网络基础篇【网线的制作，OSI七层模型，集线器和交换机的介绍，路由器的介绍与设置】

一、网线制作

1.1 工具介绍

1.1.1网线

1.1.2 网线钳

1.1.3 水晶头

1.1.4 网线测试仪

二、OSI七层模型

2.1 简介

2.2 OSI模型层次介绍

2.2.1 结构图

2.2.2 数据传输过程

2.3 相关网站

二、集线器

2.1 介绍

2.2 适用场景

三、交换机

3.1 介绍

3.2 适用场景

3.3 集线器与交换机的区别

四、路由器

4.1 介绍

4.2 主要特点和功能

五、总结

一、网线制作

1.1 工具介绍

1.1.1网线

1.1.2 网线钳

1.1.3 水晶头

1.1.4 网线测试仪

二、OSI七层模型

在进行集线器与交换机的介绍之前，为了方便理解，我们必须先对OSI七层模型有所了解，如下：

2.1 简介

开放系统互连参考模型，由ISO（International Organization for Standardization）国际标准化组织提出。是一个用于理解和设计计算机网络体系结构的框架，它将计算机网络的功能划分为七个不同的层次。每个层次都负责特定的任务，而这些层次从物理层到应用层按照顺序排列。

2.2 OSI模型层次介绍

物理层（Physical Layer）：

主要关注数据的物理传输，包括传输媒介、连接器、电气特性等。
定义了数据的传输速率、电压等物理特性。

数据链路层（Data Link Layer）：

提供可靠的点对点通信，负责通过物理地址（MAC地址）访问介质。
划分为两个子层：逻辑链路控制（LLC）和介质访问控制（MAC）。

网络层（Network Layer）：

负责数据包的路由选择和转发，实现不同网络之间的通信。
提供逻辑地址（IP地址）以标识主机和路由器。

传输层（Transport Layer）：

提供端到端的通信和数据流控制，确保数据的可靠传输。
常见的传输层协议有TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。

会话层（Session Layer）：

管理会话（Session）的建立、维护和终止，以确保应用程序之间的通信。
处理会话控制、同步和对话划分等功能。

表示层（Presentation Layer）：

处理数据的格式转换、加密和压缩，确保一个系统中的应用层能理解另一个系统中的数据。
提供数据格式的翻译，以确保端到端的数据交换。

应用层（Application Layer）：

提供网络服务和应用程序之间的接口，为用户提供网络访问。
包括各种网络应用，如电子邮件、文件传输、远程登录等。

2.2.1 结构图

2.2.2 数据传输过程

2.3 相关网站

如果还有对此想深入了解的伙伴，请参考以下网站：

OSI七层网络模型https://www.cnblogs.com/jokej/p/10923752.html

二、集线器

2.1 介绍

功能： 集线器的主要功能是将连接到它的多个网络设备连接在一起，形成一个局域网（LAN）。它接收从一个端口输入的数据帧，并将其广播到所有其他端口上。

传输方式： 集线器使用广播方式传输数据。当它收到来自某个端口的数据帧时，它会将该数据帧复制并传输到所有其他端口，而不考虑目标设备在哪个端口上。

碰撞域： 集线器的一个特点是它形成了一个碰撞域。当两个或多个设备同时尝试发送数据时，可能发生碰撞，导致数据冲突。在碰撞域内，集线器不具备碰撞检测和处理的能力，因此碰撞可能会影响网络性能。

工作原理： 集线器不理解数据帧的内容，只是简单地将其从一个端口转发到其他所有端口。这使得集线器相对简单且成本较低。

替代技术： 随着技术的发展，集线器逐渐被更先进的网络设备替代，如交换机（Switch）和路由器（Router）。这些设备能够更智能地管理数据流量，减少碰撞，并提供更高的网络性能。

限制： 由于其工作原理的限制，集线器在现代网络中的应用受到限制。碰撞域的存在和广播传输方式使得它在大型网络中效率较低。

2.2 适用场景

小型网络环境：

集线器适用于小型网络，例如家庭网络或小型办公室网络，其中设备数量相对较少。

简单网络布置：

如果网络布置相对简单，不需要复杂的网络管理和分割，集线器可能是一个简单而经济的选择。

成本考虑：

集线器通常比交换机便宜，因此在有严格预算限制的情况下，集线器可能是一种经济实惠的选择。

对碰撞域的理解：

在理解网络碰撞域（collision domain）的情况下，集线器可以用于将设备连接到同一碰撞域内。在现代网络中，交换机通过创建虚拟的碰撞域来解决这个问题。

非关键性网络：

如果网络性能不是关键问题，而且不需要高带宽和较低的延迟，集线器可能是一个可接受的选择。

虽然集线器在某些场景下仍然有一定的适用性，但在大多数情况下，特别是在大型企业网络中，人们更倾向于使用交换机，因为交换机能够提供更好的性能、更低的碰撞域、更高的带宽以及更灵活的网络管理功能。

三、交换机

3.1 介绍

功能： 交换机的主要功能是在网络中转发数据帧。不同于集线器，交换机能够识别数据帧中的目标地址，并只将数据传输到目标设备，而不是广播到所有设备。

工作原理： 当交换机收到数据帧时，它会查看帧头中的目标MAC地址，并使用MAC地址表（也称为转发表）来确定应将数据帧转发到哪个端口。这种基于MAC地址的选择性转发使得交换机能够实现点对点通信，避免了在整个网络中进行广播。

MAC地址表： 交换机会维护一个MAC地址表，记录与每个端口相连的设备的MAC地址。这样，当数据帧到达时，交换机可以根据目标MAC地址快速确定输出端口。

碰撞域： 与集线器不同，交换机能够划分网络中的碰撞域。每个端口都是一个独立的碰撞域，这意味着数据在传输时不会与其他端口上的数据发生碰撞，提高了网络性能。

VLAN（虚拟局域网）支持： 交换机通常支持VLAN，可以将一个物理网络划分为多个逻辑网络。这有助于提高网络的灵活性和管理性。

速度和全双工通信： 交换机通常支持高速数据传输，并且在每个端口上可以实现全双工通信，允许同时进行发送和接收操作，进一步提高了网络性能。

用途： 交换机广泛用于局域网（LAN）和数据中心网络中，提供快速、可靠的数据交换。

3.2 适用场景

企业网络：

在企业网络中，交换机广泛用于构建局域网（LAN）。它们能够处理大量数据流量和连接大量设备，提供高性能和低延迟。

数据中心：

数据中心网络对性能和可伸缩性要求极高，交换机能够满足这些要求。它们支持高密度连接和高速数据交换，有助于管理大型服务器群集和存储系统。

VoIP电话系统：

交换机在支持VoIP（Voice over Internet Protocol）电话系统中扮演着关键角色。它们提供实时数据传输和QoS（Quality of Service）支持，确保语音通信的质量和稳定性。

教育机构和学校网络：

在教育机构和学校网络中，交换机用于连接大量计算机、服务器和其他网络设备，支持学术和管理活动。

大规模部署：

在需要大规模部署的场景中，如大型企业、医疗保健机构、政府机构等，交换机能够有效地管理和连接多个设备。

虚拟化环境：

在虚拟化环境中，如基于云的解决方案或虚拟服务器，交换机有助于提供网络隔离、灵活的配置和资源分配。

安全性和管理：

现代交换机提供更强大的安全功能，如VLAN（Virtual LAN）和访问控制列表（ACL），帮助网络管理员实现更好的网络安全和流量控制。

交换机在需要高性能、可靠性和管理灵活性的网络环境中是非常适用的，它们提供了更多的功能和优势，相比于集线器等较为基础的设备。

3.3 集线器与交换机的区别

碰撞域：

集线器： 集线器形成单一的碰撞域，这意味着所有连接到集线器的设备共享相同的通信媒介。当两个或多个设备尝试同时发送数据时，可能发生碰撞，影响网络性能。
交换机： 交换机能够划分网络中的碰撞域，每个端口形成一个独立的碰撞域。这样，数据在传输时不会与其他端口上的数据发生碰撞，提高了网络性能。

数据转发：

集线器： 集线器是一个简单的广播设备，将收到的数据帧广播到所有连接的设备，而不考虑数据帧的目标地址。
交换机： 交换机能够识别数据帧中的目标MAC地址，并有选择性地将数据转发到特定端口，从而实现点对点通信。

MAC地址表：

集线器： 集线器不维护MAC地址表，因为它只是简单地广播所有收到的数据。
交换机： 交换机维护一个MAC地址表，记录与每个端口相连的设备的MAC地址。这使得交换机能够快速确定数据帧的目标位置。

网络性能：

集线器： 由于形成单一的碰撞域和广播传输，集线器的性能相对较低，特别是在大型网络中。
交换机： 交换机的性能较高，因为它可以避免碰撞，有选择性地转发数据，并支持全双工通信。

用途：

集线器： 由于性能相对较低，集线器在现代网络中的应用逐渐减少，主要用于一些简单的小型网络或用于教学和实验目的。
交换机： 交换机广泛应用于各种规模的网络，包括局域网（LAN）和数据中心网络，提供高性能、可靠的数据交换。

四、路由器

4.1 介绍

路由器（Router）是一种网络设备，用于在不同的网络之间传递数据包。它能够理解不同网络之间的逻辑和物理地址，并根据这些信息决定如何将数据包从一个网络传递到另一个网络。

4.2 主要特点和功能

网络连接：

路由器通常连接多个网络，包括局域网（LAN）和广域网（WAN）。它可以连接家庭、企业、互联网服务提供商等不同网络。

路由决策：

路由器根据网络层的逻辑地址（通常是IP地址）来做出路由决策。它使用路由表来确定数据包的最佳路径，以确保数据能够从源地址传递到目的地址。

分组转发：

路由器能够将收到的数据包拆分成更小的数据包，并根据目标地址将它们发送到不同的目标。这种方式被称为分组转发，它有助于提高网络的效率。

网络地址转换（NAT）：

路由器可以执行网络地址转换，将内部网络上的私有IP地址映射为外部网络上的单一公共IP地址。这有助于保护内部网络并实现更有效的IP地址利用。

防火墙功能：

一些路由器具有防火墙功能，能够监视和控制网络流量，提高网络的安全性。它们可以根据规则过滤不安全或不需要的流量。

负载均衡：

高级路由器支持负载均衡，能够分配流量到不同的路径或连接，以确保网络资源的最优利用和流量的均衡分担。

管理接口：

路由器通常提供一个管理接口，通过这个接口，管理员可以配置路由器的各种设置，查看网络状态，并进行故障排除。

QoS支持：

一些路由器支持服务质量（Quality of Service，QoS）功能，允许对网络流量进行优先级和带宽控制，确保关键应用的性能。