导师：在本课中,
我们将讨论用于将数据从一个地方传输到另一个地方以及从一个设备传输到另一个设备的不同类型的网络硬件｡
无论是传输语音､ 视频还是数据,
所有这些东西都需要通过网络才能实现其预期功能｡
那么, 网络是由什么组成的呢？
网络组件可以是网络接口卡､
集线器､ 非托管和托管交换机､
无线接入点､ 路由器､ 防火墙､ 配线架､
以太网供电设备､ 电缆调制解调器､
数字用户线调制解调器､ 光网络终端和软件定义网络｡
其中一些术语可能看起来很熟悉, 但另一些可能不熟悉｡
所以我们在学习这一课的时候,
会简单地介绍一下每一个｡
首先, 我们有以太网或网络接口卡｡
现在, 大多数计算机都有一个网络接口卡,
可以提供到网络的以太网连接｡
它可以集成到您的主板中,
作为扩展卡添加,
或使用USB连接作为外部外设添加｡
然后, 该网络接口卡将用于将计算机连接到网络｡
它可以使用依赖于Cat 5或更高电缆的铜质NIC进行布线｡
或者你可能有一个有线光纤网卡｡
而这依赖于光纤电缆｡
或者您可以使用无线网卡｡
它使用Wi-Fi范围内的无线电频率波连接到无线接入点｡
4千兆赫到5千兆赫｡
接下来, 我们有一个集线器｡
现在, 集线器是一种较老的网络技术,
但您可能仍然会在现场遇到它｡
现在, 集线器有许多不同的端口,
通常在4到48个端口之间｡
这允许多达48台计算机都连接到这个集线器｡
每台计算机都连接到集线器上的一个端口｡
集线器的工作方式是使用有线接口｡
最常见的是, 它将是一个有线铜连接,
依赖于每个端口中的RJ45连接器｡
这可以以每秒10兆比特或每秒100兆比特的速度运行,
但通常不会比这更快｡
当您处理集线器时,
所有连接到该集线器的计算机都将被视为其冲突域的一部分｡
这是因为集线器以所谓的广播模式运行｡
我喜欢把集线器想象成我和30个学生坐在一个教室里｡
如果我是中心,
你们都和我坐在一起, 你们想问一个问题, 你们不可能同时问,
因为我只有一个人, 我一次只能听到一个人说话｡
所以有了集线器, 如果两个人同时说话,
我们就会发生碰撞｡
现在, 在教室里, 我可以通过告诉每个人,
除非他们先举手, 否则他们不能说话来控制这种冲突｡
这将是一个非常可控的方式,
让我们能够有我们的类,
所以没有人说对方｡
但集线器没有这种能力｡
因此, 我们所有的网络客户端设备,
如果它们检测到发生了冲突,
将停止通话｡
他们会随机选择一个时间来计数,
然后, 他们会再次尝试重新传输｡
所以回到我的课堂例子, 如果玛丽和乔都试图同时说话,
他们会停下来｡
一个人会选择一个数字, 也许三秒｡
另一个人会选择另一个数字,
也许两秒钟｡
在他们的时间恢复后, 在这种情况下, 两秒钟,
他们会开始说话｡
这样就不会有另一次碰撞,
因为第二个等待三秒的人会听到已经有人在说话了, 他们不会再说话,
直到那个人结束｡
这就是集线器理论上的工作原理
现在, 这样做的问题是,
这会减慢整个网络连接的速度, 因为如果我有四个人在一个集线器上,
那就只有四个人在同时通话,
以防可能的冲突｡
但是当我搬到那些有48个人的更大的中心时,
这意味着有很多碰撞一直在发生｡
这只是集线器的一个问题｡
第二个问题是, 每个人都能听到所有正在说的话,
因为我们都在同一个教室里, 或者在这种情况下,
我们都在同一个中心｡
每当有人向集线器发送信息时,
集线器就会将其重新广播到它拥有的每个端口｡
然后, 它会说, “我有一个消息给杰森｡ 任何不是杰森的人都会捂住耳朵假装没听到｡
但如果他们愿意, 所有这些设备都可以听｡
这些网络客户端知道谁是要通话的目标的方法是使用所谓的MAC地址,
这是它在局域网上自己的地址｡
杰森的电脑有MAC地址
乔的也是｡
玛丽的也是｡
有了这个, 当集线器发出一条消息时,
它说, “这条消息是给杰森的｡ 理论上其他人会忽略它因为他们不是杰森｡
所以我们现在有两个关于集线器的基本问题｡
一个是这些碰撞｡
第二, 人们可以打开耳朵, 听那些不适合他们的交通｡
为了克服这两个问题,
有一种被称为开关的东西｡
现在, 交换机本质上是智能集线器｡
他们所做的就是记住每个连接到他们的端口上的人｡
就像集线器一样, 如果有足够的端口,
您可以将4到48人, 甚至多达96人连接到单个交换机｡
现在, 对于每个端口,
交换机将记住谁在该端口上｡
因此, 当有人说, “我有一条消息给Jason”时,
交换机将把该信息从接收它的端口交换到Jason所在的端口｡
那样的话, 只有杰森能收到信息
现在, 除了提供更高的安全性之外,
它还可以防止任何冲突的发生, 因为只有Jason在Jason的端口上接收数据,
而不是广播到交换机上的所有其他端口｡
所以有了交换机,
我们可以让多个人同时通话, 因为交换机足够智能,
可以把这些人放在一起,
防止这些冲突｡
这将提高您的网络速度,
并提高您的网络的安全性｡
谈到交换机,
我们将其分为两类｡
这些交换机称为非托管交换机和托管交换机｡
现在, 非托管交换机无需任何配置即可执行其功能｡
从本质上讲, 你把它从盒子里拿出来, 插上电源,
把人们连接起来, 然后, 它就可以运行了｡
这真的很棒, 因为它真的很容易设置｡
一般来说, 这将用于小型办公室和家庭办公室环境,
当您处理非常小的网络时, 如四端口或八端口交换机｡
现在, 如果你开始处理更大的网络,
你会想要升级到更强大的东西｡
这就是您要进入托管交换机的地方｡
现在, 开箱即用的托管交换机将与非托管交换机一样工作,
直到您对其进行配置｡
现在, 一旦你配置它,
你可以配置很多不同的设置, 包括增加安全性,
如启用802｡ 1 X.
可以做MAC过滤之类的事情｡
或者能够在同一台交换机上将东西配置到虚拟局域网中｡
通常, 如果您在具有24或48端口交换机的大型办公室环境中工作,
则这些交换机将是托管交换机｡
您将能够根据您的安全性或操作需求配置这些功能来执行许多不同的操作｡
接下来我们要讨论的是无线接入点｡
现在, 无线接入点是一种允许无线设备连接到有线网络的设备,
有效地, 它们作为媒体转换器工作, 将通过电波传输的射频信号转换为通过Cat 5或Cat
6电缆连接到您的交换机之一的铜线电信号｡
这将允许您将有线网络扩展到无线领域｡
到目前为止, 我们大多数人都使用过Wi-Fi｡
这就是我们要说的
使用无线接入点, 您可以将有线网络扩展到无线领域,
并允许无线客户端连接到您的网络, 以便能够访问该网络上的服务或访问Internet连接以访问Internet｡
接下来, 我们将讨论路由器｡
现在, 路由器用于连接两个不同的网络｡
它们通常用于根据逻辑地址（我们称之为IP地址）做出从一个网络到下一个网络的智能转发决策｡
现在, 这个IP地址或Internet协议地址将是基于您使用的网络的IP版本4或IP版本6地址,
或者它可能同时使用这两种地址｡
现在, 大多数现代路由器都将依赖于IP,
尽管还有其他路由协议｡
但如今, 几乎每个网络都依赖于IP或Internet协议｡
所以这才是我们真正要关注的｡
现在, 当您处理路由器时,
您将多个不同的网络连接在一起｡
其中最常见的是在您的小型办公室,
家庭办公室环境中, 当您将局域网和计算机连接到Internet时,
将通过Internet服务提供商进行连接｡
所以你要把你的路由器之间的互联网服务提供商和你的局域网｡
一般来说, 在小型办公室､ 家庭办公室环境中,
您将从互联网服务提供商处获得一个单一的组合设备,
其中包括DSL､ 电缆或光纤调制解调器,
以及无线接入点､ 四端口交换机､ 路由器和内置防火墙｡
这就引出了我们的下一个设备,
它被称为防火墙｡
在企业网络中, 防火墙将作为一个单独的设备｡
但同样, 在小型办公室､ 家庭办公室环境中,
防火墙通常会合并到ISP提供的设备中｡
现在, 当谈到防火墙时,
我们谈论的是一种将配置不同规则的设备,
称为访问控制列表, 它为我们提供了一种扫描和阻止流量的方法,
因为它试图进入或离开我们的网络｡
这就是防火墙的作用｡
它本质上是一个位于网络边界的安全卫士｡
任何进出你网络的东西都要穿过防火墙,
可以被检查｡
然后, 根据您设置的规则,
您可以在流量试图进入或离开您的网络时阻止､
允许或丢弃该流量｡
防火墙对于安全性来说是一个很好的东西｡
随着时间的推移, 他们变得越来越好｡
如今, 除了防火墙之外, 我们还有一种称为UTM或统一威胁管理设备的东西｡
它还包含防火墙以及其他功能,
例如垃圾邮件防护和防病毒解决方案,
这些功能都集成在这个设备中｡
但在他们的心脏, 他们仍然是一个防火墙,
他们执行这些功能｡
我们要讨论的下一个设备是所谓的接线板｡
现在, 配线架是一种设备, 允许您将网络插孔从墙壁连接到中心区域｡
这东西的背面叫做接线板｡
现在, 配线架允许从网络插孔穿过墙壁的电缆能够端接在面板后面的冲压块上的一个地方｡
在该面板的另一侧, 我们有预接线的RJ45端口,
然后我们可以将其与运行Cat 5､ Cat 6､ Cat 7或Cat 8的跳线连接,
然后将其连接到我们的交换机｡
现在, 你可能想知道, “为什么我需要一个接线板？
“为什么我不能直接把这些运行到我的交换机？ 好吧, 这归结为长期的网络可支持性和降低成本｡
您知道, 在小型办公室､ 家庭办公环境或小型企业中,
一台像样的交换机的成本在500到1, 000美元之间｡
但一个插线板只有50美元左右｡
现在, 如果你一直在交换机上直接插拔东西,
这实际上会磨损这些端口并损坏它们｡
当你损坏其中一个端口时,
你无法更换它们｡
相反, 你需要一个全新的开关｡
但是对于插线板, 如果你破坏了其中一个端口,
你可以以低于50美元的价格更换插线板的那部分或整个插线板｡
这意味着您可以使用配线架而不是直接插入交换机,
从而节省大量费用｡
它为您提供了更多的长期支持｡
在大多数办公室和企业网络中,
您会发现墙上的插孔将连接到配线架, 然后配线架将连接到您的交换机｡
这有助于降低成本并提高可支持性｡
我们要讨论的下一组设备涉及以太网供电,
也称为PoE｡
现在, 以太网供电是某些交换机和其他设备的一项功能,
允许您通过普通数据电缆从交换机端口向电源设备供电｡
现在, 这些PD或电源设备可以是摄像头､
IP语音手机或无线接入点｡
这真的不重要, 但重点是,
你可以使用这条电缆为设备提供数据和电源｡
这消除了在该设备旁边设置电源插座的需要｡
现在, 当你处理PoE时,
它有三种不同的类型｡
有8025｡ 3af, 802｡ 3at和802.
3bt｡
现在, 当你面对802. 3af, 这是以太网供电的最老版本｡
这意味着它实际上将允许最少的功率被提取｡
在处理802｡ 3af, 你的电源设备只能汲取大约13瓦的电力｡
因此, 这对于IP语音手机等设备来说效果很好,
但对于其他更高功率的设备（如无线接入点）就不太好了｡
现在, 当你面对802. 3at也被称为PoE
Plus｡
这使得功率设备可以达到25瓦, 而不是802的13瓦｡
3af｡
第三个是802. 3bt｡
这被称为PoE Plus Plus或4P PoE｡
这可用于为Type 3设备提供高达51瓦的电源,
或为Type 4设备提供73瓦的电源｡
这是一个很大的功率,
能够通过以太网供电｡
现在, 在所有这些,
你需要有三个不同的东西, 才能使用它们｡
先 您需要在这三个级别之一上拥有支持以太网供电的交换机｡
第二, 你需要适当的电缆到位, 将支持这一点｡
通常, 您希望使用Cat 6或更高版本,
以便能够支持更高功率的以太网供电｡
第三, 你需要一个电源设备｡
这是将使用通过以太网电缆传输的数据和电力的设备,
例如您的VoIP手机､ 相机或无线接入点｡
现在, 有些设备确实需要PoE,
您可能没有PoE交换机｡
在这种情况下, 您可以使用售后设备称为电动注射器｡
现在, 电力注射器基本上直接插入墙上的插座来获得自己的电力｡
然后, 将以太网电缆从未通电的交换机连接到该电源注入器｡
然后, 当你从另一边出去给你的设备供电时,
它会把电力注入到那条线上｡
这看起来像是一根电缆, 从您的交换机（非PoE交换机）连接到电源注入器｡
然后, 从动力注射器到你的动力装置｡
这个电源注入器把电力注入到电缆的中间部分,
因为你现在把它插到一个插座上,
这个插座给你提供了适当的电力｡
我们拥有的下一个设备被称为电缆调制解调器｡
现在, 电缆调制解调器将是一种设备,
它将同轴电缆信号转换为同轴电缆上的射频波, 转换为可供网络其他部分使用的信号｡
这个电缆调制解调器将作为一个转换器,
把来自同轴电缆的信号转换成电脉冲,
然后通过一个普通的以太网网络发送出去, 使用铜非屏蔽双绞线电缆, 然后进入你的路由器或网关｡
接下来, 我们有一个数字用户线或DSL调制解调器｡
与电缆调制解调器类似,
DSL调制解调器也将执行此转换技术,
但不是从同轴电缆上的无线电频率, 而是将通过典型电话线进入的信号转换为可以通过典型铜非屏蔽双绞线电缆由网络的其余部分使用的信号｡
下一个是ONT或光网络终端｡
如果您使用光纤连接到外部世界,
那么您将使用ONT或光纤网络终端来终止该电缆｡
当光纤连接进入ONT时, 它将充当媒体转换器,
并将来自光纤的光信号转换为电信号,
这些电信号可以通过铜非屏蔽双绞线电缆返回到您的路由器或网络网关｡
我们拥有的最终设备根本不是一个真正的设备,
而是一个概念｡
它被称为SDN或软件定义网络｡
现在, 软件定义的网络或软件定义的网络实际上是一种虚拟化我们刚刚谈到的底层网络硬件的方法｡
所有这些路由器, 交换机, 防火墙,
以及所有这些设备都可以转换成这些基于云的等价物, 然后我们可以使用软件进行交互｡
这就是软件定义网络发挥作用的地方｡
当您处理软件定义的网络时,
我们实际上将设备工作的不同层（即基础设施控制层和应用层）分解为这些独立的层,
并且我们使用软件以编程方式与它们交互, 以便能够在我们的网络世界中的多个物理设备上执行不同的功能, 但都是从软件的角度进行的｡