家庭网络结构之局域网通信

整个互联网非常复杂,涉及到很多知识,学习互联网不能一蹴而就,所以这里从最简单的家庭网络开始学习

家庭网络一般是通过Modem( 作用:进行数字信号和模拟信号的转换 ) 拨号上网,然后通过家庭路由器,将网络连接到家里所有的可以联网的设备。家庭网络中,所有设备联网方式完全相同,所以只需要学习一个设备和其他设备之间如何通讯,即可理解家庭网络。

一、网络通信原理


WAN:接外部 IP 地址用,通常指的是出口,转发来自内部 LAN 接口的 IP 数据包,这个口的 IP 是唯一的。
LAN :接内部IP 地址用, LAN 内部是交换机。
ARP协议( Address Resolution Protocol )
地址解析协议:用于把IP 地址转换为 MAC 地址

二, 局域网通信流程

(1) 设备接入网络
  • 有线连接:通过网线直连路由器或交换机,自动获取IP(DHCP)或手动配置。

  • 无线连接:通过Wi-Fi(2.4GHz/5GHz频段)连接路由器,输入密码认证。

(2) IP地址分配
  • DHCP服务 :路由器自动分配私有IP(如 192.168.1.100)给设备。

  • 子网掩码 :通常为 255.255.255.0/24),限定同一局域网范围。

(3) 设备间通信
  • 同子网直接通信

    例如,手机(192.168.1.2)访问NAS(192.168.1.3):

    • 通过ARP协议获取目标设备的MAC地址。

    • 数据通过交换机或Wi-Fi直接传输(不经过路由器)。

  • 跨子网通信:需经过路由器网关转发(家庭网络通常只有一个子网)。

三, 关键协议与技术

协议/技术 作用 示例场景
ARP 将IP地址解析为MAC地址,用于同一局域网内设备寻址。 电脑访问打印机时查询其MAC地址。
DHCP 自动分配IP地址、子网掩码、网关和DNS。 手机连接Wi-Fi后自动获取IP。
DNS 域名解析(家庭局域网通常使用路由器或公共DNS如 8.8.8.8)。 智能电视访问在线视频网站。
NAT 将局域网私有IP转换为公网IP,实现多设备共享上网。 全家设备通过一个公网IP访问互联网。
mDNS/Bonjour 局域网内零配置服务发现(用于智能家居设备互认)。 Apple设备间AirDrop传文件。

四, 典型通信场景

(1) 文件共享(PC ↔ NAS)
  • 协议:SMB(Windows)、AFP(Mac)、NFS(Linux)。

  • 步骤

    1. NAS启用共享服务并设置权限。

    2. 电脑通过局域网IP(如 \\192.168.1.3)访问共享文件夹。

(2) 智能家居控制(手机 ↔ 智能灯泡)
  • 技术:Wi-Fi/Zigbee(通过网关接入局域网)。

  • 流程

    1. 手机App通过局域网广播发现灯泡。

    2. 发送控制指令(如HTTP/MQTT协议)。

(3) 投屏(手机 → 电视)
  • 协议:DLNA、Miracast、AirPlay(Apple)。

  • 条件:设备需在同一局域网,且支持相同投屏协议。

总结

家庭局域网通信依赖路由器交换机协议协作,实现设备互联、文件共享、媒体投屏等功能。

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