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计算机网络:构成网络的硬件设备

计算机网络:构成网络的硬件设备

作者: 李白开水 | 来源:发表于2020-04-02 22:06 被阅读0次

先来看图:


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电缆

计算机之间是通过电缆相互连接。电缆可以分为很多种,包括双绞线电缆、光纤电缆、同轴电缆、串行电缆等。根据数据链路的不同选用的电缆类型也不尽相同。而媒介本身也可以被划分为电波、微波等不同类型的电磁波。下表总结了各种不同的数据链路、通信媒介及其标准传输速率。

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网卡

任何一台计算机连接网络时,必须要使用网卡(全称为网络接口卡)。网络接口卡(NIC)有时也被叫做网络适配器、网卡、IAN卡。

中继器

中继器( Repeater)是在OS模型的第1层—物理层面上延长网络的设备。
由电缆传过来的电信号或光信号经由中继器的波形调整和放大再传给另一个电缆。


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通过中继器而进行的网络延长,其距离也并非可以无限扩大。例如一个0Mbps的以太网最多可以用4个中继器分段连接,而一个100Mbps的以太网则最多只能连两个中继器。

有些中继器可以提供多个端口服务。这种中继器被称作中继集线器或集线器。
因此,集线器也可以看作是多口中继器,每个端口都可以成为一个中继器。


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网桥/2层交换机

网桥是在OS模型的第2层—数据链路层面上连接两个网络的设备。它能够识别数据链路层中的数据帧,并将这些数据帧临时存储于内存,再重新生成信号作为一个全新的帧转发给相连的另一个网段。

数据链路的数据帧中有一个数据位叫做FCS,用以校验数据是否正确送达目的地。网桥通过检查这个域中的值,将那些损坏的数据丢弃,从而避免发送给其他的网段。


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此外,网桥还能通过地址自学机制和过滤功能控制网络流量。

这里所说的地址是指MAC地址、硬件地址、物理地址以及适配器地址,也就是网络上针对NC分配的具体地址。下图所示,主机A与主机B之间进行通信时,只针对主机A发送数据帧即可。网桥会根据地址自学机制来判断是否需要转发数据帧。


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这类功能是0SI参考模型的第2层(数据链路层)所具有的功能。为此,有时也把网桥称作2层交换机(I2交换机)。
有些网桥能够判断是否将数据报文转发给相邻的网段,这种网桥被称作自学式网桥。这类网桥会记住曾经通过自已转发的所有数据帧的MAC地址,并保存到自己里的内存表中。由此,可以判断哪个网段中包含持有哪类MAC地址的设备。

路由器/3层交换机

路由器是在OSI模型的第3层——网络层面上连接两个网络、并对分组报文进行转发的设备。网桥是根据物理地址(MAC地址)进行处理,而路由器/3层交换机则是根据IP地址进行处理的。由此,TCP/IP中网络层的地址就成为了IP地址。

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路由器可以连接不同的数据链路。例如连接两个以太网,或者连接一个以太网与一个FDDI。现在,人们在家或办公室里连接互联网时所使用的宽带路由器也是路由器的一种。

路由器还有分担网络负荷的作用,甚至有些路由器具备一定的网络安全功能。因此,在连接网络与网络的设备当中,路由器起着极为重要的作用。

4~7层交换机

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47层交换机负责处理OSI模型中从传输层至应用层的数据。如果用TCP/P分层模型来表述,47层交换机就是以TCP等协议的传输层及其上面的应用层为基础,分析收发数据,并对其进行特定的处理。

例如,对于并发访问量非常大的一个企业级Web站点,使用一台服务器不足以满足前端的访问需求,这时通常会架设多台服务器来分担。这些服务器前端访问的人口地址通常只有一个(企业为了使用者的方便,只会向最终用户开放个统一的访问URL)。为了能通过同一个URL将前端访问分发到后台多个服务器上,可以在这些服务器的前端加一个负载均衡器。这种负载均衡器就是4~7层交换机的一种。

此外,实际通信当中,人们希望在网络比较拥堵的时候,优先处理像语音这类对及时性要求较高的通信请求,放缓处理像邮件或数据转发等稍有延迟也并无大碍的通信请求。这种处理被称为带宽控制,也是4~7层交换机的重要功能。

除此之外,4~7层交换机的应用场景还有很多。例如广域网加速器、特殊应用访问加速以及防火墙(可以防止互联网上的非法访问)等。

网关

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网关是OSI参考模型中负责将从传输层到应用层的数据进行转换和转发的设备。它与4~7层交换机一样都是处理传输层及以上的数据,但是网关不仅转发数据还负责对数据进行转换,它通常会使用一个表示层或应用层网关,在两个不能进行直接通信的协议之间进行翻译,最终实现两者之间的通信。

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