幾乎每個(gè)網(wǎng)絡(luò)都使用三種基本設(shè)備——網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)路由器和網(wǎng)絡(luò)防火墻。對(duì)于小型網(wǎng)絡(luò)（例如家庭網(wǎng)絡(luò)），它們可以集成到一個(gè)設(shè)備中，但對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò)則不然。對(duì)于任何網(wǎng)絡(luò)，這三個(gè)設(shè)備中的任何一個(gè)都不能被解雇。在這篇文章中學(xué)習(xí)了解它們的工作原理以及它們?nèi)绾螛?gòu)建您的網(wǎng)絡(luò)。

交換機(jī) - 在網(wǎng)絡(luò)中橋接您的設(shè)備

在局域網(wǎng) (LAN) 中，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的功能類似于城市中的天橋，橋接其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如交換機(jī)、路由器、防火墻和無線接入點(diǎn) (WAP)，并連接客戶端設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 (IP) 攝像機(jī)和 IP 打印機(jī)。它為網(wǎng)絡(luò)上的所有不同設(shè)備提供了一個(gè)連接的中心位置。

交換機(jī)如何工作？

交換機(jī)通過保存在哪個(gè)交換機(jī)端口上看到的媒體訪問控制 (MAC) 地址的表來交換數(shù)據(jù)幀。MAC 地址是網(wǎng)絡(luò)接口控制器 (NIC) 硬件中的老化標(biāo)記。每個(gè)網(wǎng)卡和交換機(jī)和路由器的每個(gè)端口都有一個(gè)唯一的 MAC 地址。交換機(jī)從數(shù)據(jù)幀中學(xué)習(xí)源和目標(biāo) MAC 地址，并將它們保存在表中。它參考該表來確定將其接收到的幀發(fā)送到何處。如果它收到表中沒有的目標(biāo) MAC 地址，它會(huì)將幀泛洪到所有交換機(jī)端口，這稱為廣播。當(dāng)它收到響應(yīng)時(shí)，將MAC地址放入表中，下次不需要泛洪。

路由器 — 將您連接到 Internet

路由器（有時(shí)稱為網(wǎng)關(guān)）是用于在不同網(wǎng)絡(luò)之間路由數(shù)據(jù)包以及將您的網(wǎng)絡(luò)與 Internet 連接的硬件設(shè)備。事實(shí)上，互聯(lián)網(wǎng)是由數(shù)十萬臺(tái)路由器組成的。

路由器如何工作？

路由器檢查每個(gè)數(shù)據(jù)包的源 IP 地址和目標(biāo) IP 地址，在路由器的 IP 路由表中查找數(shù)據(jù)包的目的地，然后將數(shù)據(jù)包路由到另一個(gè)路由器或交換機(jī)。該過程一直發(fā)生，直到到達(dá)目標(biāo) IP 地址并做出響應(yīng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)目的IP地址的方式不止一種時(shí)，路由器可以聰明地選擇最經(jīng)濟(jì)的一種。當(dāng)數(shù)據(jù)包的目的地未在路由表中列出時(shí)，數(shù)據(jù)包將被發(fā)送到默認(rèn)路由器（如果有）。如果數(shù)據(jù)包沒有目的地存在，它將被丟棄。

通常，您的路由器由您的 Internet 服務(wù)提供商 (ISP) 提供。您的 Internet 提供商為您分配了一個(gè)路由器 IP 地址，這是一個(gè)公共 IP 地址。當(dāng)您瀏覽 Internet 時(shí)，外部世界會(huì)通過公共 IP 地址識(shí)別您的身份，并且您的私有 IP 地址受到保護(hù)。但是，您的臺(tái)式機(jī)、筆記本電腦、iPad、電視媒體盒、網(wǎng)絡(luò)復(fù)印機(jī)的私有 IP 地址是完全不同的。否則，路由器無法識(shí)別哪個(gè)設(shè)備正在請(qǐng)求什么。

路由器有什么作用？

路由器解釋不同的網(wǎng)絡(luò)。除了最常用的以太網(wǎng)之外，還有許多其他不同的網(wǎng)絡(luò)，例如 ATM 和令牌環(huán)。網(wǎng)絡(luò)以不同的方法封裝數(shù)據(jù)，因此它們不能直接通信。路由器可以“翻譯”來自不同網(wǎng)絡(luò)的這些數(shù)據(jù)包，以便它們能夠相互理解。

路由器防止廣播風(fēng)暴。如果沒有路由器，廣播將到達(dá)每個(gè)設(shè)備的每個(gè)端口并由每個(gè)設(shè)備處理。當(dāng)廣播量過大時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就會(huì)出現(xiàn)混亂。路由器將網(wǎng)絡(luò)細(xì)分為由它連接的兩個(gè)或多個(gè)較小的網(wǎng)絡(luò)，并且不允許廣播在子網(wǎng)之間流動(dòng)。

交換機(jī)與路由器

為什么要比較交換機(jī)與路由器？因?yàn)槿龑咏粨Q機(jī)可以做路由。有人可能會(huì)問為什么不只使用 L3 交換機(jī)，那么您根本不需要路由器。每個(gè)設(shè)備都有自己的功能，選擇取決于許多因素。一方面，例如，對(duì)于擁有 10-100 個(gè)用戶的小型網(wǎng)絡(luò)，L3 交換機(jī)在成本或功能方面是過度的。一個(gè)合適的路由器可以以合理的成本很好地完成這項(xiàng)工作。另一方面，您可以根據(jù)需要在路由器上安裝交換模塊，使其像 L3 交換機(jī)一樣工作。因此，使用哪種設(shè)備的點(diǎn)應(yīng)考慮其可擴(kuò)展性、彈性、軟件功能、硬件性能等。

防火墻——保護(hù)您的網(wǎng)絡(luò)的防火墻

防火墻顧名思義就是用來在緊急情況下阻擋火災(zāi)的墻。網(wǎng)絡(luò)防火墻在 Intranet/LAN 和 Internet 之間設(shè)置了一道屏障。通常，網(wǎng)絡(luò)防火墻保護(hù)內(nèi)部/私有 LAN 免受外部攻擊并防止重要數(shù)據(jù)泄露。雖然沒有防火墻功能的路由器盲目地在兩個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)之間傳遞流量，但防火墻會(huì)監(jiān)控流量并阻止未經(jīng)授權(quán)的流量。

除了將局域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)分開外，網(wǎng)絡(luò)防火墻還可用于將局域網(wǎng)內(nèi)的重要數(shù)據(jù)與普通數(shù)據(jù)分開。這樣也可以避免內(nèi)部入侵。

一種常見的硬件防火墻允許您定義阻止規(guī)則，例如通過 IP 地址、通過端口的傳輸控制協(xié)議 (TCP) 或用戶圖協(xié)議 (UDP)。因此禁止不需要的端口和 IP 地址。其他一些防火墻是軟件應(yīng)用程序和服務(wù)。這種防火墻就像一個(gè)代理服務(wù)器，將兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連。內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)不直接與外部網(wǎng)絡(luò)通信。這兩種類型的組合通常更安全、更有效。

交換機(jī)、路由器和防火墻：它們是如何連接的？

通常路由器是您在 LAN 中的第一件事，網(wǎng)絡(luò)防火墻位于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和路由器之間，以便可以過濾所有進(jìn)出的流量。然后開關(guān)隨之而來。由于許多 Internet 提供商現(xiàn)在都提供光纖服務(wù) (FiOS)，因此您需要在網(wǎng)絡(luò)防火墻之前安裝調(diào)制解調(diào)器，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為可以通過以太網(wǎng)電纜傳輸?shù)碾娦盘?hào)。所以典型的配置是 Internet-modem-firewall-switch。然后交換機(jī)連接其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

概括

交換機(jī)可以在您的 LAN 中實(shí)現(xiàn)內(nèi)部通信；路由器將您連接到互聯(lián)網(wǎng)；防火墻保護(hù)您的網(wǎng)絡(luò)。這三個(gè)組件在網(wǎng)絡(luò)中都是不可或缺的。小型網(wǎng)絡(luò)可能具有三者的集成設(shè)備，而大型網(wǎng)絡(luò)如企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、您的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商將擁有所有這三者以保持多重、復(fù)雜和高度安全的通信。

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