2、网络基础：从物理层到IP地址的全面解析

网络基础：从物理层到IP地址的全面解析

1. 物理层与数据传输基础

物理层在网络中扮演着至关重要的角色，它负责将网络栈中的比特转换为适合底层物理介质的电、光或无线电信号，同时也能将物理介质中的信号转换回比特。该层控制着比特率，比特率就像是数据的速度限制，例如每秒1吉比特的比特率意味着数据在源节点和目标节点之间的最大传输速度为每秒10亿比特。

在讨论网络传输速率时，人们常常会混淆比特每秒（bps）和字节每秒（Bps）。实际上，网络传输速率是以比特每秒来衡量的，因为我们统计的是每秒能够传输的0和1（即比特）的数量。而字节每秒通常用于描述传输的数据量。例如，如果你的互联网服务提供商（ISP）宣传下载速率为100Mbps，这并不意味着你能在一秒内下载一个100MB的文件，在理想网络条件下，可能需要近八秒。更准确地说，在100Mbps的连接下，每秒最多能传输12.5MB的数据。

2. 数据封装传输

数据封装是一种隐藏实现细节或仅向接收方提供相关细节的方法。可以将其想象成通过邮政服务发送的包裹，信封封装了其内容，同时可能包含目的地地址或其他在后续旅程中至关重要的细节。包裹的实际内容并不重要，对于传输而言，包裹上的细节才是关键。

当数据在网络栈中向下传输时，会被下一层进行封装。通常，在网络栈中向下传输的数据被称为有效负载（payload），也可能被称为消息体。文献中使用服务数据单元（SDU）这一术语。例如，传输层封装来自会话层的有效负载，而会话层又封装来自表示层的有效负载。当有效负载在网络栈中向上移动时，每一层都会去除上一层添加的头部信息。

即使是在单一开放系统互连（OSI）层中运行的协议也会使用数据封装。以超文本传输协议版本1（