网络设备

网络设备，或称为网络硬件，是指用于在计算机网络中实现计算机之间通信和交互的物理装置。

它们相当于互联网的“管道系统”，负责引导数据流量、放大信号以及确保连接的稳定性。要了解它们的运作方式，我们必须根据它们在OSI模型中所所处的层次来进行分类。

注意：根据这些设备的功能，它们可以执行诸如信号再生、帧转发、数据包交换、路由选择、协议转换以及访问控制等任务，从而确保通信的可靠性、高效性和安全性。

网络设备的功能

• 通过设备在之间传输和接收数据来实现通信。
• 让各种设备能够高效且安全地连接到网络中。
• 通过减少网络拥塞和管理流量，提升网络性能。
• 通过控制访问权限来保障安全，同时防止未经授权的活动发生。
• 扩大网络覆盖范围，解决信号丢失或衰减的问题。

第1层设备：物理层

这些设备处理的是原始的电信号或光信号（即比特数据）。它们属于“无智能”的设备，无法理解IP地址或MAC地址的含义。

1. 中心节点/枢纽

• 功能：局域网中设备之间的中心连接点。
• 如何操作：它接收到一个端口传入的信号，然后盲目地将该信号广播到所有其他端口上。它并不知道接收信号的实体是谁。
• 缺点/缺陷：网络流量过高导致的冲突，以及安全隐患（因为所有人都能看到彼此的数据）。
• 状态：已经过时了。已用交换机替代。

2. 中继器

• 功能：能够重新生成信号，从而扩大网络的覆盖范围。
• 如何操作/使用方法：它接收到的是较弱的信号（由于长距离传输导致的信号衰减），然后对该信号进行放大处理，再将其重新发送出去。
• 使用场景：可以将WiFi信号覆盖范围或以太网电缆的长度延长到100米之外。

3. 调制解调器（调制器-解调器）

• 功能：它将您的家庭网络与互联网服务提供商相连。
• 其运作方式如下：它将计算机中的数字信号转换为适合电话/有线电视网络的模拟信号（即调制过程），同时也能将模拟信号重新转换回数字信号（即解调过程）。

第2层设备：数据链路层

这些设备可以正常工作。MAC地址（物理地址）。它们比集线器更加“智能”。

4. 切换

• 功能：用于连接局域网中的各种设备。
• 如何操作/使用方式：与Hub不同，交换机能够了解所有连接设备的MAC地址。它负责发送数据。只有连接到目标设备的特定端口上。
• 好处/益处：可以减少碰撞的发生，从而提高系统的安全性与运行速度。
• 类型/种类
• 未受管理的：即插即用模式（适用于家庭/小型办公室环境）。
• 由专人管理：可配置功能（如VLAN、QoS等），适用于企业级应用。

5. 桥梁

• 功能：它将两个独立的局域网段连接在一起，使得它们看起来像是一个网络。
• 如何操作/使用方法：该设备根据MAC地址来过滤流量，从而确保本地流量只在本地范围内传输，从而减少拥堵现象。目前，这种设备已经被交换机所取代——因为交换机本质上就是多端口的桥接设备。

6. 接入点（AP）

• 功能：创建无线局域网（WLAN）。
• 如何操作：它充当了有线以太网与无线WiFi设备之间的桥梁。
• 与路由器的区别：AP仅提供WiFi信号而已；它并不负责路由或分配IP地址（除非它是一个“无线路由器”组合设备）。

第3层设备：网络层

这些设备使用的是IP地址（逻辑地址）来进行通信。它们能够将不同的网络连接在一起。

7. 路由器

• 功能：能够连接多个网络（例如，将家庭局域网与互联网主干网连接起来）。
• 其运作方式如下：它利用IP地址来确定数据包的最佳传输路径。为了做出这些决策，它会维护一个路由表。
• 主要特点：路由器会阻止广播流量的传输，从而将各个网络隔离开来。

8. 桥接路由器

• 功能：一种兼具桥接器和路由器功能的混合设备。
• 如何操作/使用方法：它可以同时处理已知的协议（如TCP/IP），以及那些无法被路由的未知协议（比如那些无法被处理的旧式通信协议）。不过，这种技术现在已经很少被使用了。

第4至7层设备：高级处理功能

9. 网关

• 功能：在两种截然不同的网络之间充当翻译者角色的人。
• 如何操作：它可以转换各种协议、数据格式或架构（例如，将TCP/IP网络与传统的大型机网络进行连接）。
• 例如：“互联网网关”可以将用户的私有局域网请求转换为公共互联网的请求。

10. 防火墙

• 功能：保安人员。根据安全规则来管控进出车辆和人员的流动。
• 硬件：一种位于网络边缘的物理设备。
• 软件：安装在特定的服务器或电脑上。
• 数据包过滤：查看头部信息（IP地址/端口）。
• 状态检查技术：记录当前活跃的连接情况。

摘要：hub与switch、router的区别