 服務(wù)器發(fā)送一條連接請(qǐng)求報(bào)文，并等待該服務(wù)器的響應(yīng)，等到服務(wù)器發(fā)送響應(yīng)到計(jì)算機(jī)之后，計(jì)算機(jī)會(huì)重新發(fā)送一條 GET 請(qǐng)求報(bào)文到服務(wù)器，最后，Web 服務(wù)器向計(jì)算機(jī)返回該 Web 頁面(文件)。

根據(jù)上面兩個(gè)例子你能給的出協(xié)議的定義了嗎？也許下面這個(gè)定義會(huì)比較準(zhǔn)確呢

協(xié)議（protocol）定義了在兩個(gè)或多個(gè)通信實(shí)體之間交換報(bào)文的格式和順序，以及報(bào)文發(fā)送和/或接受一條報(bào)文或其他事件所采取的動(dòng)作。

因特網(wǎng)廣泛的采取了各種各樣的協(xié)議，不同的協(xié)議用于完成不同的通信任務(wù)。掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域知識(shí)的過程就是理解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的構(gòu)成、原理和工作方式的過程。

回想上一節(jié)中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的術(shù)語，通常把與因特網(wǎng)相連的計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備稱為端系統(tǒng)。

如上圖所示，因?yàn)樗鼈兾挥谝蛱鼐W(wǎng)的邊緣，故而被稱為端系統(tǒng)。因特網(wǎng)的端系統(tǒng)包括了桌面計(jì)算機(jī)（桌面PC、Mac 和 Linux 設(shè)備）、服務(wù)器（Web 和電子郵件服務(wù)器）和移動(dòng)計(jì)算機(jī)（便攜機(jī)、智能手機(jī)和平板電腦）。

端系統(tǒng)也稱為主機(jī)，即端系統(tǒng) = 主機(jī)。后面一說主機(jī)也就指的就是端系統(tǒng)。主機(jī)進(jìn)一步也可以劃為兩類：客戶(client) 和 服務(wù)器(server)。客戶通常是桌面 PC，移動(dòng) PC 和 智能手機(jī)等，而服務(wù)器通常是更為強(qiáng)大的機(jī)器，用于存儲(chǔ)和發(fā)布 Web 頁面、流視頻、中繼電子郵件等。

考慮了位于網(wǎng)絡(luò)邊緣的應(yīng)用程序和端系統(tǒng)后，我們接下來考慮一下接入網(wǎng)，接入網(wǎng)指的是將端系統(tǒng)物理鏈接到邊緣路由器(edge router)的網(wǎng)絡(luò)。邊緣路由器指的是端系統(tǒng)到任何其他遠(yuǎn)程端系統(tǒng)的路徑上的第一臺(tái)路由器。

DSL

我們一般家庭最常用的接入方式就是數(shù)字用戶線(Digital Subscriber Line) 和 電纜。住戶通常從提供本地電話接入的本地電話公司處獲得 DSL 因特網(wǎng)接入。

先來看一下這幅圖片吧，DSL 調(diào)制解調(diào)器是允許你的計(jì)算機(jī)通過 DSL 連接與 ISP 進(jìn)行通信的硬件設(shè)備。每個(gè)用于的 DSL 調(diào)制解調(diào)器使用現(xiàn)有的電話線(雙絞銅線)與位于電話公司的本地中心局(CO) 中的數(shù)字用戶線接入復(fù)用器(DSLAM) 交換數(shù)據(jù)。

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，上游是指可以將數(shù)據(jù)從客戶端傳遞到服務(wù)器(上載)的方向，上游的速度非常寶貴。下游是指從網(wǎng)絡(luò)提供商發(fā)送給客戶的數(shù)據(jù)。

上圖中有三條電話線，它們使用不同的頻率進(jìn)行編碼

• 高速下載通道，用于處理 50KHz - 1MHz的頻段
• 中速上傳通道，用于處理 4KHz - 50KHz的頻段
• 普通的雙向電話信道，位于 0 到 4KHz的頻段

這種方法使得單根 DSL 線路看起來像擁有三根一樣，因此一個(gè)電話通道和一個(gè)因特網(wǎng)連接能夠共享 DSL 鏈路，在用戶的一側(cè)，一個(gè)分配器把到達(dá)家庭的數(shù)據(jù)信號(hào)和電話信號(hào)分開，并將數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)給 DSL 調(diào)制解調(diào)器。在服務(wù)提供商一側(cè)，在中心局中，DSLAM 把數(shù)據(jù)信號(hào)和電話信號(hào)分隔開，并將數(shù)字信號(hào)發(fā)送給因特網(wǎng)。數(shù)百上千的家庭與一個(gè) DSLAM 相連。

DSL 中定義了多個(gè)傳輸速率，DSL 的傳輸速率由服務(wù)提供商來決定的，根據(jù)價(jià)位的的不同，會(huì)有不同的傳輸速率，并且實(shí)際的上傳下載速率要比理論上的速率要慢很多，比如我家是 50M 光纖，實(shí)際也就是 30M 這樣。

電纜

DSL 利用電話公司現(xiàn)有的本地電話基礎(chǔ)設(shè)施，而 電纜因特網(wǎng)接入(cable Internet access) 利用了有線電視公司現(xiàn)有的有線電視基礎(chǔ)設(shè)施。用戶從有線電視公司獲得了電纜因特網(wǎng)接入。如下圖所示

這種接入方式使用了同軸電纜和 光纖兩種接入方式，因此被稱為混合光纖同軸接入系統(tǒng)。

電纜因特網(wǎng)接入需要特殊的調(diào)制解調(diào)器，這種調(diào)制解調(diào)器稱為電纜調(diào)制解調(diào)器(cable modem)。和 DSL 相似，電纜調(diào)制解調(diào)器通常也是一個(gè)外部設(shè)備，通過一個(gè)以太網(wǎng)端口連接到家庭 PC，在電纜的頭部具有和 DSLAM 相似的功能，即將來自許多下游用戶中的電纜調(diào)制解調(diào)器發(fā)送的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。

電纜因特網(wǎng)接入的一個(gè)重要特征是共享廣播媒體，由頭發(fā)送的每個(gè)分組向下行經(jīng)每條鏈路到每個(gè)家庭；每個(gè)家庭發(fā)送的每個(gè)分組經(jīng)上行信道向頭部傳輸。因此，如果幾個(gè)用戶同時(shí)經(jīng)下行信道下載一個(gè)視頻文件，每個(gè)用戶接受視頻文件的實(shí)際速率將大大低于電纜總計(jì)的下行速率。

光纖

DSL 和 電纜網(wǎng)絡(luò)在3年前還是提供網(wǎng)絡(luò)接入的主流，但是現(xiàn)在卻有一種更高速的新興技術(shù)是光纖到戶(FTTH)。最簡單的光線分布網(wǎng)絡(luò)稱為直接光纖，從本地中心局到每戶都設(shè)置一根光纖。還有一種是從本地中心局拉出來的光纖被每個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)共享，光纖部署靠近用戶的位置才會(huì)分為光纖網(wǎng)絡(luò)為每個(gè)家庭接入。

光纖分布體系結(jié)構(gòu)就值得是光纖遍布的光纖網(wǎng)絡(luò)，分為兩種：主動(dòng)光纖網(wǎng)絡(luò)(AON)和 被動(dòng)光纖網(wǎng)絡(luò)(PON)，AON 的本質(zhì)是交換因特網(wǎng)，這個(gè)比較復(fù)雜，后面的文章會(huì)進(jìn)行介紹，這里我們先介紹一下被動(dòng)光纖網(wǎng)絡(luò) PON，下面是 PON 的因特網(wǎng)接入圖

上圖顯示了使用 PON 分布體系結(jié)構(gòu)的光纖網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)家庭具有一個(gè)光纖網(wǎng)絡(luò)端連接器(Optical Network Terminator, ONT)，它由臨近的光纖分配器進(jìn)行分配。中心局有一個(gè)光纖線路端連接器(Optical Line Terminator, OLT)。 OLT 提供了光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，經(jīng)本地電話公司路由器與因特網(wǎng)相連。在每個(gè)家庭中，通常使用路由器與 ONT 相連，并經(jīng)過這臺(tái)家庭路由器接入因特網(wǎng)。

光纖有潛力提供每秒千兆比特范圍的因特網(wǎng)接入速率，然而，服務(wù)提供商根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率來收費(fèi)，較高的速率當(dāng)然花費(fèi)更多。

在公司和大學(xué)校園以及越來越多的家庭環(huán)境中，使用局域網(wǎng)(LAN)將端系統(tǒng)連接到邊緣路由器。盡管有許多不同類型的局域網(wǎng)技術(shù)，但是以太網(wǎng)是目前為止公司、大學(xué)和家庭網(wǎng)絡(luò)中用的最為流行的接入技術(shù)。

以太網(wǎng)

以太網(wǎng)是一種連接局域網(wǎng)的傳統(tǒng)技術(shù)，它能夠使設(shè)備通過協(xié)議(一組規(guī)則或通用網(wǎng)絡(luò)語言)相互通信，以太網(wǎng)的接入設(shè)備可以相互識(shí)別對(duì)方。

我之前一直想了解以太網(wǎng)是怎樣工作的，但是一直沒有細(xì)致的了解，現(xiàn)在就來挖一下以太網(wǎng)的工作流程！下面是以太網(wǎng)的接入過程

之前的以太網(wǎng)用戶使用雙絞銅線與一臺(tái)以太網(wǎng)交換機(jī)相連，以太網(wǎng)交換機(jī)或這樣相連的交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)，則再與更大的因特網(wǎng)相連。使用以太網(wǎng)接入，用戶通常以 100 Mbps 或 1 Gbps 速率接入以太網(wǎng)交換機(jī)，而服務(wù)器可能具有 1 Gbps 甚至 10 Gbps 的接入速率。

而最新的以太網(wǎng)用戶可以使用雙絞線和光纖線路以及交換機(jī)接入。以太網(wǎng)傳輸速率從 2.94 Mbit/s 提高到最新的 400 Gbit/s 。

有線和無線

在往下進(jìn)行前，需要先討論一下有線和無線的關(guān)系

有線 顧名思義就是使用電纜或者物理介質(zhì)組成的，而有線網(wǎng)絡(luò)是使用有線把電信號(hào)從一端傳輸?shù)搅硪欢说木W(wǎng)絡(luò)。通常在有線網(wǎng)絡(luò)中，使用 T1線，電纜解調(diào)器或任何其他方式使用 Internet 連接。

無線 指的是由電磁波(即 EM 波)或紅外波組成的介質(zhì)。所有的無線設(shè)備都帶有天線或者傳感器。典型的無線設(shè)備包括蜂窩移動(dòng)設(shè)備，無線傳感器，電視遙控器，帶有 WLAN 的筆記本電腦。無線網(wǎng)絡(luò)不使用電線 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

它們之間的差別如下

技術(shù)指標(biāo)有線網(wǎng)絡(luò)無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作速度更高相比有線網(wǎng)絡(luò)要低，但是先進(jìn)的無線技術(shù)（例如LTE，LTE-A和WLAN-11ad）將有可能實(shí)現(xiàn)與有線網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)?shù)乃俣认到y(tǒng)帶寬高低，因?yàn)轭l譜是非常稀缺的資源成本更少，因?yàn)殡娎|不貴無線訂戶站，無線路由器，無線接入點(diǎn)和適配器價(jià)格昂貴安裝有線網(wǎng)絡(luò)安裝麻煩，需要更多時(shí)間無線網(wǎng)絡(luò)安裝簡便，所需時(shí)間更少流動(dòng)性受限制，因?yàn)樗谟芯€網(wǎng)絡(luò)連接的系統(tǒng)所覆蓋的區(qū)域中運(yùn)行沒有限制，因?yàn)樗谡麄€(gè)無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)運(yùn)行傳輸介質(zhì)銅線，光纜，以太網(wǎng)電磁波或無線電波或紅外線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍擴(kuò)展需要集線器和交換機(jī)來擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍相互連接的無線基站覆蓋了更多區(qū)域。應(yīng)用領(lǐng)域局域網(wǎng)（以太網(wǎng)），城域網(wǎng)WLAN，WPAN（Zigbee，藍(lán)牙），紅外，蜂窩（GSM，CDMA，LTE）信道干擾和信號(hào)功率損耗干擾較小，因?yàn)橐粋€(gè)有線網(wǎng)絡(luò)不會(huì)影響另一有線網(wǎng)絡(luò)由于無線發(fā)射器和接收器之間的障礙（例如天氣條件，墻壁反射等），干擾會(huì)更高。QoS（服務(wù)質(zhì)量）更好由于抖動(dòng)值高和連接設(shè)置延遲而導(dǎo)致的性能較差可靠性與無線同類產(chǎn)品相比，具有較高的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槎嗄暌詠碛捎谟芯€技術(shù)的存在，制成的電纜具有更高的性能。合理高，這是由于路由器故障會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

WiFi

如果你配置過網(wǎng)絡(luò)，那你一定見過 WLAN(Wireless LAN) 無線計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它使用無線通信連接兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備，用來形成一個(gè) LAN。

現(xiàn)在，越來越多的人通過智能手機(jī)、平板電腦和其他物品無線接入因特網(wǎng)?；?IEEE 802.11 技術(shù)的無線 LAN 接入，更通俗的稱為 WiFi，現(xiàn)在WiFi 幾乎無處不在，如大學(xué)、商業(yè)辦公室、咖啡廳、機(jī)場(chǎng)、家庭甚至是在飛機(jī)上。

iPhone 和 安卓等設(shè)備越來越多的用于在移動(dòng)中發(fā)信息、在社交網(wǎng)絡(luò)中分享照片、觀看視頻和播放音樂等。這些設(shè)備應(yīng)用了與蜂窩移動(dòng)電話相同的無線基礎(chǔ)設(shè)施，通過蜂窩網(wǎng)提供商運(yùn)營的基站來發(fā)送和接收分組。與 WiFi 不用的是，蜂窩網(wǎng)提供的范圍要比 WiFi 大太多了。

下面是使用 3G 無線技術(shù)進(jìn)行接入的示意圖

電信公司在第三代無線技術(shù)中進(jìn)行了大量的投資，3G 為分組交換廣域無線因特網(wǎng)接入提供了超過 1Mbps 的速率。甚至更高速率的廣域接入即第四代 4G 廣域無線網(wǎng)絡(luò)也已經(jīng)被部署了(咳咳，我們國家已經(jīng)馬上5G 了謝謝)。LTE(Long-Term Evolution) 來源于 3G 技術(shù)，它能夠取得超過 10Mbps 的速率。

在前面的內(nèi)容中，我們描述了互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)，那么要進(jìn)行這些互聯(lián)網(wǎng)必然是少不了傳輸媒介的，那么你考慮一下這個(gè)發(fā)送過程，一個(gè)比特?cái)?shù)據(jù)包從一個(gè)端系統(tǒng)開始傳輸，經(jīng)過一系列的鏈路和路由器，從而到達(dá)另外一個(gè)端系統(tǒng)。這個(gè)比特會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)了很多次，那么這個(gè)比特經(jīng)過傳輸?shù)倪^程所跨越的媒介就被稱為物理媒介(phhysical medium)，物理媒介有很多種，比如雙絞銅線、同軸電纜、多模光纖欖、陸地?zé)o線電頻譜和衛(wèi)星無線電頻譜。其實(shí)大致分為兩種：引導(dǎo)性媒介和非引導(dǎo)性媒介。

最便宜且最常用的引導(dǎo)性傳輸媒介就是雙絞銅線，多年以來，它一直應(yīng)用于電話網(wǎng)。從電話機(jī)到本地電話交換機(jī)的連線超過 99% 都是使用的雙絞銅線，例如下面就是雙絞銅線的實(shí)物圖

雙絞銅線由兩根絕緣的銅線組成，每根大約 1cm 粗，以規(guī)則的螺旋形狀排列，通常許多雙絞線捆扎在一起形成電纜，并在雙絞餡的外面套上保護(hù)層。一對(duì)電纜構(gòu)成了一個(gè)通信鏈路。無屏蔽雙絞線一般常用在局域網(wǎng)（LAN）中。

與雙絞線類似，同軸電纜也是由兩個(gè)銅導(dǎo)體組成，下面是實(shí)物圖

借助于這種結(jié)構(gòu)以及特殊的絕緣體和保護(hù)層，同軸電纜能夠達(dá)到較高的傳輸速率，同軸電纜普遍應(yīng)用在在電纜電視系統(tǒng)中。同軸電纜常被用戶引導(dǎo)型共享媒介。

光纖是一種細(xì)而柔軟的、能夠引導(dǎo)光脈沖的媒介，每個(gè)脈沖表示一個(gè)比特。一根光纖能夠支持極高的比特率，高達(dá)數(shù)十甚至數(shù)百 Gbps。它們不受電磁干擾。光纖是一種引導(dǎo)型物理媒介，下面是光纖的實(shí)物圖

一般長途電話網(wǎng)絡(luò)全面使用光纖，光纖也廣泛應(yīng)用于因特網(wǎng)的主干。

無線電信道承載電磁頻譜中的信號(hào)。它不需要安裝物理線路，并具有穿透墻壁、提供與移動(dòng)用戶的連接以及長距離承載信號(hào)的能力。

一顆衛(wèi)星電信道連接地球上的兩個(gè)或多個(gè)微博發(fā)射器/接收器，它們稱為地面站。通信中經(jīng)常使用兩類衛(wèi)星：同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星。

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