前言

网络基础课程会提到TCP/IP四层模型：网际接入层、网络层、传输层、应用层。很多时候，我们习惯把网际接入层分成物理层和数据链路层，所以别纠结TCP/IP是四层还是五层，也别纠结ARP到底是二层还是三层协议，这对实际工作没有一毛钱作用，出这种考题的老师，脑子也有问题。关键是要理解每个层次的作用，与上下层的关系。如图所示，这个小节为大家介绍的内容属于物理层。

TCP/IP模型

物理层概述

物理层非常重要，但培训体系更倾向于讲解网络层协议，网线/光纤断了，上层无论是OSPF还是更牛逼的BGP，都没辙。大家看看那些可怕的物理层攻击：

老鼠：没经验的同学，可能以为我在调侃，逗大家开心，工作久了，你就会发现核心交换机宕机是多年难遇的小概率事件，而光纤和网线被老鼠破坏那是经常的事情，很多客户机房也经常被老鼠光顾。笔者接触的一个客户，机房始终有老鼠屎，始终找不到从哪儿进来的，灭鼠药/粘鼠板啥都不好使，无奈最后请来专业灭鼠队。所以标准机房各种线缆需要走桥架和管线，都是为了最大程度降低物理故障。如图所示，金属桥架和PVC管，再也不用担心网线被老鼠咬。

挖掘机：这也是面临可怕的物理层攻击，且看看一条前几年的新闻。

其他人为物理层攻击，更是多不胜数，所以等级保护中，物理安全放在第一位。防火墙、入侵检测买得再多，机房没没锁，黑客把你服务器抱走了，也只能两眼泪汪汪。

常见网络传输介质有：同轴电缆、双绞线、光纤，下面我们将一一为大家分享这三种传输介质特点与应用场景。

（一）同轴电缆

同轴电缆曾经是网络传输的主要介质，随着时代发展，现在已经渐渐淘汰。在模拟监控中还有部分应用，当然现在模拟监控也越来越少了。如图，早年使用同轴电缆组网的以太网：

如图所示，同轴电缆由内部铜芯、绝缘层保护、外导体（屏蔽层）、外层绝缘体/保护层组成，可用于模拟监控、模拟广播。

（二）双绞线

双绞线是由多组绝缘铜导线相互缠绕而成的线缆，双绞线内部介质也是铜线，内部传输为电信号，根据电磁原理，变化的电流会产生磁场，缠绕目的是：两两抵消磁场，降低信号干扰。

最早双绞线只有2芯，用于电话数据传输，现在已经淘汰，目前主流的双绞线都是4对8芯，但需要注意：

双绞线传输速率100M—用到4根，2对（1、2、3、6）

双绞线传输速率1000M—使用8根（全部使用）

如上知识点有什么用？

1. 如果家庭布线前期点位没考虑够，后期可以把一根双绞线分成2根使用，但速率会由千兆降到百兆，对家庭使用而言，也够用了。

2. 企业级布线也是一样，如目前检察院要新建网络—检察工作网，很多单位不方便重新布线，也懒得折腾，有的单位就把原来互联网线路分一半给检察工作网使用，虽然只能达到百兆，但内网业务也基本够用，将来再升级吧！如图，一根网线两端接两个这种分线器，就能将一根网线分成2根使用。

记得有这样一道考试题。原意大概是，服务器和交换机使用千兆网线互联，但协商只有百兆，问你是否可能是网线有问题，很多人觉得网线有问题肯定不通，却没想到部分网线有问题，达不到8芯全通，也可能是百兆线路。

双绞线分类

• 一类：用于传输语音（八十年代初的电话线缆），不同于数据传输，被淘汰。

• 二类：传输频率为1MHZ，用于语音和4Mbps数据传输，常见于旧的令牌网。

• 三类：用于语音传输及最高10Mbps数据传输主要用于10BASE--T。

• 四类：传输频率为20MHz，用于语音传输和最高16Mbps数据传输

主要用于基于令牌的局域网和10BASE-T/100BASE-T。

• 五类：传输频率为100MHz，用于语音和最高100Mbps数据传输，

主要用于100BASE-T和10BASE-T网络。

• 超五：超5类具有衰减小，串扰少，时延小，性能提高。

超5类线短距离最大能到1000Mbps，一般说100Mbps。

• 六类：传输频率为1MHz～250MHz，传输速率1000Mbps的应用。

• 超六：传输频率600MHz，传输速度也可达到1000Mbps，

只是在串扰、衰减和信噪比等方面有较大改善。

• 七类：适应万兆位以太网技术的应用,一种屏蔽双绞线

传输频率可达600 MHz，传输速率可达10 Gbps。

注：频率来自于网上数据，仅供参考。

实际项目超五类和六类线较多，六类和超六类网线成本高，线缆较粗，布线难度大大增加，故没有特殊要求，不少单位还在用超五类线，基本够用。七类才支持10G，仅在数据中心使用，大部分10G均使用光纤传输，故实际项目七类线用得很少。

屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线

双绞线可以分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线，前者由锡箔保护层，能有效防止数据泄密，同时降低外部环境对数据传输的干扰，我们日常项目中使用最多的是非屏蔽双绞线，价格较低。

给大家分享两个小故事：

1. 某航天科工企业，发送火箭，如果内部传送数据由于干扰，有0.01度的偏差，导弹从中国打到美国，可能就偏离了目标几百公里。故此类高可靠场景，肯定要用屏蔽双绞线，防止外部环境对内部数据产生干扰。

2. 分享一个安全厂商朋友介绍的案例：我国新一代歼击机G20，所有图纸、性能材料都被美国窃取了，窃取的方式也很简单，开车绕成都飞机工业集团（后面简称成飞）绕了两圈。核心原理是：G20数据在内网通过网线传输，传输的是电信号，由于电磁感应，会产生磁场，美国人正是分析磁场，逆向得出网络里传输的数据，听起来不可思议吧！如果有兴趣，去百度一下“震网事件”，看美国人怎么一步步干掉伊朗核设备，那更不可思议。

说了这么多，如果成飞采用了屏蔽双绞线，那么美国佬想窃取数据，就没那么容易了。所以很多涉密场景，会使用屏蔽双绞线、屏蔽机柜、屏蔽机房、红黑电源。没出问题，看来这些操作很麻烦，多此一举，但很多行业出了问题，那就是大问题，掉帽子，掉脑袋的问题！

我们日常使用的双绞线都是4对，还有一类双绞线，可以有50对或者100对，如图所示，这类双绞线主要用于电话布线，了解即可，100对大对数双绞线一般较少使用，毕竟太大，布线施工较困难。

（三）光纤

光纤是利用光在玻璃或塑料纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递。光纤特点：重量轻，体积小、传输远（衰减小）、容量大、抗电磁干扰。光缆一般由多根光纤和塑料保护套管及塑料外皮构成。通常看到工人敷设的黑色线缆叫做光缆，里面包含了多组光纤。下图为光纤和光缆图片：

单模光纤

当光纤的几何尺寸可以于光波长相比拟时，即纤芯的几何尺寸与光信号波长相差不大时，一般为5~10um，如OS1 - 10微米单模光纤。

单模光纤光纤只允许一种模式在其中传播，具有极宽的带宽，特别适用于 大容量、长距离的光纤通信，可传距离10KM、40KM、80KM、100KM。（贵）

多模光纤

多模光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长，一般为50um、62.5um；允许多种模式光信号传播；多模光纤仅用于短距离（500米以内）的光纤传输通信。（便宜）

OM（Optical Mode）是光模式的意思。是多模光纤表示光纤等级的标准。

OM1、 OM2、 OM3分别多模光纤的3个等级，不同等级传输时的带宽和最大距离不同

OM1 - 标准的62.5微米多模光纤

OM2 - 标准的50微米多模光纤

OM3 - 下一代50微米多模光纤

千兆和单模对比如下表，非常重要，希望大家理解并记住：

注：备注一下几个看似很“傻”的问题

交换机光接口、光模块、光纤

如图，这是一个24口接入交换机，24个千兆电口+4个千兆光口。（不要以为24口交换机就只有24个接口，而是指下行连接用户的接口有24个）

要使用光接口首先需要安装光模块，如图所示。

接着再接上光纤跳线，如图所示，目前大部分场景使用的均为双线光模块和双线光纤，部分场景（如平安城市）可能使用单芯光模块和单芯光纤跳线，如下图：