网络分层与各层设备

  1. TCP/IP四层模型
    传输层、网络层、数据链路层和物理层。

  2. 集线器(HUB)
    集线器工作在物理层,它会把自己收到的每一个字节都复制到其他端口上去。

  3. 交换机(数据链路层 也叫MAC层)
    3.1 目的:交换机解决了集线器对任何数据报文都转发这个低效率的问题。
    3.2 原理:交换机在转发数据的时候会记下来源MAC地址来自哪个接口,在工作一段时间后,就有了整个网络的一个结构了,这个所有接入主机MAC地址到接口的映射就是转发表,交换机会一直维护更新这个转发表。
    3.3 当网络内机器很多时,就需要多台交换机,而多台交换机环路相连时会产生环路问题。解决这个问题的方法是STP协议(最小生成树),有点类似于算法中的union find。具体做法是把每台交换机抽象成一个对象,这个对象有根交换机、上级交换机、优先级向量、与父交换机的距离这几个属性,然后当两个不认识的交换机相遇时,就通过上面几个属性结合算法,理顺出他们的关系,最后整个网络结构就会形成一棵树。
    3.4 当交换机多了之后,虽然交换机有记忆MAC地址到端口映射的能力,但是还是会有广播问题,伴随广播问题出现的就是安全问题,比如一个财务发的消息经广播程序员也能收到。而解决这个问题的方法有两种,一种是每个部门有单独的子网,二是通过vlan。vlan是在MAC层的头中(源MAC地址字段后)加一个tag,tag里面包含一个12位的vlan id,在交换机广播时,只广播同vlan id的数据报。交换机和交换机相连的口是trunk口,trunk口可以转发任何vlan口数据。
    3.5 MAC包数据格式:目标MAC地址、源MAC地址、类型(0800 IP数据报、0806 ARP请求应答)、上层包数据、CRC校验。

  4. 路由器(网络层)
    4.1 路由器可用于将局域网内的数据报转发到其他网络中,我们常说的网关其实就是路由器负责转发的那个端口,通过IP地址进行定位路由,因此路由器工作在三层网络中,它能够解析数据报中的IP段。

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