毕业于计算机学院和软件学院的合作伙伴一定学过《计算机网络》这门课。 作为一个小小的考验，让我们来思考一下这样的问题。
计算机的通信协议跟手机的通信协议有什么区别？TCP/IP协议和4G/5G的LTE，GSM等区别。
要解释这个问题，先从层次模型开始吧。 教科书展示了国际标准化组织ISO的OSI层模型和TCP/IP层模型。
这张图可以说相当经典。 每本教科书说到这里都会举飞机的例子。 说到分层的优点，大家都背道而驰。
)人们可以很容易地讨论和学习协议规范的细节。 )2)层间标准接口便于工程模块化。 )3)构建了更好的互联环境。 )4)降低了复杂性，程序易于修改，产品开发速度加快。 )5)通过使用每层紧邻的底层服务，更容易记住每层的功能。 但实际上很难体会到它真正的有用。 阅读以下说明，可能会体会到分层的好处。
TCP/IP通过竞争，逐渐战胜了包括OSI层模型在内的其他网络协议方案。 TCP/IP实际上是四层体系结构，主要是应用层，传输层，网络层和http://www.Sina.com
基本上，TCP/IP协议栈从第3层协议IP (互联网协议)开始。 所有这些协议都在相应的RFC文档中讨论和标准化。 可以说TCP/IP协议栈只有上边三层，网络接口层没有具体内容。
值得一提的是，重要协议包括相应的RFC文档中的状态3360http://www.Sina.com/(required )、http://www.Sina.com/(recommended )和3http://图：
所有TCP/IP APP应用程序都必须实现IP和ICMP。 大多数APP应用层和网络接口层协议不是TCP/IP协议组的“必需”协议。 这意味着网络接口层的协议有多种选择。
有线局域网目前占网络接口层有线局域网市场的大部分。 早些时候，必须，推荐，可选(异步传输模式)中的迄今，以太网已成为应用最广泛的有线局域网技术，以太网几乎达到以太网
以太网不是单个协议标准，而是具有许多技术，如IEEE 802.3工作组标准化的10BASE-T、10BASE-2、100BASE-T、1000BASE-LX和10GBASE-T 其中10和100表示速率，为10Mbps、100Mbps、10Gbps。 “BASE”是指基带以太网，大多数802.3标准适用于基带以太网。 最后一部分是指物理介质，以太网是链路层和物理层规范，统称“网络接口层”，可以使用各种物理介质，如同轴电缆、铜线和光纤。 一般来说，t是指双绞线，我们平时使用的网线是双绞线。
无线局域网和有线局域网一样，20世纪90年代开发了许多无线局域网的标准和技术。 但是，现在也被称为IEEE 802.11无线局域网、令牌环的标准明显成为赢家。 没错，我们平时说的WiFi、蹭来蹭去的WiFi就是这个。
IEEE 802.11协议家族有几种无线局域网标准，如下表所示。
标准频率最大速度802.11 b 2.4 GHz 11 Mbps 802.11 a5 GHz 54 Mbps 802.11 g 2.4 GHz 54 Mbps 802.11 n 2.4 GHz、5 GHz 450 Mbps 802.11 a C5 GHz 1300 Mbps不同802.11标准具有共同的特征有放慢速度，延伸到更远的能力。
802.11设备在2.4到2.485 GHz (称为3358www.Sina.com/) 5.1到5.8 GHz (称为3358www.Sina.com/)两个不同的频带上工作。 2.4GHz频段是不需要驾照的频段，同样意味着使用2.4GHz的电话、微波炉、蓝牙耳机等设备可能会发生竞争。 我以前就有体会，笔记本电脑连接了wifi(2.4GHz )，连接蓝牙耳机后网络有点堵塞。 也出现在网络属性中。 图：
我的无线网卡支持802.11n协议，但只能在2.4GHz频段工作。 即使在5GHz频段工作，速度也不像802.11ac交流那么快。 目前市面上的笔记本电脑无线网卡基本支持FDDI。 2018年，Wi-Fi联盟正式将基于802.11ax标准的Wi-Fi纳入正规军，有机会推动802.11ax，重命名Wi-Fi标准，并将新标准802.11ax更名为Wi-F
i6。具体对应关系如下表： 标准名称802.11 nWi-Fi 4802.11acWi-Fi 5802.11axWi-Fi 6下面开始链路层和物理层合称网络接口层。
蓝牙和ZigBee 除了WiFi以外，还有两个无线协议：蓝牙和ZigBee。蓝牙定义在IEEE 802.15.1标准中。IEEE 802.15.1网络以低功率和低成本在小范围内运行，本质上是一个"电缆替代"技术。平时我们也能发现，蓝牙主要用于计算机与无线键盘、鼠标、耳机等外部设备的互联。所以蓝牙也被称为无线个人域网络(Wireless Personal Area Network, WPAN)。蓝牙也是定义的网络接口层，以TDM方式工作于无须许可证的2.4GHz频段。802.15.1能提供高达4Mbps的数率。蓝牙通常用于自组网络，也就是不需要网络基础设施(如AP)来互连蓝牙设备。这就意味着蓝牙不能上网。
有人可能会问，同样是无线协议，同样定义在网络接口层，为什么WiFi能上网，而蓝牙就不行。我们讲下层为上层协议提供了一个统一的接口，隐藏了实现细节，网络层并不关心底层是双绞线还是无线，不管你是以太网还是WiFi，它只是通过接口获取下层提供的服务。那么为什么蓝牙不行？
虽然蓝牙协议结构和802.11协议的结构图类似，都包括最下的物理层和中间的数据链路层，但是蓝牙协议还包括了一个中间层协议和最后的应用层协议。而且，某些控制数据和音频数据完全不经过中间层，是直接从Baseband到达应用层，甚至也跨过了部分数据链路层的结构。所以蓝牙并不能加入TCP/IP体系，也就不能上网。不过倒也有方法，两台手机开启蓝牙共享功能，一台手机通过移动数据或者WiFi联网，另一台手机可以在只开启蓝牙的情况下上网。
ZigBee被定义在IEEE 802.15.4标准中。它与蓝牙目标不同。ZigBee的服务目标是低功率、低速率、低工作周期的应用。因为并非所有的网络应用都需要高带宽和随之而来的高成本。比如，家庭温度和光线传感器、安全设备和墙上安装的开关都是非常简单、低功率、低工作周期、低成本的设备。ZigBee非常适合这些设备。和蓝牙一样，也是用于自组网络(Ad Hoc)。
虽然目前5G已经大行其道，但我们依然拿4G来举例，原理都差不多。
首先，4G也是属于网络接口层，也就是说，我们使用4G上网，上层还是走的TCP/IP协议栈。有人可能联想到WiFi，同样是定义了物理层和链路层，上层同样是TCP/IP协议栈，同样是无线网络协议，是不是WiFi和4G就差不多呢。
实际上，4G和WiFi非常不同。举几个我们能明显感受到的不一样：不管是以太网还是WiFi，都有MAC地址和网关；而在4G里面没有MAC地址和网关的概念（如果要类比的话可以把PGW看作是网关，它负责分配IP和DNS）。如图：
说到4G就不得不说到一个组织：3GPP。很多人以为3GPP是制定3G标准的，其实不是，他们是负责整个移动蜂窝网络的标准化工作的。另外很多人会把4G和LTE混为一谈。4G全称是第四代移动通信技术(the 4th generation mobile communication technology)，只是一个标准，是由3GPP组织负责定制的。只要你的协议能达到4G的标准，你就可以称为4G。
至于为什么需要蜂窝网络，而不直接使用WiFi作为无线接入，那是因为WiFi接入区域范围在10~100米。因此我们需要在WiFi热区外接入互联网时就需要蜂窝网络。因为蜂窝电话早就已经普及了，很自然想到扩展蜂窝网络，使它们不仅支持语言电话，也支持无线互联网接入。
不过4G和之前的3代还是很有区别的。第一代（1G）系统是模拟FDMA系统，专门用于语音通话。后来被2G系统替代，2G系统也是为语音通话设计的，后来扩展了对因特网的支持（2.5G）。3G系统支持语音和数据，但更强调数据能力和更高速的无线接入。到了基于LTE技术的4G系统，其特征是全IP核心网络。
现在我们打电话也是走的IP网络，不过也不是所有的都是。有这种场景：我们在接电话时就不能上网了，而且4G的标志也变成了2G。这因为语音服务用的不是上述模型，在打电话时，占用了4G所在的频段，所以就不能上网了。有一种VoIP的语音通话技术，它是基于IP的语音传输。在4G中的应用就是VOLTE。也就可以分为下面两种：
当使用VOLTE技术时，会用到IP层及以上的部分协议。当采用CSFB衰落到2G网络时，运营商有专门的语音网络，在这个网络上只支持手机，不支持互联网其他设备接入，不必考虑其它层的数据封装。此时整个网络模型只有物理层和MAC层，没有上层。现在大部分手机都是使用VOLTE进行通话。
总结4G和WiFi都是属于网络接口层，上层都是走的TCP/IP协议栈。4G和WiFi都是输入接入网的范畴，核心网相同。WiFi属于局域网范畴，和以太网理念一样，底层使用MAC地址在局域网内通信。4G严格来说没有局域网的概念，使用移动数据网络时主要靠IMSI码，需要鉴权、注册等一系列动作，这些大部分靠我们插入的SIM卡来完成。总之，4G的技术比WiFi要复杂很多很多。因为4G要考虑的东西非常之多。4G相关的技术常见的有：
1、LTE技术标准。
2、LTE-Advanced技术标准（分为TD-SCDMA直接进化的TDD和WCDMA直接进化的FDD两种标准）。
3、WiMax技术标准。
4、HSPA+技术标准。
5、WirelessMAN-Advanced技术标准。
我国三大运营商采用的都是第2种技术，FDD-LTE和TDD-LTE都有。蜂窝网络是一个庞大的体系，无法详尽展开，在《计算机网络·自顶向下》这部书中的第7章有详细的介绍，这本书也是我老师推荐我读的，确实不错，对于想深入了解计算机网络的可以看看。这本书已经出到了第7版，目前最新的一版。为了方便大家学习，我已经将其打包，可以在公众号：极客随想中获取。在公众号内回复消息：计算机网络。就可获取资源。