网络设备和网络软件-编程知识

文章目录

网络设备和网络软件
- 网卡
- 交换机
- - 交换机的三个主要功能
  - 交换机的工作原理
  - 第二层交换和第三层交换
  - 交换机的堆叠和级联
- 路由器
- - 路由器工作原理
- 网关
- - 网关的分类
- 无线接入点(AP)
- 调制解调器
- 网络软件

网络设备和网络软件

网卡

网络接口卡又称网络适配器，简称网卡。网卡完成物理层和数据链路层的大部分功能，包括网卡与网络电缆的物理连接、介质访问控制、数据帧的拆装、帧的发送与接收、错误校验、数据信号的编解码、数据的串并行转换等功能。网卡就像一个装卸货的小码头，负责计算机和网线之间的数据收发工作。

交换机

在计算机网络中，交换是在对共享工作模式改进的基础上提出的。交换机也叫多端口网桥，工作在数据链路层，能够识别帧的内容。

交换机的三个主要功能

学习：交换机对每一个端口相连设备的MAC地址进行识别，并将这些设备的MAC地址同相应的端口的映射关系存放在自己的缓冲中的MAC地址表中
转发/过滤：当一个数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射关系存在时，它被转发到相应的端口而不是所有的端口(如果该数据帧为广播/组播帧则转发到所有的端口)
消除回路：当交换机包括一个冗余回路时，交换机通过生成树协议避免回路的产生，同时允许存在后备路径

交换机的工作原理

交换机是依赖于yizhangMAC地址与端口的映射表（称为CAM表即Context Address Map）来进行工作的

交换机是一种基于MAC地址识别，能够完成封装转发数据帧功能的网络设备。交换机可以学习MAC地址，并把其存放在内部的地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。

第二层交换和第三层交换

第二层交换：第二层交换是以硬件的方式执行网桥的功能。上述内容设计的都是第二层交换技术
第三层交换：第三层交换式将路由功能集成到交换机中，在交换机内部实现了路由，提高了网络的整体性能。但它并不是简单的把路由器设备的硬件以及软件简单的叠加在局域网交换机上。简单的说，三层交换技术就是：二层交换技术+三层转发技术

交换机的堆叠和级联

堆叠和级联是多台交换机或集线器连接在一起的两种方式。他们的主要目的是增加端口密度。但他们的实现方法是不同的。简单的说，级联可通过一根双绞线在任何网络设备长焦的交换机之间，集线器之间或者交换机与集线器之间完成。而堆叠只有在自己厂家的设备之间，且此设备必须具有堆叠功能才可以实现。级联只需要单做一根双绞线或者其他媒介，堆叠需要专用的堆叠模块和堆叠线缆，而这些设备可能需要单独购买

交换机堆叠：此种连接方式主要应用在大型网络中对端口需求比较大的情况下使用。交换机的堆叠是扩展端口最快捷、最便利的方式，同时堆叠后的带宽是单一交换机端口速率的几十倍。但是，并不是所有的交换机都支持堆叠的，这取决于交换机的品牌、型号是否支持堆叠；并且还需要使用专门的堆叠电缆和堆叠模块；最后还需要注意统一堆叠中的交换机必须是同一品牌。
交换机级联：级联是最常见的连接方式，就是使用网线将两个交换机进行连接。连接的结果是，在实际的网络中他们仍然各自工作，仍然是两个独立的交换机。需要注意的是交换机不能无限制的级联，超过一定数量的交换机进行级联，最终会引起广播风暴，导致网络性能严重下降。级联又分为以下两种：
- 使用普通端口级联：
- 使用Uplink端口级联：

路由器

路由器是属于网络层的互联设备，用于连接多个多级上分开的网络，所谓逻辑网络就是拥有独立网络地址的网络。

在这里插入图片描述

路由器工作原理

一般来说，路由器的主要工作是对数据报进行存储转发，具体过程如下

第一步：当数据包到达路由器，根据网络物理接口的类型，路由器调用相应的链路层功能模块，以解释处理此数据包的链路层协议报头。这一步处理比较简单，主要是对数据的完整性进行验证，如CRC校验，帧长度检查等
第二步：在数据链路层完成对数据完整性的验证之后，路由器开始处理此数据帧的IP层，这一过程是路由器功能的核心。根据数据帧的IP包头的目的IP地址，路由器在路由表中查找下一跳的IP地址；同时，IP数据包头的TTL域开始减数，并重新计算校验和
第三步：根据路由表中检查到的下一跳的IP地址，将IP数据包送往相应的输出链路层，被封装上相应的链路层包头，最后经输出网络物理接口发送出去。