1、什么是网络通信

1、网络通信概念

　　网络是用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起，组成数据链路，从而达到资源共享和通信的目的。通信是人与人之间通过某种媒体进行的信息交流与传递。网络通信是通过网络将各个孤立的设备进行连接，通过信息交换实现人与人，人与计算机，计算机与计算机之间的通信。

　　网络通信中最重要的就是网络通信协议。当今网络协议有很多，局域网中最常用的有三个网络协议：MICROSOFT的NETBEUI、NOVELL的IPX/SPX和TCP/IP协议。应根据需要来选择合适的网络协议。

2、常见的网络接口类型

　　网络接口层（或称网络接入层）的技术非常丰富，其核心思想是为IP数据包在特定的物理媒介上提供传输服务。只要能够承载IP协议的技术，都可以归入这一层。
　　常见的网络接口层技术还可以按媒介分为以下几大类：

　　2.1、 有线技术
　　　　有线技术是通过实体线缆传输信号，通常更稳定、延迟更低、带宽高。
　　　　双绞线：代表技术以太网。最常见的有线局域网技术。从早期的10-Base-T到现在的万兆以太网，都主要使用双绞线（如Cat5e, Cat6, Cat7网线）。
　　　　同轴电缆：代表技术DOCSIS。传统有线电视网络使用的线缆，通过Cable Modem（电缆调制解调器）提供互联网接入。
　　　　光纤：代表技术PON：无源光网络，现代光纤到户的主流技术（如GPON, EPON），直接使用光纤作为传输媒介，提供更高的带宽。代表技术光纤通道：主要用于高速存储区域网。利用光在玻璃或塑料纤维中传输数据，具有带宽极高、损耗低、抗干扰能力极强的优点。
　　　　电力线：代表技术PLC。利用现有电线传输数据。可用于家庭内部组网或智能电网的通信，缺点是噪声干扰较大。
　　　　电话线：代表技术xDSL。利用传统电话的双绞线提供数字接入。如ADSL（非对称数字用户线路），是早期宽带的主流形式之一。
　　　　串行线路：如古老的拨号上网 和PPP协议，现在仍用于一些专网和工业环境中。

　　2.2、无线技术
　　　　通过电磁波在自由空间中传输信号，提供移动性和部署便利性。
　　（1）无线电波 - 局域覆盖
　　　　Wi-Fi：这可能是目前最普及的无线接入技术，基于IEEE 802.11系列标准。它在功能上完全等同于无线版本的以太网。
　　（2）无线电波 - 个域覆盖
　　　　这些技术主要用于小范围设备互联，功耗低，距离短。
　　　　蓝牙：用于连接耳机、鼠标、键盘等外设。其网络拓扑简单，也属于这一层。
　　　　Zigbee：主要用于智能家居、工业传感器网络，具有自组网能力。
　　　　Z-Wave：与Zigbee类似，是智能家居领域的另一种协议。
　　（3）无线电波 - 广域覆盖
　　　　这些技术提供广域覆盖，让你在移动中或蜂窝网络覆盖的任何地方接入互联网。
　　　　蜂窝网络：如2G, 3G, 4G LTE, 5G。提供大范围的移动接入。
　　　　NB-IoT, LoRa：低功耗广域物联网技术，专为远距离、小数据量的物联网设备设计。
　　　　卫星互联网：如Starlink、传统海事卫星等，通过卫星提供全球覆盖，适用于偏远地区。
　　（4）无线电波 - 城域覆盖
　　　　WiMAX：曾被视为“无线城域网”技术，提供比Wi-Fi更广的覆盖范围，但现在已被4G/5G技术边缘化。
　　（5）光波
　　　　代表技术：自由空间光通信
　　　　描述：使用不可见的红外激光在大气中传输数据。优点是带宽极高且无需频谱许可，但受天气（雨、雾、雪）影响大，要求视距传输。
　　（6）其他专用技术
　　　　电力线通信：利用已有的电力线作为通信媒介来传输网络数据。
　　　　专线/租用线路：如T1、E1、SDH等，为企业提供点对点的专用物理通道。
　　　　理解其核心角色：一个统一的视角

　　总结
　　这个分类方法揭示了网络接口层技术的本质：它们都是为了解决“最后一公里”或“最后一段”的物理连接问题。不同的物理媒介决定了技术的特性：
　　有线技术：追求性能（高带宽、低延迟、高稳定）。
　　无线技术：追求便利（移动性、易部署、可扩展）。
　　在实际应用中，这些技术常常协同工作。例如，你的手机通过 Wi-Fi（无线） 连接到路由器，路由器通过光纤（有线） 连接到运营商网络，而一个远处的传感器则通过NB-IoT（无线） 将数据发送到云端。所有这些技术都在TCP/IP模型的网络接口层为上层的IP协议提供服务。

　　为了帮助您更好地理解，我们可以把这些技术都看作是 “数据链路” 的提供者。它们就像是不同材质、不同规格的“道路”：

　　总结一下：
　　无论“道路”的具体形式是柏油路（以太网）、无线电波（4G/Wi-Fi）还是光纤（PON），它们的核心任务都是一样的：将来自于“网络层”的IP数据包，封装成适合在自己这条“路”上传输的“车辆”（帧），然后可靠地送到下一个路口（如路由器、基站）。
　　正是这种将底层传输细节与统一的IP网络层分离的设计，使得TCP/IP协议族能够包容并蓄，成为互联网无处不在的基石。

3、网络通信中常用协议

　　网络中不同的工作站，服务器之间能传输数据，源于协议的存在。随着网络的发展，不同的开发商开发了不同的通信方式。为了使通信成功可靠，网络中的所有主机都必须使用同一语言，不能带有方言。因而必须开发严格的标准定义主机之间的每个包中每个字中的每一位。这些标准来自于多个组织的努力，约定好通用的通信方式，即协议。这些都使通信更容易。已经开发了许多协议，但是只有少数被保留了下来。那些协议的淘汰有多种原因---设计不好、实现不好或缺乏支持。而那些保留下来的协议经历了时间的考验并成为有效的通信方法。

　　3.1、NETBEUI

　　NETBEUI是为IBM开发的非路由协议，用于携带NETBIOS通信。NETBEUI缺乏路由和网络层寻址功能，既是其最大的优点，也是其最大的缺点。因为它不需要附加的网络地址和网络层头尾，所以很快并很有效且适用于只有单个网络或整个环境都桥接起来的小工作组环境。

　　因为不支持路由，所以NETBEUI永远不会成为企业网络的主要协议。NETBEUI帧中的地址是数据链路层媒体访问控制（MAC）地址，该地址标识了网卡但没有标识网络。路由器靠网络地址将帧转发到最终目的地，而NETBEUI帧完全缺乏该信息。网桥负责按照数据链路层地址在网络之间转发通信，但是有很多缺点。因为所有的广播通信都必须转发到每个网络中，所以网桥的扩展性不好。NETBEUI特别包括了广播通信的记数并依赖它解决命名冲突。一般而言，桥接NETBEUI网络很少超过100台主机。依赖于第二层交换器的网络变得更为普遍。完全的转换环境降低了网络的利用率，尽管广播仍然转发到网络中的每台主机。事实上，联合使用100-BASE-T Ethernet,允许转换NetBIOS网络扩展到350台主机，才能避免广播通信成为严重的问题。

　　3.2、IPX/SPX

　　IPX是NOVELL用于NETWARE客户端/服务器的协议群组，避免了NETBEUI的弱点。但是，带来了新的不同弱点。

　　IPX具有完全的路由能力，可用于大型企业网。它包括32位网络地址，在单个环境中允许有许多路由网络。

　　IPX的可扩展性受到其高层广播通信和高开销的限制。服务广告协议（Service Advertising Protocol,SAP)将路由网络中的主机数限制为几千。尽管SAP的局限性已经被智能路由器和服务器配置所克服，但是，大规模IPX网络的管理员仍是非常困难的工作。

　　3.3、TCP/IP

　　每种网络协议都有自己的优点，但是只有TCP/IP允许与Internet完全的连接。TCP/IP是在60年代由麻省理工学院和一些商业组织为美国国防部开发的，即便遭到核攻击而破坏了大部分网络，TCP/IP仍然能够维持有效的通信。ARPANET就是由基于协议开发的，并发展成为作为科学家和工程师交流媒体的Internet。

　　TCP/IP同时具备了可扩展性和可靠性的需求。不幸的是牺牲了速度和效率（可是：TCP/IP的开发受到了政府的资助）。

　　Internet公用化以后，人们开始发现全球网的强大功能。Internet的普遍性是TCP/IP仍然使用的原因。常常在没有意识到的情况下，用户就在自己的PC上安装了TCP/IP栈，从而使该网络协议在全球应用最广。

　　TCP/IP的32位寻址功能方案不足以支持即将加入Internet的主机和网络数。因而可能代替当前实现的标准是IPv6。

　　3.4、RS-232-C

　　RS-232-C是OSI基本参考模型物理层部分的规格，它决定了连接器形状等物理特性、以0和1表示的电气特性及表示信号意义的逻辑特性。 　RS-232-C是EIA发表的，是RS-232-B的修改版。本来是为连接模拟通信线路中的调制解调器等DCE及电传打印机等DTE拉接口而标准化的。很多个人计算机也用RS-232-C作为输入输出接口，用RS-232-C作为接口的个人计算机也很普及。 　RS-232-C的如下特点：采用直通方式，双向通信，基本频带，电流环方式，串行传输方式，DCE-DTE间使用的信号形态，交接方式，全双工通信。RS-232-C在ITU建议的V.24和V.28规定的25引脚连接器在功能上具有互换性。 　RS-232-C所使用的连接器为25引脚插入式连接器，一般称为25引脚D-SUB。DTE端的电缆顶端接公插头，DCE端接母插座。 　RS-232-C所用电缆的形状并不固定，但大多使用带屏蔽的24芯电缆。电缆的最大长度为15m。使用RS-232-C在200K位/秒以下的任何速率都能进行数据传输。

　　3.5、RS-449

　　RS-449是1977年由EIA发表的标准，它规定了DTE和DCE之间的机械特性和电气特性。RS-449是想取代RS-232-C而开发的标准，但是几乎所有的数据通信设备厂家仍然采用原来的标准，所以RS-232-C仍然是最受欢迎的接口而被广泛采用。 　RS-449的连接器使用ISO规格的37引脚及9引脚的连接器，2次通道（返回字通道）电路以外的所有相互连接的电路都使用37引脚的连接器，而2次通道电路则采用9引脚连接器。 　RS-449的电特性，对平衡电路来说由RS-422-A规定，大体与V.11具有相同规格，而RS-423-A大体与V.10具有相同规格。 　V.35　V.35是通用终端接口的规定，其实V.35是对60-108kHz群带宽线路进行48Kbps同步数据传输的调制解调器的规定，其中一部分内容记述了终端接口的规定。 　V.35对机械特性即对连接器的形状并未规定。但由于48Dbps-64Kbps的美国Bell规格调制解调器的普及，34引脚的ISO2593被广泛采用。模拟传输用的音频调制解调器的电气条件使用V.28（不平衡电流环互连电路），而宽频带调制解调器则使用平衡电流环电路。 　X.21　X.21是对公用数据网中的同步式终端（DTE）与线路终端（DCE）间接口的规定。主要是对两个功能进行了规定：其一是与其他接口一样，对电气特性、连接器形状、相互连接电路的功能特性等的物理层进行了规定；其二是为控制网络交换功能的网控制步骤，定义了网络层的功能。在专用线连接时只使用物理层功能，而在线路交换数据网中，则使用物理层和网络层的两个功能。X.21接口用的连接器引脚也只用15引脚电气特性分别参照V系列接口电气条件的V.10和V.11。数字网的同步都是从属于网络主时钟的从属同步。

　　3.6、HDLC（高级数据链路控制规程）

　　HDLC是可靠性高，高速传输的控制规程。其特点如下：可进行任意位组合的传输；可不等待接收端的应答，连续传输数据；错误控制严密；适合于计算机间的通信。HDLC相当于OSI基本参照模型的数据链路层部分的标准方式的一种。HDLC的适用领域很广，近代协议的数据链路层大部分都是基于HDLC的。

　　3.7、SDLC（同步数据链路控制）

　　是IBM公司制定的协议，并成为SNA的数据链路控制层协议。实际上也包含于HDLC中。

　　3.8、FDDI（光纤分布式数据接口）

　　FDDI的传输速度为100Mbps，传输媒体为光纤，是令牌控制的LAN。FDDI的物理传输时钟速度是125MHz,但实际速度只有100Mbps。可实际连接的工作站数最多有500个，但推荐使用100个以下。FDDI的连接形态基本上有两种：一种是用一次环路和二次环路的两个环构成的环形结构；另一种是以集线器为中心构成树状结构。工作站间的距离用光纤为2KM，用双绞线则为100M。但对单模光纤制定了节点间的距离可以延长到超过2KM以上的标准。 　FDDI有三种接口：DAS（双配件站）；SAS（单配件站）；集线器（Concentrater）。通常仅使用一次环路，二次环路作为预备用系统处于备用状态。

　　3.9、SNMP（简单网络管理协议）

　　TCP/IP协议集中的网络管理协议。已被普遍采用。使用SNMP的管理模型，对INTERNET进行管理的协议，是在TCP/IP的应用层进行工作的。其优点是，不依赖于网络物理层的属性即可规定协议，对全部网络和管理可以采用共同的协议，管理者和被管理者之间可采用客户/服务器的方式，可称为代理（工具）；如果管理者作为客户机工作，可称为管理器或管理站。代理的功能应该包括对操作系统和网络管理层的管理，取得有关对象的七层信息，并利用SNMP网络管理协议把该信息通知管理者。管理者本身应要求对有关对象的信息存储在代理中所含的MIB（管理信息库）的虚拟数据库中。 　对SNMP而言，要求能够取得或设置由管理到代理网管对象本身的对象等内容。代理应完成管理器要求回答的内容。同时，代理本身还应把因代理发生的事件通知管理器。十、点到点协议PPP（poin to point protocol）　作为RFC1171/1172而制定的PPP,是在点对点线路上对包括IP在内的LAN协议进行中继的Internet标准协议。PPP从作成当初开始就对应于多协议，设计成具有不依存于网络层协议的数据链路。在用PPP对各个网络层协议进行中继时，每个网络层协议必须有某个对应于PPP的规格，这些规格有一些已经存在。PPP的实际安装已经开始，特别是必须适应多协议的路由器厂家积极采用PPP。 　PPP是由两种协议构成的：一种是为了确保不依存于协议的数据链路而采用的LCP（数据链路控制协议）；另一种为了实现PPP环境中利用网络层协议控制功有的NCP（网络控制协议）。NCP从其目的出发需要在每个网络层协议都要作规定。NCP的具体名称在对应的网络层协议中有所不同。更准确地说，PPP所规定协议只是LCP，至于将NCP及网络层协议如何放入PPP帧中，要由开发各种网络层协议的厂家进行。PPP帧具有传输LCP、NCP及网络层协议的功能。对利用LCP的物理层规格没有特殊限制。可以利用RS-232-C、RS-422/423、V.35等通用的物理连接器。传输速度的应用领域也没有特别规定，可以利用物理层规格所容许的传输速度。而要采用全双工方式的通信线路。