兄弟们，干弱电这行，成天跟网络打交道，但真要问你通信网络到底是个啥，很多人可能张嘴就来一句“就是上网用的”。这话糙理不糙，但也确实太糙了。咱们今天就把这摊子事掰扯清楚，搞懂了这些，才算真正入了网络工程的门。
说白了，通信网络就是一张“网”，咱们身边到处都是。电话网、电视网、计算机网络，甚至咱们身体里的神经系统、消化系统，本质上都是一套信息传递的系统。这里面最典型、咱们也最常接触的就是计算机网络，它是计算机技术和通信技术俩东西捏一块儿的结果。从早先60年代那种基于主机架构的低速串行链路，什么X.25、IBM的SNA，一路发展到今天，变化大了去了。
计算机网络这东西，主要能干几件事：资源共享、信息传输与集中处理、负载均衡与分布处理，还有综合信息服务。按覆盖范围分，有局域网（LAN），一般就几公里以内，一个办公室、一栋楼那种；城域网（MAN），覆盖一个城市，十来公里；广域网（WAN），那就远了，跨省跨国都行。这些网络怎么连起来，就看拓扑结构了，星型、总线型、环型，各有各的玩法。
说到通信方式，主要有两种：电路交换和分组交换。电路交换是电话网那套老路子，好处是延迟小、传输透明，但带宽固定死了，资源利用率低，而且建立连接慢。分组交换就不一样了，它把数据切成一个个小包，以“分组”为单位存储转发，好处是多路复用，利用率高，但延迟大点，设备也更复杂。咱们现在用的网络，基本都是分组交换。分组交换的单位，有信元、二层帧这些说法。
衡量网络性能，主要看俩指标：带宽和延迟。带宽就是单位时间能传多少数据，单位是bps，比如以太网10Mbps、快速以太网100Mbps。延迟就是数据从一个节点跑到另一个节点花的时间。这俩指标，直接决定了网络好不好用。
要让不同设备能互相通信，就得有规矩，这就是协议。协议分两种：事实标准和法定标准。事实标准就是大家用多了，默认就认了，没人专门去认证它；法定标准就是官方机构定的，比如ISO、IEEE这些组织搞出来的。咱们常接触的标准化组织，有国际标准化组织ISO、电子电器工程师协会IEEE、美国国家标准局ANSI、电子工业协会EIA/TIA、国际电信联盟ITU，还有互联网工程任务委员会IETF、研究任务委员会IRTF、号码分配委员会IANA等等。
讲网络，绕不开OSI参考模型。这模型把网络通信分成七层，从下到上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。第一到三层叫底层，也叫介质层，负责数据在网络里跑；第五到七层叫高层，也叫主机层，负责数据传得对不对。第四层传输层在中间搭桥。这模型的好处是简化操作、提供兼容性、促进标准化，出问题了也能分层排查。
实际干活的时候，咱们更多接触的是TCP/IP协议栈。这玩意儿起源于60年代美国的一个分组交换研究项目，到90年代就成了互联网的基础。它是真正的开放系统，协议簇免费或花很少钱就能用。TCP/IP也分层，五层模型是OSI和TCP/IP的综合。IP协议是“尽力传输”的，不保证可靠，只管把数据包送出去；可靠的服务交给上层的TCP协议。所有的TCP、UDP、ICMP、IGMP数据，最后都封装在IP报文里传。
物理层干什么？规定介质类型、接口类型、信令类型，比如用同轴电缆还是双绞线、光纤还是无线电波，接口是V.24还是V.35，电平多少、速率多快、最大距离多远。物理层设备有中继器、集线器。这里我多说一句，干工程的时候，很多人觉得集线器淘汰了，但在某些老旧改造项目里，偶尔还能碰上，而且它跟交换机不一样，它不识别MAC地址，纯粹是物理层信号放大，现在基本不建议用了，除非你手头实在没别的。
数据链路层，分两个子层：MAC子层和LLC子层。MAC管介质访问控制，指定数据咋通过物理线路传；LLC管逻辑链路控制，识别协议类型，封装数据。这层的协议很多，局域网有以太网，广域网有PPP、HDLC。设备就是交换机。这里有个坑得提醒你：交换机虽然工作在二层，但现在的智能交换机很多带三层功能，别搞混了。选型的时候，如果只是普通办公网，二层交换机足够；如果需要跨VLAN通信，就得用三层交换机或者路由器。
网络层，任务是选路径、转发数据包。主要功能包括编址（给每个节点分配IP地址）、路由选择（算路径）、拥塞管理、异种网络互联。网络层设备是路由器和三层交换机。转发过程是这样的：主机发报文，路由器收到后检查网络层头，查路由表，找到出口，再封装成数据帧发出去。路由器能同时跑多个路由协议，比如RIP、OSPF，也能支持多种网络协议栈，比如TCP/IP和IPX。
传输层，目标是给应用层提供可靠服务。它干四件事：分段上层数据、建立端到端连接、传数据、保证按序可靠正确。主要协议有TCP和UDP。TCP是面向连接的可靠服务，像寄挂号信；UDP是无连接的不可靠服务，像寄明信片，丢了不补。实际工程里，视频监控、语音通话这类实时性要求高的，用UDP；文件传输、网页浏览这些要求数据完整的，用TCP。
应用层，给用户提供接口，处理具体应用，比如数据加密、压缩、解压缩，还有定义数据表示的标准。咱们常用的HTTP、FTP、SMTP、DNS，都在这层。
最后，再聊点省钱技巧。做网络布线的时候，很多人盲目追求六类、七类线，其实对普通办公来说，超五类线完全够跑千兆，只要质量过关，没必要多花钱。还有光纤，别一听光纤就上单模，多模在短距离（几百米内）性价比高得多，而且配套的光模块便宜。另外，交换机端口利用率别低于30%，否则浪费钱；也别超过80%，否则容易丢包。这些经验，都是拿真金白银换来的。
