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[phone]）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）。

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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、交换机和协议协作，实现设备互联、文件共享、媒体投屏等功能。