无线电台、无线网桥、网络结构相关知识总结

时间：2024-03-06 08:11:59

2014-03-20

无线数传电台（Radio Modem）。频率一致即可配对，若多点组网，要求频率一致。若具有透传功能，则若频率一致，都可收到网中某点发来的信息。常用的有232电台。

对于调频电台，收发双方的载频必须由跳频同步器保持严格的同步跳动。若要组成多网工作，避免网间相互干扰,则各网必须使用不同的跳频图案,而且应使各网间每一频率的驻留时间保持严格的起止校准，并在同一驻留时间内使用的频率各不相同，这种组网方式称为正交组网。

集线器（Hub）是指将多条以太网双绞线或光纤集合连接在同一段物理介质下的设备。集线器是运作在OSI模型中的物理层。它可以视作多端口的中继器，若它侦测到碰撞，它会提交阻塞信号。由于集线器会把收到的任何数字信号，经过再生或放大，再从集线器的所有端口提交，这会造成信号之间碰撞的机会很大，而且信号也可能被窃听，并且这代表所有连到集线器的设备，都是属于同一个碰撞网域以及广播网域，因此大部份集线器已被交换机取代。集线器可以发送或接收信息，但不能同时发送并接收信息。在星型结构中，它是连接的中间结点，它起放大信号的作用。所有设备共享Hub的带宽，也就是说，如果hub的带宽是10M，连结了10了设备，每个设备就是1M，Hub所有端口共享一个MAC地址。

常用的交换机(Switch)属于OSI的第二层数据链路层设备（当然有其他层的交换机）。它是一个网络设备，拥有路由器的一部分功能，它可以决定接收到的数据向什么地方发送，它的速度比路由器要快。交换机除了能够连接同种类型的网络之外，还可以在不同类型的网络（如以太网和快速以太网）之间起到互连作用。如今许多交换机都能够提供支持快速以太网或FDDI等的高速连接端口，用于连接网络中的其它交换机或者为带宽占用量大的关键服务器提供附加带宽。

集线器和交换机的比较：

  1. OSI体系结构。集线器属于第一层物理层设备，而交换机属于第二层数据链路层设备。集线器只是对数据的传输起到同步、放大和整形的作用，对数据传输中的短帧、碎片等无法进行有效的处理，不能保证数据传输的完整性和正确性；而交换机不但可以对数据的传输做到同步、放大和整形，而且可以过滤短帧、碎片等。
  2. 数据传输方式。目前，80％的局域网（LAN）是以太网，在局域网中大量地使用了集线器（HUB）或交换机（Switch）这种连接设备。利用集线器连接的局域网叫共享式局域网，利用交换机连接的局域网叫交换式局域网。共享式以太网存在的主要问题是所有用户共享带宽，每个用户的实际可用带宽随网络用户数的增加而递减。这是因为当信息繁忙时，多个用户都可能同进“争用”一个信道，而一个通道在某一时刻只充许一个用户占用，所以大量的经常处于监测等待状态，致使信号在传送时产生抖动、停滞或失真，严重影响了网络的性能。交换式以太网中，交换机供给每个用户专用的信息通道，除非两个源端口企图将信息同时发往同一目的端口，否则各个源端口与各自的目的端口之间可同时进行通信而不发生冲突。
  3.  工作机理不同。集线器的工作机理是广播（broadcast），无论是从哪一个端口接收到什么类型的信包，都以广播的形式将信包发送给其余的所有端口，由连接在这些端口上的网卡（NIC）判断处理这些信息，符合的留下处理，否则丢弃掉，这样很容易产生广播风暴，当网络较大时网络性能会受到很大的影响。从它的工作状态看，HUB的执行效率比较低（将信包发送到了所有端口），安全性差（所有的网卡都能接收到，只是非目的地网卡丢弃了信包）。而且一次只能处理一个信包，在多个端口同时出现信包的时候就出现碰撞，信包按照串行进行处理，不适合用于较大的网络主干中。交换机的工作就完全不同，它通过分析Ethernet包的包头信息（其中包含了原MAC地址、目标MAC地址、信息长度等），取得目标MAC地址后，查找交换机中存储的地址对照表（MAC地址对应的端口），确认具有此MAC地址的网卡连接在哪个端口上，然后仅将信包送到对应端口，有效的有效的抑制广播风暴的产生。
  4. 带宽占用方式。集线器不管有多少个端口，所有端口都是共享一条带宽，在同一时刻只能有二个端口传送数据，其他端口只能等待，同时集线器只能工作在半双工模式下；而对于交换机而言，每个端口都有一条独占的带宽，这样在速率上对于每个端口来说有了根本的保障。当二个端口工作时并不影响其他端口的工作，同时交换机不但可以工作在半双工模式下而且可以工作在全双工模式下。

 

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网桥（Bridge），是一种在链路层实现中继，常用于连接两个或更多个局域网的网络互连设备。工作于网络的数据链路层。用于连接两个或两个以上具有相同通信协议、传输介质及寻址结构的局域网。网桥的工作过程是先接收帧并送到数据链路层进行差错校验，然后送到物理层再经物理传输介质送到另一个子网。网桥工作在数据链路层，将两个LAN连起来，根据MAC地址来转发帧，可以看作一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，根据网络地址如IP地址进行转发）。网桥可以是专门硬件设备，也可以由计算机加装的网桥软件来实现，这时计算机上会安装多个网络适配器(网卡)。

当使用网桥连接两个网段时，网桥对来自网段1的MAC帧，首先要检查其终点地址。如果该帧是发往网段1上某一站的，网桥则不将帧转发到网段2，而将其滤除；如果该帧是发往网段2上某一站的，网桥则将它转发到网段2。这表明，如果网段1和网段2上各有一对用户在本网段上同时进行通信，显然是可以实现的。因为网桥起到了隔离作用。可以看出，网桥在一定条件下具有增加网络带宽的作用。

网桥的常用场合非常多，只要是相同网络或两个网络仅在物理层和数据链路层实现上有差别，都可以通过网桥来百连。

透明桥也称学习桥或自适应桥，内部动态地维护地址映射表，根据该地址映射表，网桥决定收到的帧的转发。透明桥适合于总线型(如：以太网、令牌总线)或者树状的网络互连结构。透明桥的原理十分简单，当网桥收到每一个帧时，都执行地址表扩充和帧转发两项工作。地址表扩充是指从帧中取出信源结点地址，查地址表，如果没有，将该地址添加到地址表中。从而使网桥“了解”哪些结点来自于哪个子网(属于哪个子网网段)。帧的转发过程大致如下：

  1. 如果帧中的信源结点与信宿结点是在同一个子网中，网桥则丢弃该帧，不作转发；
  2. 否则，在地址表中查找信宿结点地址，如果表中有对应的地址，则网桥就将帧转发到该地址对应的子网端口；
  3. 如果地址表中没有信宿结点地址，则表示信宿结点地址未知，网桥就将帧转发到(或称广播到)其他所有与本网桥连接的子网中；
  4. 当收到信宿结点给信源结点的“应答帧”后，网桥将该信宿结点地址添加到地址表中。

网桥和交换机的区别：

网桥工作在数据链路层，连接两个网段，进行以太网帧的转发，但是它的转发机制不是广播，和交换机类似，内部有一个表来进行有选择的转发。不同的是，bridge是不区分入口和出口的。可以这样理解，二者在硬件上基本相同，不同的是bridge的每一个入口可以对应多个MAC地址。

点对多点网桥

以太网（Ethernet）是一种计算机局域网组网技术。IEEE制定的IEEE 802.3标准给出了以太网的技术标准。它规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。以太网是当前应用最普遍的局域网技术。它很大程度上取代了其他局域网标准，如令牌环网（token ring）、FDDI和ARCNET。

以太网的标准拓扑结构为总线型拓扑，但目前的快速以太网（100BASE-T、1000BASE-T标准）为了最大程度的减少冲突，最大程度的提高网络速度和使用效率，使用交换机（Switch hub）来进行网络连接和组织，这样，以太网的拓扑结构就成了星型，但在逻辑上，以太网仍然使用总线型拓扑和CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection即带冲突检测的载波监听多路访问）的总线争用技术。

内部网,局域网,广域网,城域网。

局域网（LAN）。以太网（IEEE 802.3标准）是最常用的局域网组网方式。TCP/IP（传输控制协议/互联网络协议）是最普遍使用的局域网网络协议。它也是互联网所使用的网络协议。其他常用的局域网协议包括，IPX、AppleTalk等。

WLAN(Wireless Local Area Networks，无线局域网络），是一种数据传输系统。它利用射频(RF)技术进行数据的传输，实现无网线、无距离限制的通畅网络。WLAN 使用ISM (Industrial、Scientific、Medical) 无线电广播频段通信。WLAN 的 802.11a 标准使用 5 GHz 频段，支持的最大速度为 54 Mbps，而 802.11b 和 802.11g 标准使用 2.4 GHz 频段，分别支持最大 11 Mbps 和 54 Mbps 的速度。目前WLAN所包含的协议标准有：IEEE802.11b协议、IEEE802.11a协议、IEEE802.11g协议、IEEE802.11E 协议、IEEE802.11i协议、无线应用协议(WAP)。

Wi-Fi(WirelessFidelity，无线相容性认证)的正式名称是“IEEE802.11b”，是一个基于IEEE 802.11系列标准的无线网路通信技术的品牌，目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性，由Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)所持有，简单来说WIFI就是一种无线联网的技术，以前通过网络连接电脑，而现在则是通过无线电波来连网。而Wi-Fi联盟(也称做： 无线局域网标准化的组织WECA)成立于1999年，当时的名称叫做Wireless Ethernet Compatibility Alliance (WECA)，在2002年10月，正式改名为Wi-Fi Alliance。与蓝牙技术一样，wifi同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。虽然在数据安全性方面，该技术比蓝牙技术要差一些，但是在电波的覆盖范围方面则要略胜一筹。Wi-Fi的覆盖范围则可达300英尺左右(约合90米）。该技术使用的使2.4GHz附近的频段，该频段目前尚属没用许可的无线频段。其目前可使用的标准有两个，分别是IEEE802.11a和IEEE802.11b。在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整为5.5Mbps、2Mbps和 1Mbps，带宽的自动调整，有效的保障了网络的稳定性和可靠性。该技术由于有着自身的优点，因此受到厂商的青睐。

自从实行IEEE 802.11b以来，无线网络取得了长足的进步，因此基于此技术的产品也逐渐多了起来，解决各厂商产品之间的兼容性问题就显得非常必要。因为IEEE并不负责测试IEEE 802.11b无线产品的兼容性，所以这项工作就由厂商自发组成的非赢利性组织：Wi-Fi联盟来担任。这个联盟包括了最主要的无线局域网设备生产商，如Intel、Broadcom，以及大家熟悉的中国厂商华硕、BenQ等。凡是通过WiFi联盟兼容性测试的产品，都被准予打上“Wi-Fi CERTIFIED”标记。因此，我们在选购IEEE 802.11b无线产品时，最好选购有Wi-Fi标记的产品，以保证产品之间的兼容性

WLAN和WIFI的区别：

  1. 事实上WIFI就是WLAN(无线局域网联盟)的一个商标，该商标仅保障使用该商标的商品互相之间可以合作，与标准本身实际上没有关系，但因为WIFI 主要采用802.11b协议，因此人们逐渐习惯用WIFI来称呼802.11b协议。从包含关系上来说，WIFI是WLAN的一个标准，WIFI包含于WLAN中，属于采用WLAN协议中的一项新技术。WiFi的覆盖范围则可达300英尺左右(约合90米)，WLAN最大(加天线)可以到5KM。
  2. WIFI(Wireless Fidelity)，又称802.11b标准，它的最大优点就是传输速度较高，可以达到11Mbps，另外它的有效距离也很长，同时也与已有的各种 802.11DSSS设备兼容。无线上网已经成为现实。无线电波的覆盖范围广，基于蓝牙技术的电波覆盖范围非常小，半径大约只有50英尺左右（约合15米），而Wi-Fi的半径则可达300英尺左右约合90米。

WIFI,蓝牙和Zigbee的比较：

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WIFI,蓝牙和Zigbee的互相干扰：

三个无线协议都工作在 2.4GHz ~ 2.48 GHz ISM（工业、科技与医疗）射频频段。

WiFi 是在 22 MHz 带宽中 的12 个重叠信道中选用一个，而蓝牙则在频段内平均间隔的 79 个 1 MHz 信道之间跳频。因此，无论 WiFi 在使用哪个信道，两者间都存在互相干扰的风险，因而降低了两者的数据流量。蓝牙的自适应跳频（AFH）可以显著降低 2m 外的干扰，但对近距离则无效果。还有其它的共存方案，出现的最佳方案是两个 MAC 层进行沟通，以便仲裁使用的频谱。为两类链接提供 IC 的制造商正准备提供这种共存方案。

Zigbee定义了两个物理层，即2.4 GHz频段和868/915MHz频段物理层，而868MHz 和915 MHz 的ISM 频段分别只在欧洲和北美有，所以其主要工作于全球范围内免许可证的2.4 GHz的ISM 频段。必然会与工作在该频段的Wi-Fi 产生相互干扰。Zigbee 的底层标准把2.4 GHz 的ISM频段划分为16 个信道，每个信道带宽为2 MHz。Wi-Fi将该频段划分为11 个直扩信道，系统可选定其中任一信道进行通信，信道带宽为22 MHz,所以11 个信道有重叠，无重叠的信道最多只有3个。显而易见，假定Wi-Fi 系统工作在任一信道，则Zigbee 和其信道频率重叠的概率为1/4.当Zigbee和Wi-Fi 同时使用相同频段通信时，产生带内有色噪声干扰，导致传输分组冲突。

对于协作方式，系统间可以进行信息交换从而能减少互相之间的干扰。对于非协作方式，两个系统不能够进行信息交换，只有监测到干扰存在时才做调整减少干扰程度。它们都有各自的应用范围，其中，协作方式最主要应用于同一设备中存在Zigbee和Wi-Fi 两种装置的情况。在实际应用环境中，将会有许多Zigbee 和Wi-Fi装置同时存在，且存在于不同设备中，这就需要非协作方式减小干扰。

  1. 协作方式。在此方式下我们可采用时序控制，在MAC层加入一个*控制器，监控Zigbee 和Wi-Fi的业务分布，并允许它们的信息进行交互，任一装置需要传输数据时先向*控制器申请时隙，控制器根据特定算法统一分配时隙，并将分配情况反馈给申请装置。这样，就可以对分组的业务做出合理准确的安排，每一时刻只有一种装置工作，从而避免两种装置的干扰。由于Zigbee 支持休眠模式，在大部分时间处于非工作状态，可以减小控制器执行的复杂度。
  2. 非协作方式。

自适应调整分组大小。显而易见，分组越长，相互干扰的可能性就越大。通过减少彼此的分组大小，在一定范围内可以减小受到干扰的可能性。但是分组长度太小，则发送同样数据所需次数增加，也就相应增加了报头开销的总量，并且，Zigbee和Wi-Fi 的下面MAC 层都采用了ACK 机制，这也导致了确认开销的增加，整体的系统性能就会有一定程度的下降。

动态信道分配。在无线局域网中，避免干扰的最佳方法就是尽量选择不被其它设备占用的信道。在设备工作时，可以对ISM频段进行扫描，根据具体的判断标准动态选择最佳的传输信道，避免占用同一信道，减小干扰。

功率控制。信噪比越高，分组丢失率也就越高。可以考虑降低无线系统发射功率来削弱相互干扰，有效提高无线通信系统吞吐量。Zigbee 和Wi-Fi都属于近距离通信，采用功率控制技术也是克服相互干扰的有效手段之一。

在实际使用中，Zigbee有几种防范来抗干扰。一是采用DSSS直序扩频，二是采用能量扫描选择信道，三是CSMA/CA，四是重发确认。另外WIFI频带虽宽，还是有些缝隙的。zigbee有16个channel.你可以选择如15，25等WIFI能量较小的频道工作。

不同子网之间的通信直接通过2层交换机是不可以的，2层交换机只有包转发功能，没有路由功能，要实现不同子网之间的通信就是要用到我们常说的带路由功能的交换机，也就是3层交换机，也叫路由交换机。或者直接使用路由器。

网关（Gateway）就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。 按照不同的分类标准，网关也有很多种。TCP/IP协议里的网关是最常用的，在这里我们所讲的“网关”均指TCP/ IP协议下的网关。网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。比如有网络A和网络B，网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192. 168.1.254”，子网掩码为255.255.255.0；网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192. 168.2.254”，子网掩码为255.255.255.0。在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机（或集线器）上，TCP/IP协议也会根据子网掩码（255.255.255.0）判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机。网络B向网络A转发数据包的过程也是如此。而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机。网络B向网络A转发数据包的过程也是如此 所以说，只有设置好网关的IP地址，TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信。那么这个IP地址是哪台机器的IP地址呢？网关的IP地址是具有路由功能的设备的IP地址，具有路由功能的设备有路由器、启用了路由协议的服务器（实质上相当于一台路由器）、代理服务器（也相当于一台路由器）。

 默认网关（Default Gateway）的意思是一台主机如果找不到可用的网关，就把数据包发给默认指定的网关，由这个网关来处理数据包。现在主机使用的网关，一般指的是默认网关。

如何设置默认网关 一台电脑的默认网关是不可以随随便便指定的，必须正确地指定，否则一台电脑就会将数据包发给不是网关的电脑，从而无法与其他网络的电脑通信。默认网关的设定有手动设置和自动设置两种方式。自动设置就是利用DHCP服务器来自动给网络中的电脑分配IP地址、子网掩码和默认网关。这样做的好处是一旦网络的默认网关发生了变化时，只要更改了DHCP服务器中默认网关的设置，那么网络中所有的电脑均获得了新的默认网关的IP地址。这种方法适用于网络规模较大、TCP/IP参数有可能变动的网络。另外一种自动获得网关的办法是通过安装代理服务器软件（如MS Proxy）的客户端程序来自动获得，其原理和方法和DHCP有相似之处。由于篇幅所限，就不再详述了。

动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP）是一个局域网的网络协议。两台连接到互联网上的电脑相互之间通信，必须有各自的IP地址，由于IP地址资源有限，宽带接入运营商不能做到给每个报装宽带的用户都能分配一个固定的IP地址（所谓固定IP就是即使在你不上网的时候，别人也不能用这个IP地址，这个资源一直被你所独占），所以要采用DHCP方式对上网的用户进行临时的地址分配。也就是你的电脑连上网，DHCP服务器才从地址池里临时分配一个IP地址给你，每次上网分配的IP地址可能会不一样，这跟当时IP地址资源有关。当你下线的时候，DHCP服务器可能就会把这个地址分配给之后上线的其他电脑。这样就可以有效节约IP地址，既保证了你的通信，又提高IP地址的使用率。

DHCP用一台或一组DHCP服务器来管理网络参数的分配，这种方案具有容错性。即使在一个仅拥有少量机器的网络中，DHCP仍然是有用的，因为一台机器可以几乎不造成任何影响地被增加到本地网络中。甚至对于那些很少改变地址的服务器来说，DHCP仍然被建议用来设置它们的地址。如果服务器需要被重新分配地址（RFC2071）的时候，就可以在尽可能少的地方去做这些改动。对于一些设备，如路由器和防火墙，则不应使用DHCP。把TFTP或SSH服务器放在同一台运行DHCP的机器上也是有用的，目的是为了集中管理。DHCP也可用于直接为服务器和桌面计算机分配地址，并且通过一个PPP代理，也可为拨号及宽带主机，以及住宅NAT网关和路由器分配地址。DHCP一般不适用于使用在无边际路由器和DNS服务器上。

网络地址转换（Network Address Translation或简称NAT），也叫做网络掩蔽或者IP掩蔽（IP masquerading），是一种在IP封包通过路由器或防火墙时重写源IP地址或目的IP地址的技术。这种技术被普遍使用在有多台主机但只通过一个公有IP地址访问因特网的私有网络中。根据规范，路由器是不能这样工作的，但它的确是一个方便并得到了广泛应用的技术。当然，NAT也让主机之间的通信变得复杂，导致通信效率的降低。

1990年代中期，NAT是作为一种解决IPv4地址短缺以避免保留IP地址困难的方案而流行起来的。网络地址转换在很多国家都有很广泛的使用。所以NAT就成了家庭和小型办公室网络连接上的路由器的一个标准特征，因为对他们来说，申请多余的IP地址的代价要高于所带来的效益。

在一个典型的配置中，一个本地网络使用一个专有网络的指定子网（比如192.168.x.x或10.x.x.x）和连在这个网络上的一个路由器。这个路由器占有这个网络地址空间的一个专有地址（比如 192.168.0.1），同时它还通过一个或多个因特网服务提供商提供的公有的IP地址（叫做“过载” NAT）连接到因特网上。当信息由本地网络向因特网传递时，源地址被立即从专有地址转换为公用地址。由路由器跟踪每个连接上的基本数据，主要是目的地址和端口。 当有回复返回路由器时，它通过输出阶段记录的连接跟踪数据来决定该转发给内部网的哪个主机；如果有多个公用地址可用，当数据包返回时，TCP或UDP客户机的端口号可以用来分解数据包。对于因特网上的一个系统，路由器本身充当通信的源和目的地址。

流行在网络上的一种看法认为，IPv6的广泛采用将使得NAT不再需要，因为NAT只是一个处理IPv4的地址空间不足的方法。

子网掩码（subnet mask）。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。子网掩码的设定必须遵循一定的规则。与IP地址相同，子网掩码的长度也是32位，左边是网络位，用二进制数字“1”表示；右边是主机位，用二进制数字“0”表示。

“192.168.1.1”和子网掩码为“255.255.255.0”的二进制对照。其中，“1”有24个，代表与此相对应的IP地址左边24位是网络号；“0”有8个，代表与此相对应的IP地址右边8位是主机号。这样，子网掩码就确定了一个IP地址的32位二进制数字中哪些是网络号、哪些是主机号。这对于采用TCP/IP协议的网络来说非常重要，只有通过子网掩码，才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，使网络正常工作。
常用的子网掩码有数百种，这里只介绍最常用的两种子网掩码，它们分别是“255.255.255.0”和“255.255.0.0”。

1. 子网掩码是“255.255.255.0”的网络：最后面一个数字可以在0~255范围内任意变化，因此可以提供256个IP地址。但是实际可用的IP地址数量是256-2，即254个，因为主机号不能全是“0”或全是“1”。

2. 子网掩码是“255.255.0.0”的网络：后面两个数字可以在0~255范围内任意变化，可以提供2552个IP地址。但是实际可用的IP地址数量是2552-2，即65023个。

IP地址的子网掩码设置不是任意的。如果将子网掩码设置过大，也就是说子网范围扩大，那么，根据子网寻径规则，很可能发往和本地机不在同一子网内的目的机的数据，会因为错误的判断而认为目的机是在同一子网内，那么，数据包将在本子网内循环，直到超时并抛弃，使数据不能正确到达目的机，导致网络传输错误；如果将子网掩码设置得过小，那么就会将本来属于同一子网内的机器之间的通信当做是跨子网传输，数据包都交给缺省网关处理，这样势必增加缺省网关的负担，造成网络效率下降。因此，子网掩码应该根据网络的规模进行设置。 如果一个网络的规模不超过254台电脑，采用“255.255.255.0”作为子网掩码就可以了，现在大多数局域网都不会超过这个数字，因此“255.255.255.0”是最常用的IP地址子网掩码。

随着计算机网络技术的发展，原来物理上的接口（如键盘、鼠标、网卡、显示卡等输入/输出接口）已不能满足网络通信的要求，TCP/IP协议作为网络通信的标准协议就解决了这个通信难题。TCP/IP协议集成到操作系统的内核中，这就相当于在操作系统中引入了一种新的输入/输出接口技术，因为在TCP/IP协议中引入了一种称之为"Socket（套接字）"应用程序接口。有了这样一种接口技术，一台计算机就可以通过软件的方式与任何一台具有Socket接口的计算机进行通信。端口在计算机编程上也就是"Socket接口"。

计算机的网络通信采用分层结构：在物理层，通信是直接发生的。但在更高的层次中，通讯必须在机器A中先从上层传到下层，在传输到机器B,然后在机器B中再从下层传输到上层。在发送端，每一层都从直接上层传来的报文中加上自己的信息并将整个包传到它的直接下层。这些信息以报文头或尾部（附加在报文头或者尾的控制信息）的形式加入保温，在第六、五、四、三、二层加报文头，在第二层加报文尾。