构建网络时要使用的网络设备类型

除非每个设备都可以与其他设备进行通信，否则网络无法存在。 无论是你的组织的网络还是更广泛的网络（如 Web），这一事实都适用。 所有网络都在相同的原则上构建。

在本单元中，你将了解“网络标准”这一术语，并了解构成任何网络主干的硬件。

网络标准

网络协议提供统一的方法进行通信，而网络标准控制使用它们的硬件和软件。

如今，有成千上万的硬件供应商。 但是其所有技术都可轻松地与你的计算机或网络无缝集成。 网络标准提供了一种实现设备之间的互操作性的框架。

网络标准提高了启用网络的不同设备的互操作性，并在产品版本与不同供应商之间提供了向后兼容性。 发布常规标准的官方机构是国际电信联盟 (ITU)、美国国家标准学会 (ANSI) 以及电气和电子工程师协会 (IEEE)。

没有网络标准，便无法可靠地构建网络并连接启用网络的设备。

802 系列标准

802 规范涵盖适用于以太网和无线的所有物理网络标准。 下表显示了一些使用较广泛的标准。

网络基础结构

多个符合网络标准的设备组成了网络的结构。 根据网络的大小，可能会使用其中几个设备来构建网络的主干。 这些设备有：

• 中继器
• 集线器
• 网桥
• 交换机
• 路由器

几乎所有这些设备都依赖于媒体访问控制或 Internet 协议 (IP) 地址在网络上传递数据。

什么是媒体访问控制地址？

媒体访问控制 (MAC) 地址是制造时分配给每个启用了网络的设备的唯一标识符。 它可以称为已烧录地址、以太网硬件地址或物理地址。

MAC 地址采用标准结构，即 6 个十六进制数字用冒号或短划线隔开。 MAC 地址的前三个数字定义制造商的组织唯一标识符 (OUI)，其余三个数字唯一地标识设备。 例如，如果 MAC 地址为 AA-6A-BA-2B-68-C1，则 OUI 是 AA-6A-BA，设备 ID 是 2B-68-C1。

中继器

中继器是一种可重复网络信号的双端口设备。 网络设备之间存在一定距离时，将使用中继器。 中继器在重新发送数据包之前不会修改或解释它们，也不会放大信号。 而是采用原始强度逐位重新生成数据包。

网桥

网桥会将网络划分为网段，可以在这些网段之间筛选和转发数据包。 网桥使用网络设备的 MAC 地址来确定数据包的目标。 通常使用网桥减少网段上不必要的网络流量，从而改善网络性能。

集线器

集线器充当网络上的多端口中继器。 使用集线器连接多个设备，并构建网络的布局。 例如，可以级联集线器以创建网络分支，或用作终结点以创建具有多种用户类型设备的星形布局。 集线器包含多个端口，这些端口充当集线器与网络设备之间的输入/输出以太网连接。 集线器只能以一个速度运行，即网络上最慢网络设备的速度。 它不解释或筛选数据包，会将每个数据包的副本发送给所有连接的设备。

集线器的类型

• 快速以太网：该集线器用于 100 Mbps 网络，作为 I 类和 II 类集线器提供。 这两种类型之间的主要区别在于数据传输中的延迟量。 I 类集线器引入最多 140 位时间的信号延迟。 第 II 类集线器延迟最多 96 位时间。 延迟允许在不同基类型之间进行数据转码。 在基于集线器的网络中只能使用两个 II 类集线器。 II 类集线器由于速度较高，因此会增加数据包冲突的可能性。
• 双速度：对于传统的中心网络，最慢的附加设备决定网络的速度。 例如，如果有 10-Mbps 和 100-Mbps 的设备连接到网络，则整个网络的速度只有 10 Mbps。 双速集线器通过在两个不同速度设备之间充当网桥来解决该问题。

集线器用于少量设备的小型临时网络，不过很少在企业级别上使用。

切换

交换机合并了网桥和集线器的功能。 它会对网络进行分段，并且可以解释和筛选数据包数据，以将它直接发送给连接的网络设备。 交换机使用网络设备的 MAC 地址来确定数据包的目标。 交换机在全双工模式下运行，这意味着它可以同时向网络设备发送和从其接收数据。

功能

基于以太网的新式交换机可提供比以太网集线器更多的功能。

• 以太网交换机可以调整入站数据包的连接速度，以匹配目标网络的连接速度。
• 许多交换机现在支持通过以太网供电 (PoE)。 PoE 使某些网络设备，例如 IP 语音 (VoIP) 电话，可以从交换机获得电源，而无需单独的电源。
• 可以将其他模块连接到交换机，以实现端口镜像、数据包探查器和入侵检测系统等功能。

以太网交换机的类型

两种不同类型的交换机，即非托管和托管。

非托管

此类型的交换机没有配置功能，专为小型办公室或家庭办公室环境而设计。 数据包交换会自动进行。

托管

此类型的交换机提供了用于调整交换机的配置、行为和操作的方法。 可以使用 Telnet 或安全外壳 (SSH) 通过命令行接口 (CLI)、远程控制台或通过 Web 界面访问交换机配置。

下面是要在托管交换机上配置的较常见可用选项的列表。 请记住，交换机制造商可能会提供不同的配置选项。

托管交换机有两种子类型：

• 智能：智能交换机是介于非托管交换机与托管交换机之间的中间选择。 它们往往仅提供基于 Web 的界面来管理配置。 可用选项有虚拟 LAN、端口镜像和带宽速率限制。
• 企业：前面所述的完全托管交换机服务。

路由器

路由器将具有不同范围地址的网络链接在一起。 它们可以解释和筛选数据包，然后将它们转发给正确的网络。 路由器使用网络设备的 IP 地址信息将数据包路由到其目标。 大多数路由器现在可以检测流向任何所连接网络的数据流量的问题，并路由或重新路由它以绕过问题。 路由器也称为网关。 配置网络设备时，通常会使用默认网关 IP 地址对它进行配置。

互连

互连网络中的路由器会维护路由表，该表列出每个网络之间的首选路由。 路由器充当其网络上所有网络设备的起始授权机构。 使用路由协议，如边界网关协议 (BGP)，在路由器之间共享路由信息。

类型

大多数路由器使用 BGP 共享路由信息。 共享的信息类型取决于路由器的使用及其使用的功能。

有几种不同分类或类型的路由器可用于满足不同的网络需求。

• 访问路由器：这些路由器往往是具有简单路由需求的低成本设备，通常用于家庭或小型卫星办公室。
• 分发路由器：这些路由器编译来自多个路由器的流量路由数据。 分发路由器具有显著更高的内存和处理能力。 此类型的路由器旨在容纳大量路由信息，通常用于管理和控制 WAN 上的服务质量。
• 边缘路由器：边缘路由器在网络与其他网络（例如本地网络和 Internet）之间的边界运行。 它们充当网关，在内部筛选流量并进行路由，或是根据数据包标头进行转发。 边缘路由器通常具备访问控制或防火墙，以提高安全性。 它还可以处理 DHCP 和 DNS 设备。
• 核心路由器：有时称为企业路由器，这些路由器专为更高的带宽而设计。 它们用于将不同的建筑物或地理位置连接在一起。 核心路由器的功能通常少于边缘路由器，因为其主要重点是最大程度减少数据包丢失并阻止拥塞。 它们通常将数据包转发到边缘路由器。

无线路由器

此网络设备提供常规访问路由器的所有路由功能，不过还提供无线接入点功能。 无线路由器或无线接入点旨在提供与网络之间的非有线连接。 与网络关联的边缘路由器处理访问 Internet 或其他网络的任何预配。 无线路由器使你可以构建一种不同类型的网络，称为无线局域网。

无线路由器不应与无线调制解调器相混淆。 无线调制解调器是针对家庭或办公室从 ISP 收到的。 它是将来自 ISP 的信号转换为计算机网络上可用的信号的设备。 无线调制解调器通常与路由器相结合，使你可以创建专用家庭或办公网络。

Azure 选项

这两个 Azure 选项可以帮助路由和管理网络流量。

Azure 中心辐射型

Azure 中的中心辐射型网络拓扑是参考体系结构。

• 中心通常是一个 Azure 虚拟网络，它充当云与本地网络之间的中央连接点。
• 每个轮辐也是 Azure 虚拟网络，通过对等网络连接到中心。

可以通过 VPN 网关或 Azure ExpressRoute 建立云与本地网络之间的连接。

Azure ExpressRoute

ExpressRoute 连接是本地网络与云之间的专用线路，使用的带宽比常规 VPN 网关连接要高。 连接合作伙伴托管 ExpressRoute 线路并提供复原能力超强的连接。