前言

網絡基礎課程會提到TCP/IP四層模型：網際接入層、網絡層、傳輸層、應用層。很多時候，我們習慣把網際接入層分成物理層和數據鏈路層，所以別糾結TCP/IP是四層還是五層，也別糾結ARP到底是二層還是三層協議，這對實際工作沒有一毛錢作用，出這種考題的老師，腦子也有問題。關鍵是要理解每個層次的作用，與上下層的關係。如圖所示，這個小節為大家介紹的內容屬於物理層。

TCP/IP模型

物理層概述

物理層非常重要，但培訓體系更傾向於講解網絡層協議，網線/光纖斷了，上層無論是OSPF還是更牛逼的BGP，都沒轍。大家看看那些可怕的物理層攻擊：

老鼠：沒經驗的同學，可能以為我在調侃，逗大家開心，工作久了，你就會發現核心交換機宕機是多年難遇的小概率事件，而光纖和網線被老鼠破壞那是經常的事情，很多客戶機房也經常被老鼠光顧。筆者接觸的一個客戶，機房始終有老鼠屎，始終找不到從哪兒進來的，滅鼠藥/粘鼠板啥都不好使，無奈最後請來專業滅鼠隊。所以標準機房各種線纜需要走橋架和管線，都是為了最大程度降低物理故障。如圖所示，金屬橋架和PVC管，再也不用擔心網線被老鼠咬。

挖掘機：這也是面臨可怕的物理層攻擊，且看看一條前幾年的新聞。

其他人為物理層攻擊，更是多不勝數，所以等級保護中，物理安全放在第一位。防火牆、入侵檢測買得再多，機房沒沒鎖，黑客把你服務器抱走了，也只能兩眼淚汪汪。

常見網絡傳輸介質有：同軸電纜、雙絞線、光纖，下面我們將一一為大家分享這三種傳輸介質特點與應用場景。

（一）同軸電纜

同軸電纜曾經是網絡傳輸的主要介質，隨著時代發展，現在已經漸漸淘汰。在模擬監控中還有部分應用，當然現在模擬監控也越來越少了。如圖，早年使用同軸電纜組網的以太網：

如圖所示，同軸電纜由內部銅芯、絕緣層保護、外導體（屏蔽層）、外層絕緣體/保護層組成，可用於模擬監控、模擬廣播。

（二）雙絞線

雙絞線是由多組絕緣銅導線相互纏繞而成的線纜，雙絞線內部介質也是銅線，內部傳輸為電信號，根據電磁原理，變化的電流會產生磁場，纏繞目的是：兩兩抵消磁場，降低信號干擾。

最早雙絞線只有2芯，用於電話數據傳輸，現在已經淘汰，目前主流的雙絞線都是4對8芯，但需要注意：

雙絞線傳輸速率100M—用到4根，2對（1、2、3、6）

雙絞線傳輸速率1000M—使用8根（全部使用）

如上知識點有什麼用？

1. 如果家庭佈線前期點位沒考慮夠，後期可以把一根雙絞線分成2根使用，但速率會由千兆降到百兆，對家庭使用而言，也夠用了。

2. 企業級佈線也是一樣，如目前檢察院要新建網絡—檢察工作網，很多單位不方便重新佈線，也懶得折騰，有的單位就把原來互聯網線路分一半給檢察工作網使用，雖然只能達到百兆，但內網業務也基本夠用，將來再升級吧！如圖，一根網線兩端接兩個這種分線器，就能將一根網線分成2根使用。

記得有這樣一道考試題。原意大概是，服務器和交換機使用千兆網線互聯，但協商只有百兆，問你是否可能是網線有問題，很多人覺得網線有問題肯定不通，卻沒想到部分網線有問題，達不到8芯全通，也可能是百兆線路。

雙絞線分類

• 一類：用於傳輸語音（八十年代初的電話線纜），不同於數據傳輸，被淘汰。

• 二類：傳輸頻率為1MHZ，用於語音和4Mbps數據傳輸，常見於舊的令牌網。

• 三類：用於語音傳輸及最高10Mbps數據傳輸主要用於10BASE--T。

• 四類：傳輸頻率為20MHz，用於語音傳輸和最高16Mbps數據傳輸

主要用於基於令牌的局域網和10BASE-T/100BASE-T。

• 五類：傳輸頻率為100MHz，用於語音和最高100Mbps數據傳輸，

主要用於100BASE-T和10BASE-T網絡。

• 超五：超5類具有衰減小，串擾少，時延小，性能提高。

超5類線短距離最大能到1000Mbps，一般說100Mbps。

• 六類：傳輸頻率為1MHz～250MHz，傳輸速率1000Mbps的應用。

• 超六：傳輸頻率600MHz，傳輸速度也可達到1000Mbps，

只是在串擾、衰減和信噪比等方面有較大改善。

• 七類：適應萬兆位以太網技術的應用,一種屏蔽雙絞線

傳輸頻率可達600 MHz，傳輸速率可達10 Gbps。

實際項目超五類和六類線較多，六類和超六類網線成本高，線纜較粗，佈線難度大大增加，故沒有特殊要求，不少單位還在用超五類線，基本夠用。七類才支持10G，僅在數據中心使用，大部分10G均使用光纖傳輸，故實際項目七類線用得很少。

屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線

雙絞線可以分為屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線，前者由錫箔保護層，能有效防止數據洩密，同時降低外部環境對數據傳輸的干擾，我們日常項目中使用最多的是非屏蔽雙絞線，價格較低。

給大家分享兩個小故事：

1. 某航天科工企業，發送火箭，如果內部傳送數據由於干擾，有0.01度的偏差，導彈從中國打到美國，可能就偏離了目標幾百公里。故此類高可靠場景，肯定要用屏蔽雙絞線，防止外部環境對內部數據產生干擾。

2. 分享一個安全廠商朋友介紹的案例：我國新一代殲擊機G20，所有圖紙、性能材料都被美國竊取了，竊取的方式也很簡單，開車繞成都飛機工業集團（後面簡稱成飛）繞了兩圈。核心原理是：G20數據在內網通過網線傳輸，傳輸的是電信號，由於電磁感應，會產生磁場，美國人正是分析磁場，逆向得出網絡裡傳輸的數據，聽起來不可思議吧！如果有興趣，去百度一下“震網事件”，看美國人怎麼一步步幹掉伊朗核設備，那更不可思議。

說了這麼多，如果成飛採用了屏蔽雙絞線，那麼美國佬想竊取數據，就沒那麼容易了。所以很多涉密場景，會使用屏蔽雙絞線、屏蔽機櫃、屏蔽機房、紅黑電源。沒出問題，看來這些操作很麻煩，多此一舉，但很多行業出了問題，那就是大問題，掉帽子，掉腦袋的問題！

我們日常使用的雙絞線都是4對，還有一類雙絞線，可以有50對或者100對，如圖所示，這類雙絞線主要用於電話佈線，瞭解即可，100對大對數雙絞線一般較少使用，畢竟太大，佈線施工較困難。

（三）光纖

光纖是利用光在玻璃或塑料纖維中的全反射原理而達成的光傳導工具。光在光導纖維的傳導損耗比電在電線傳導的損耗低得多，光纖被用作長距離的信息傳遞。光纖特點：重量輕，體積小、傳輸遠（衰減小）、容量大、抗電磁干擾。光纜一般由多根光纖和塑料保護套管及塑料外皮構成。通常看到工人敷設的黑色線纜叫做光纜，裡面包含了多組光纖。下圖為光纖和光纜圖片：

單模光纖

當光纖的幾何尺寸可以於光波長相比擬時，即纖芯的幾何尺寸與光信號波長相差不大時，一般為5~10um，如OS1 - 10微米單模光纖。

單模光纖光纖只允許一種模式在其中傳播，具有極寬的帶寬，特別適用於 大容量、長距離的光纖通信，可傳距離10KM、40KM、80KM、100KM。（貴）

多模光纖

多模光纖纖芯的幾何尺寸遠大於光波波長，一般為50um、62.5um；允許多種模式光信號傳播；多模光纖僅用於短距離（500米以內）的光纖傳輸通信。（便宜）

OM（Optical Mode）是光模式的意思。是多模光纖表示光纖等級的標準。

OM1、 OM2、 OM3分別多模光纖的3個等級，不同等級傳輸時的帶寬和最大距離不同

OM1 - 標準的62.5微米多模光纖

OM2 - 標準的50微米多模光纖

OM3 - 下一代50微米多模光纖

千兆和單模對比如下表，非常重要，希望大家理解並記住：

注：備註一下幾個看似很“傻”的問題

交換機光接口、光模塊、光纖

如圖，這是一個24口接入交換機，24個千兆電口+4個千兆光口。（不要以為24口交換機就只有24個接口，而是指下行連接用戶的接口有24個）

要使用光接口首先需要安裝光模塊，如圖所示。

接著再接上光纖跳線，如圖所示，目前大部分場景使用的均為雙線光模塊和雙線光纖，部分場景（如平安城市）可能使用單芯光模塊和單芯光纖跳線，如下圖：