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  • 交换机和中继器
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    2020-03-30 20:58:09

    一、OSI网络协议七层结构(非IT专业仅了解即可)

    从低到高依次为:

    1、物理层—— 集线器、中继器

    2、数据链路层—— 交换机

    3、网络层—— 路由器

    4、传输层

    5、会话层

    6、表示层

    7、应用层

    二、通常各自用途

    以前的局域网用集线器;现在的局域网用交换机;路由器具有更多功能。

    1、交换机:一般用于局域网和广域网的连接。

    优点:

    1)速度快

    2)增强网络整体性能

    3)集中控制

    缺点:比集线器成本高

    2、集线器:实际是中继器的一种,但能够提供多端口服务,一般用于本网段转发数据。

    优点:

    1)某条线路或节点出现故障时,不会影响其他节点正常工作

    2)更改配线相对容易

    3)易于网络扩展

    4)集中管理

    5)提供中继器功能

    缺点:

    1)易出故障

    2)通信效率低

    3)保密性差

    3、路由器:连接对象包括局域网和广域网,功能较交换机要强大。

    优点:

    1)可实现不同网络之间互连

    2)可配置成允许多条路由路径

    3)允许网络数据流控制

    4)允许如Internet的大型网络访问

    5)保密性强

    缺点:

    1)速度较慢

    2)比中继器、集线器成本高

    4、中继器:一般在单座建筑中使用,连接两局域网,用于降低信号损耗,延长传输距离。

    优点:

    1)易于操作

    2)速度较快

    3)价格便宜

    4)可延长通信距离

    缺点:

    1)功能有限

    2)某些情况下管理能力有限

    三、局域网的组件选择

    内部小局域网以集线器为佳;协议相同网络以交换机为佳;内外网相连接以路由器为佳。

    因此选择路由器组建家庭局域网相对较为合理,更可采用无线路由器实现无线上网。

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    • 集线器(Hub):
      集线器通常由4至20个或者更多的端口,也可以对接收到的信号进行再生整形放大,以扩大网络的传输距离。集线器通过广播的方式传输信息。
    • 网桥(Bridge):
      网桥也叫桥接器,是连接两个局域网的一种存储/转发设备,它能将一个大的LAN分割为多个网段,或将两个以上的LAN互联为一个逻辑LAN,使LAN上的所有用户都可访问服务器。扩展局域网最常见的方法是使用网桥。最简单的网桥有两个端口,复杂些的网桥可以有更多的端口。网桥的每个端口与一个网段相连。网桥的两个端口分别有一条独立的交换信道,不是共享一条背板总线,可隔离冲突域。网桥比集线器性能更好,集线器上各端口都是共享同一条背板总线的。后来,网桥被具有更多端口、同时也可隔离冲突域的交换机所取代。
    • 交换机(Switch):
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      交换机工作于OSI参考模型的第二层,即数据链路层。交换机内部的CPU会在每个端口成功连接时,通过将MAC地址和端口对应,形成一张MAC表。在今后的通讯中,发往该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口,而不是所有的端口。因此,交换机可用于划分数据链路层广播,即冲突域;但它不能划分网络层广播,即广播域。
      交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上,控制电路收到数据包以后,处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC(网卡的硬件地址)的NIC(网卡)挂接在哪个端口上,通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口,目的MAC若不存在,广播到所有的端口,接收端口回应后交换机会“学习”新的MAC地址,并把它添加入内部MAC地址表中。使用交换机也可以把网络“分段”,通过对照IP地址表,交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发,可以有效的减少冲突域。
    • 路由器(Router):
      路由器是连接两个或多个网络的硬件设备,在网络间起网关的作用,是读取每一个数据包中的地址然后决定如何传送的专用智能性的网络设备。它能够理解不同的协议,例如某个局域网使用的以太网协议,因特网使用的TCP/IP协议。这样,路由器可以分析各种不同类型网络传来的数据包的目的地址,把非TCP/IP网络的地址转换成TCP/IP地址,或者反之;再根据选定的路由算法把各数据包按最佳路线传送到指定位置。所以路由器可以把非TCP/IP网络连接到因特网上。
    - 交换机的配置方式:

    1、通过“Console”端口与计算机直接连接。
    2、通过普通端口连接。此时配置交换机就不能用本地配置,而是需要通过Telnet或者Web浏览器的方式实现交换机配置。具体配置方法如下:

      • ①Telnet
        Telnet协议是一种远程访问协议,可以通过它登录到交换机进行配置。
        假设交换机IP为:192.168.0.1,通过Telnet进行交换机配置只需两步:
        第1步,单击开始,运行,输入“Telnet 192.168.0.1”
        第2步,输入好后,单击“确定”按钮,或单击回车键,建立与远程交换机的连接。然后,就可以根据实际需要对该交换机进行相应的配置和管理了。
      • ②Web
        通过Web界面,可以对交换机设置,方法如下:
        第1步,运行Web浏览器,在地址栏中输入交换机IP,回车,弹出如下对话框。
        第2步,输入正确的用户名和密码。
        第3步,连接建立,可进入交换机配置系统。
        第4步,根据提示进行交换机设置和参数修改。
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    在这里插入图片描述光猫(调制解调器):将光信号转换为电信号,让下面的路由器能识别到
    路由器(网关):联网,转发地址上网
    交换机:多设备联网,路由器端口不够
    中继器、网桥:原理和交换机相同

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  • 一、中继器 二、集线器 三、放大器 四、交换机 五、网桥 六、路由器 七、网关

    一、中继器

    当传播距离过远的时候,信号是会衰减的。

    又称为转发器。物理层设备。主要功能:对信号进行再生和还原,对衰减信号放大,延长传输距离。

    中继器很傻,两边网段必须是一个协议,不会管数据是否出错,只会无脑加强信号转发。

    一个口进,一个口出。出去之前加强信号
    在这里插入图片描述
    中继器和集线器都不能分割冲突域,即还是属于一个局域网内。


    二、集线器

    Hub。实质上是一个多端口的中继器,也是物理层设备。上面说了,中继器只有两个口,一进一出,但集线器可以有多个口。

    集线器一般都是星型拓扑

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    注意,如果多台计算机同时通信,那么必将导致信息碰撞、平分带宽。
    在这里插入图片描述

    例如:一个带宽为10Mb/s的集线器上连接了8台计算机,当这八台计算机同时工作时,每一台计算机真正拥有的带宽仅为10/8 = 1.25Mb/s


    三、放大器

    与中继器功能相仿,只不过放大器放大的是模拟信号,而中继器放大的是数字信号。

    数字信号:用一系列断续变化的电压脉冲(如我们可用恒定的正电bai压表示二进制数1,用恒定的负电压表示二进制数0),或光脉冲来表示。

    模拟信号:用一系列连续变化的电磁波(如无线电与电视广播中的电磁波),或电压信号(如电话传输中的音频电压信号)来表示


    四、网桥

    网桥是交换机的前身。现在大多数都是使用交换机而不是网桥了。

    首先提出一个问题:如何进行局域网的扩展。
    如果使用前面的集线器或者中继器,那么是不可以隔离冲突域的,如下图:
    在这里插入图片描述
    这样一个大的冲突域虽然达到了网络扩展,但是冲突域太大会导致碰撞几率增大,因此不推荐用集线器进行大规模的扩网。


    这时人们就提出了网桥的概念,它的优势就是既可以扩网,又可以分割冲突域。

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    网桥比中继器和集线器就智能很多了,它会看看你的mac地址,通过你的mac地址来控制数据帧,进而隔离了冲突域,三个冲突域中可以同时进行介质访问了。


    五、交换机

    switch。数据链路层设备。一种多端口的网桥。通常有十几个端口。
    在这里插入图片描述
    这样可以快速大规模扩网,因此交换机逐渐取代了网桥。

    交换机还有一大优点,每个端口独占传输媒体带宽。还记得我们在集线器那里讲过的吗?集线器是不行的。
    在这里插入图片描述
    交换机有两种:存储转发用的多一些,可靠性强。
    在这里插入图片描述

    看下图,请问有多少个冲突域,有多少个广播域?
    在这里插入图片描述
    答:1个广播域,4个冲突域。
    广播域只有路由器或者三层交换机才能分隔,交换机分隔的是冲突域。这也就是说,其他冲突域的广播信号会在整个广播域网络中传递。


    六、路由器

    router。网络层设备。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    转发表是根据路由表算出来的。
    转发是指路由器内部,从哪个端口送出去。路由选择概念更宏观,强调的是下一跳路由器。已经到了本路由器外面。

    输入端口:要把物理层、数据链路层的头去掉,上交到网络层处理,当然要排队。
    在这里插入图片描述
    输出端口:在这里插入图片描述
    如果队列的处理速度小于数据进入队列的速度,就会产生溢出,数据就只能被丢掉了,因此体现流量控制的必要性。

    在这里插入图片描述
    集线器两边物理协议一定要一样

    在这里插入图片描述
    转发表和路由表
    在这里插入图片描述


    七、网关

    并不是一个具体的设备,它代表的是一种概念。顾名思义,“关”就是某一个地方的关卡,因此,网关就是指的一个局域网的关口。三层交换机和路由器都可以作为网关。网关可以用于局域网的互联。

    当数据包想要进入或走出某一个局域网的时候,必然先通过网关才可以进去。在cmd命令行中输入ipconfig命令就可以查看你当前主机的默认网关。

    曾经我做过一个实验,把我主机的arp缓存表中默认网关的mac地址改掉了。之后就上不了网了,这就是因为主机发送的数据包找不到默认网关,因此数据包走出局域网,也就无法发送到互联网上去。这更加印证了,网关就是一个局域网关口的说法。

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交换机和中继器