計算機網路常見硬體裝置
1.中繼器
訊號在傳輸過程中會不斷衰減,為了不讓訊號衰減對通訊產生影響,產生了中繼器:僅做放大訊號用,把訊號傳導偏遠的地方
2.集線器
試想,如果每個裝置只有一個對外介面,那麼意味著只能建立一對一的點到點的通訊。為了能夠讓通訊“一對多”,需要將訊號複製廣播,於是,產生了集線器:把一個埠的資訊重複廣播到其它7個埠上(假設是8口HUB)。HUB不具備交換機所具有的MAC地址表,所以它傳送資料時都是沒有針對性的,而是採用廣播方式傳送。
集線器的主要功能是對接收到的訊號進行再生整形放大,以擴大網路的傳輸距離,同時把所有節點集中在以它為中心的節點上。它工作於OSI(開放系統互聯
2.1集線器原理
基本上不具有類似於交換機的"智慧記憶"能力和"學習"能力。它也不具備交換機所具有的MAC地址表,所以它傳送資料時都是沒有針對性的,而是採用廣播方式傳送。也就是說當它要向某節點發送資料時,不是直接把資料傳送到目的節點,而是把資料包傳送到與集線器相連的所有節點。
3.網橋
現在,我們有了集線器,但是這帶來一個問題,多個集線器連線在一起,但是由於是廣播通訊,互相沖突,所以我們現在需要一種裝置,能夠有效隔離子網。讓廣播通訊僅僅在於一個區域性:網橋。
網橋也是資料鏈路層裝置,把一個區域網一分為2,中間用網橋連線,這樣A發給BCD的資料就不會再廣播到EFGH了。
3.1網橋的工作原理
上圖是用一個網橋連線的兩個網路,網橋的A埠連線A子網,B埠連線B子網,為什麼網橋知道哪些資料包該轉發,哪些包不該轉發呢?那是因為它有兩個表A和B,當有資料包進入埠A時,網橋從資料包中提取出源MAC地址和目的MAC地址。
一開始的時候,表A和表B都是空的,沒有一條記錄,這時,網橋會把資料包轉發給B網路,並且在表A中增加一條MAC地址(把源MAC地址記錄表中),說明這個MAC地址的機器是A子網的,同理,當B子網傳送資料包到B埠時,網橋也會記錄源MAC地址到B表。
當網橋工作一段時候後,表A基本上記錄了A子網所有的機器的MAC地址,表B同理,當再有一個數據包從A子網傳送給網橋時,網橋會先看看資料包的目的MAC地址是屬於A子網還是B子網的,如果從A表中找到對應則,拋棄該包(因為該包在HUB中已經被轉發),如果不是,則轉發給B子網,然後檢查源MAC地址,是否在表中已經存在,如果不存在,在表A中增加一條記錄。
噢,或許你現在會問了,為什麼需要兩張表呢,一張表不行麼??嗯~剛才把表一分為二是為了便於理解,實際上,真正的網橋裡面存的應該是一張表(當然有可能為了提速,或者其他原因,它也可能把資訊存為多張表,這個得看它怎麼實現了~),如果是一張資訊表,表裡記錄的應該是:MAC-PortNum,所以它是具有學習功能的。
網橋相當於二層交換機它可以在Layer2“橋接”兩個網段。它比HUB強一些的是,它分離了兩個網段,不會把一個網段內部的packet廣播到另一個網段。因此,兩個網段之間不會產生不必要的訊號衝突碰撞。舉例:AB在橋東,CD在橋西,AB對話時,CD也可以對話。AC對話時,BD大致要避讓。
4.交換機(同一網路內)
4.1交換機的產生:
注意到,網橋只有兩個埠。隨著網路裝置的發展,逐漸產生了多個埠的“網橋”,但是由於網橋是資料鏈路層的廣播通訊,A和G通訊的時候,B和F就沒法通訊——一個橋上多個通訊將產生衝突。為了能夠實現多對多的通訊,於是產生了交換機。
在交換機中,A和B通訊的同時,C和D也可以通訊——因為它們分別佔用不同的埠。這樣,交換機漸漸替代了網橋,成為組建區域網的重要裝置。
4.2交換機的原理
交換機工作於OSI參考模型的第二層,即資料鏈路層。交換機內部的CPU會在每個埠成功連線時,通過ARP協議學習它的MAC地址,儲存成一張ARP表。在今後的通訊中,發往該MAC地址的資料包將僅送往其對應的埠,而不是所有的埠。因此,交換機可用於劃分資料鏈路層廣播,即衝突域;但它不能劃分網路層廣播,即廣播域。
也就是說,交換機也有一張表,記錄的是port-mac。
4.3交換機的分類:
按照傳輸資料包的層次,交換機可以分為一、二.....七層交換機。
路由器(Router)(不同網路內)
是一種計算機網路裝置,提供了路由與轉送兩種重要機制,可以決定資料包從來源端到目的端所經過 的路由路徑(host到host之間的傳輸路徑),這個過程稱為路由;將路由器輸入端的資料包移送至適當的路由器輸出端(在路由器內部進行),這稱為轉 送。路由工作在OSI模型的第三層——即網路層,例如網際協議。
路由器的一個作用是連通不同的網路,另一個作用是選擇資訊傳送的線路。 路由器與交換器的差別,路由器是屬於OSI第三層的產品,交換器是OSI第二層的產品(這裡特指二層交換機)
閘道器(Gateway)
又稱網間聯結器、協議轉換器。閘道器在網路層以上實現網路互連,是最複雜的網路互連裝置,僅用於兩個高層協議不同的網路互連。閘道器既可以用於廣域網互連,也可以用於區域網互連
閘道器(Gateway)又稱網間聯結器、協議轉換器。預設閘道器在網路層上以實現網路互連,是最複雜的網路互連裝置,僅用於兩個高層協議不同的網路互連。閘道器的結構也和路由器類似,不同的是互連層。閘道器既可以用於廣域網互連,也可以用於區域網互連
那麼閘道器到底是什麼呢?閘道器實質上是一個網路通向其他網路的IP地址。比如有網路A和網路B,網路A的IP地址範圍為“192.168.1.1~192. 168.1.254”,子網掩碼為255.255.255.0;網路B的IP地址範圍為“192.168.2.1~192.168.2.254”,子網掩碼為255.255.255.0。在沒有路由器的情況下,兩個網路之間是不能進行TCP/IP通訊的,即使是兩個網路連線在同一臺交換機(或集線器)上,TCP/IP協議也會根據子網掩碼(255.255.255.0)判定兩個網路中的主機處在不同的網路裡。而要實現這兩個網路之間的通訊,則必須通過閘道器。如果網路A中的主機發現資料包的目的主機不在本地網路中,就把資料包轉發給它自己的閘道器,再由閘道器轉發給網路B的閘道器,網路B的閘道器再轉發給網路B的某個主機(如附圖所示)。網路A向網路B轉發資料包的過程。
那麼這個IP地址是哪臺機器的IP地址呢?閘道器的IP地址是具有路由功能的裝置的IP地址,具有路由功能的裝置有路由器、啟用了路由協議的伺服器(實質上相當於一臺路由器)、代理伺服器(也相當於一臺路由器)。