🎰常见的网络设备

交换机

是什么

1. 二层交换机
1. 基于mac地址转发数据
2. 主要用于局域网中的基本连接

2. 三层交换机
1. 继承了路由功能，可以基于IP地址转发数据
2. 常用于大型网络的子网互联

基本原理

1. mac地址自学习
1. 每个设备的网卡都有一个唯一的mac地址
2. 当设备通过交换机发送数据帧时，交换机会记录该帧的源mac地址和端口号，将这些信息保存到mac地址表中

2. 数据帧转发
1. 当交换机接收到一个数据帧时，查看数据帧的mac地址
2. 在mac表中查找匹配的端口
3. 如果找到，向端口发送数据帧；如果没有找到，数据帧被广播（泛洪），更新mac地址表

3. 交换机的每个端口都是全双工的，即可以同时发送和接受数据，避免了冲突域的问题

案例

• pc1,其mac地址是 AA::BB::CC::DD::EE::01，源IP地址是192.168.1.10,连接到交换机的端口1

• pc2,其mac地址是 AA::BB::CC::DD::EE::02，源IP地址是192.168.1.20，连接到交换机的端口2

1. pc1构造一个ICMP请求
1. pc1检查自身路由表，发现目标IP（192.168.1.20）于自身(192.168.1.10)在同一个字网中
2. pc1可以与pc2直接通信，无需通过网关

2. 检查ARP缓存
1. 检查目标主机（192.168.1.20）的mac地址
1. 若存在，直接使用该mac地址构建数据帧
2. 若不存在，继续下一步
1. pc1构建ARP请求
1. 源mac地址:AA::BB::CC::DD::EE::01
2. 目的mac地址:广播地址FF::FF::FF::FF::FF::FF
3. 源IP地址:192.168.1.10
4. 目的IP地址92.168.1.20
2. 广播ARP请求
3. 得到pc2的ARP响应，解析出pc2的mac地址
4. 将pc2的mac地址信息存储到ARP缓存中

3. pc1发送ICMP Echo Request 给pc2
1. 构造数据帧
1. 源mac地址：AA::BB::CC::DD::EE::01
2. 目的mac地址：AA::BB::CC::DD::EE::02
3. 源IP地址：192.168.1.10
4. 目的IP地址：192.168.1.20
5. IP包的载荷是ICMP Echo Request数据
2. 根据交换机的mac地址和端口配对表，查找目的mac地址的端口号
1. 若找到，则通过端口发送给对应主机
2. 若没找到，数据帧泛洪，更新mac地址表
3. 发送 ICMP Request给pc2

4. pc2处请求，发送ICMP Echo Reply数据包作为响应

5. PC1接收到ICMP响应，ping成功

路由器

是什么

• 192.168.1.0/24：
• 本地局域网的地址段，数据包通过接口 eth0 转发，直接通信。

• 0.0.0.0/0：
• 默认路由，转发到互联网网关（ISP 提供的公共 IP 地址）。

路由器的主要功能

1. NAT：将私有IP地址映射到公有IP地址，实现局域网设备到互联网的通信
1. 源NAT SNAT：隐藏内部设备的IP地址
2. 目的NAT DNAT：将外部请求映射到内部设备

2. 动态主机配置协议（DHCP）：路由器可以作为DHCP服务器，为局域网中的设备提供IP地址

3. 防火墙功能：通过设置规则（端口过滤、IP黑名单）来保护网络安全

调制解调器

• 作用：将数字信号转化为模拟信号，或将模拟信号转化为数字信号，使得计算机能够通过电话线或其他的传输媒介接入网络

• 应用场景：家庭宽带接入、DSK连接

• 工作层：物理层

总结