网卡

网络适配器，简称网卡，用于实现联网计算机和网络电缆之间的物理连接，为计算机之间相互提供一条物理通道，每一台联网计算机都需要安装一块或多块网卡，通过介质连接器将计算机接入网路电缆系统。

网卡的组成

一块网卡主要由PCB线路板，主芯片，数据汞、金手指、BOOTROM、EEPROM等组成

网卡功能：

完成物理层和数据链路层大部分功能，包括网卡与网路电缆的物理连接、截至访问控制、数据帧的拆装、帧的发送与接收，网卡负责计算机和网线之间的数据收发工作。

每个网卡都有一个唯一的地址，通常称为MAC地址或物理地址，时网卡在生产时由厂家烧入ROM中的。

交换机

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。

交换机的结构

交换机又一条很高宽带的北部总线和内部交换矩阵，交换机在同一时刻可进行多个端口之间的数据传输，每个端口可以视为独立的网段，连接在其上的网络设备肚子享有全部的宽带，无须同其他设备竞争使用。

交换机的功能

• 交换机对每一端口相连相连设备的MAC地址进行识别，并将这些设备的MAC地址同相应端口的映射关系存放在自己存储的MAC地址表中

• 转发/过滤：当一个数据帧的目的地址MAC地址表中有映射关系存在时，它被转发到响应的端口而不是所有端口

• 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

工作原理：交换机根据收到的数据帧的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射关系并将其写入MAC地址表。当一台计算机发送过一次数据帧时，就被交换机记录下来，如果有其他的计算机向这台计算机发送数据时，数据只会从特定端口转发出去，而不会从其他端口转发，如果交换机收到的数据帧中的目的MAC地址不在MAC地址表中，则向所有其他端口转发，另外，广播帧和组播帧也向所有的端口转发。

举例：交换机刚开机时，交换机中的MAC地址和端口的映射表是空的，如果计算机A想发送数据给B，但交换机并不知道B在哪个端口上，所以数据会从2、3、4发送出去，确保计算机B能收到，由于计算机A是从端口1发送出去的，所以交换机就把A的MAC记录在端口1上，当其他计算机想要发送信息给B时，交换机已经知道A的MAC地址在端口1，就把数据从端口1发送出去，此时若数据是从计算机B发送出去，交换机也会往表中添加一条记录B的MAC地址在端口2上，当计算机A向计算机B发送数据时，就可以直接发送到端口2，而不用对每个端口都发送一遍。

思考：计算机A向计算机B发送数据的时候，计算机C能向计算机D发送信息吗？答案是可以的，A和C并不会因为同时发送数据而产生冲突，即它们不在同一个冲突域，交换机所连接的计算机可以独占端口的带宽，交换机的这个特性可以概括为：交换机可以隔离冲突域，交换机的每个端口就是一个小的冲突域。

在交换机的映射表中，记录具有一定的时效性，通常为300s，如果一条记录在300s没得到更新就会被删除，这样可以防止CAM表被迅速占满，同时也使得计算机从一个端口移动到另一端口上还可以正常工作。

当交换机收到目的MAC为0XFFFFFFFFFFFF（广播地址）就会把该数据从所有端口转发出去，也就是交换机不能隔离广播域。

第二层交换：

以硬件的方式执行网桥功能

第三层交换：

第三层交换时将路由功能集成到交换机中，在交换机内部实现路由，提高了网络的整体性能。

三层交换技术就是：二层交换技术+三层转发技术，三层交换机在对一个数据流进行路由后，会产生一个MAC地址与IP地址的映射表，当同样的数据流再次通过时，将根据此表直接从二层交换而不是再次路由。

优点：消除了路由器进行路由选择而造成的网络的延迟，提高了数据包转发的效率，消除了路由器可能产生的网络瓶颈问题。

交换机的类型

• 根据网络覆盖范围划分为局域网交换机和广域网交换机

• 根据传输介质和传输速率划分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机等

• 根据应用网络层次划分为企业级交换机、校园网交换机、部门级交换机等

• 根据端口结构划分为固定端口交换机和模块化交换机

• 根据工作协议划分为第二层交换机和第三层交换机、第四层交换机

• 根据是否支持网管功能划分为网管型交换机和非网管型交换机

交换机的堆叠与级联

堆叠和级联指的是多台交换机或集线器连接在一起的两种方式。

级联可通过一根双绞线在任何网络设备厂家的交换机之间，集线器之间，或二者之间，理论上没有级联个数限制。

堆叠只有在自己厂家之间，需要专用的堆叠模块和堆叠线缆，会存在最大堆叠个数的限制

交换机堆叠

使用场景：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。

优点：同时堆叠后的带宽是单一交换机端口速率的几十倍，不会产生性能瓶颈，可以增加交换机的背板带宽，不会产生性能瓶颈，

缺点：受设备限制，不同厂家不同信号，进行堆叠需要特定的设备支持；受距离限制，因为受到堆叠线缆长度的限制，堆叠的交换机之间的距离要求很近。

实现：堆叠主要通过厂家提供一条专用连接电缆，从一台交换机的的UP堆叠端口直接连接到另一台交换机的DOWN堆叠端口，堆叠的所有交换机可视为一个整体的交换机来管理。

交换机级联

使用场景：在实际网络中，两个连接的交换机仍未独立的交换机

优点：可以延长网络的距离，理论上可以通过双绞线和多级的级联方式无线延长网络距离，级联不受设备的限制

缺点：多个设备的级联会产生级联瓶颈，并且性能会受到限制，比如两个百兆交换机通过一根双绞线级联，那两个交换机通信只能通过这百兆带宽

实现：只需要一根普通的双绞线，节约成本而不受距离的限制

路由器

路由器的概念：

路由器属于网络层设备，用于连接多个逻辑上分开的网络，逻辑网络就是拥有独立网络地址的网络。

路由器的构成：


路由器的功能：

• 网络互联：用于互联局域网和广域网

• 路由选择：一个网络中的主机向另一个网络的主机发送数据包，路由器就会分析源地址和目的节点地址中的网络号，找出最短通信路径

• 分组转发：接收节点发来的数据包，然后根据数据包的源地址和目的地址，对照缓存的路由表，把数据包直接转发到目的节点

• 拆分和包装数据包：在转发数据包的过程中，由于网络宽带等因素，按照预定的规则把大的数据包分解成适当的数据包，到达目的地后再把分散的数据包包装成原有形式

• 拥塞控制：保证整个网络的传输效率，防止过多的数据注入网络

• 网络管理：路由器提供配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能

路由器工作原理：

局域网的某个主机要向另一个局域网中的主机发送数据，那只需要按正常工作方式将带有源IP地址和目的IP地址分组装配成帧发送出去，当路由器接收到来自发送主机的帧后，由路由器的网络层检查分组头，根据目的IP地址查找路由表，确定输出路径，就会发送到所在的局域网。

路由器的主要工作是对数据包进行存储转发：

1. 当数据包到达路由器，路由器调用相应的链路层功能模块，对数据的完整性进行验证，比如CRC校验、帧长度检查等

2. 完整性验证后，路由器开始处理数据帧的IP层，根据数据帧中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域开始简述，并重新计算校验和

3. 根据路由表的查询结果，将IP数据包送往相应的输出链路层

网关

概念

网关又叫协议转换器，可以支持不同协议之间的转换，实现不同协议网络之间的互联，网关具有对不兼容的高层协议进行转换的能力，网关需要对不同的链路层、专用会话层、表示层和应用协议层进行翻译和转换。

网关主要用于不同体系结构的网络或者局域网与主机系统的连接

分类：

• 协议网关：用作不同协议的网络区域之间做协议转换

• 应用网关：在不同数据格式间翻译数据的系统

• 安全网关：各种欧冠技术的融合，范围从协议级过滤到十分复杂的应用级过滤

无线接入点

AP是一个包含单纯性无线接入点（无线AP）和无线路由器（含无线网关、无线网桥）等设备的统称

单纯性无线AP就是无线的交换机，仅仅是一个无线信号发射的功能，工作原理是将网络信号通过双绞线传送过来，经过AP产品的编译，将电信号转换成无线电信号发送出来，形成无线网的覆盖

多数单纯性无线AP不具备路由功能，大多数无线AP支持多用户接入、数据加密、多速率发送等功能