作者:一天  首发公众号:网络之路博客(ID:NetworkBlog)


前言

从这篇开始正式进入路由交换网络的讲解,这一篇,不讲解如何进入路由器跟交换机、也不讲解基础的命令行,先来了解路由器跟交换机在常见的网络中起到什么样的作用。当然我们很多技术没学到,所以这里只是为了扩展下思维,了解了解下设备的用途,毕竟后面需要一直跟它们打”交道”。

你印象中的路由器

可能对于现在初学网络的朋友来说,接触最多的就是家用的无线路由器了,记得博主刚接触路由器的时候,还是有线路由器,那会智能手机没兴起的时候,市面上主流的路由器就是有线路由器,随着无线需求的增加,市面的路由器从有线路由器的基础上加入了无线的功能,叫做无线路由器,这个产品其实是一个“All in one”的产品。

认识路由器与交换机,在常见的企业组网中起什么样的作用呢?_无线路由器


什么是All in one产品呢,就是多功能合一的产品,通常的无线路由器有3~4个LAN口,一个WAN口,然后带无线功能。如果从TCP/IP或者OSI体系来看,它集成了二层、三层的功能,其中LAN口相当于二层口,WAN口则为三层口,路由口。


认识路由器与交换机,在常见的企业组网中起什么样的作用呢?_无线路由器_02


  • 那什么是二层口、什么是三层口呢?

        目前我们能用学到的知识点去理解的

  • 当一个数据包经过二层口的时候,该口只会读取数据帧以太网头部的目的MAC作为转发依据,然后转发到对应的接口(通过MAC表查询,家用路由器不确定是否具备该功能),接口之间属于同一个广播域,接口不能设置IP地址。
  • 当一个数据包经过三层口的时候,该接口会读取数据包的IP头部中的目的IP作为转发依据,然后查询路由表进行转发,并且接口之间是隔离广播域,每个接口都可以配置IP地址。

这个就是这篇文章想说的内容了,很多入门书籍以及课程里面还是引用的按OSI的分层来把对应的设备属于几层,对于初学者来说,很容易就把交换机就是工作在二层的设备,路由就工作在三层的设备,对于现在的网络设备发展来说,这显然就有点呆板了,就拿上面的家用路由器来说,它真的就只工作在了三层吗,显然不是,因为它有LAN(二层口)以及无线接入的功能,完全可以不接三层WAN口,电脑之间直接接LAN口,当交换机使用,同一网段的局域网之间互通是没任何问题的,这就是二层设备,如果需要访问互联网,通过WAN口处理,它又是三层设备。

在网络发展的早期,确实跟书籍里面写的那样,路由器工作在三层,交换机负责二层转发,记得我在学习路由交换的时候,接触到第一台企业路由器就是思科的,就2个接口,一个用于接入Internet外网,一个用于接入内网作为网关,再也没有多余的口用来接其他设备了,那局域网有10台、20台电脑需要上网怎么办呢?


认识路由器与交换机,在常见的企业组网中起什么样的作用呢?_组网_03


这个时候就需要用到交换机了,在网络基础里面就学到过,交换机的诞生是为了解决集线器带来的各种问题,工作在数据链路层,能够根据以太网头中的目的终端进行转发,所以最早的网络结构是这样的。


(1)早期家用路由器与企业路由器、交换机的特点

家用路由器:早期的家用路由器其实是不带无线的,因为那会无线的需求并不大,移动互联网没有兴起,主要的终端集中在电脑,并且一个家庭里面可能有多台电脑需要同时连接,如果在去购买一个小交换机性价比不高,而且占用地方,所以早期的家用路由器接口是以几个二层口加三层口的组合构建的,三层口(WAN)负责处理上网的数据,二层口(LAN)负责内网多台设备接入,内网互访通过LAN处理,去往外网的就是交给WAN处理,对于家庭用户来说这样性价比很高。 企业路由器交换机:早期的路由接口非常少,并且都是三层口,如果一个局域网下面终端比较多,就需要使用交换机来扩展接口。


(2)早期企业级设备为什么不按照家用的这样来设置成一体的呢?

家用使用场景非常简单,终端数量很少,使用也就是上上网,打打游戏,偶尔下载,硬件性能并不要求很高,成本较低,很多功能都会配置好,界面友好,提供WEB后台,不需要用户去处理太多,点点下一步,输入宽带账号密码即可。

企业使用场景相对复杂,终端较多,需求不单单只访问外网,内部传输数据非常频繁,对于硬件的性能要求很高,所以企业级的产品不管从CPU以及网卡芯片都是用的企业架构,在当时候的成本相对来说是比较高的,但是稳定性跟性能都非常好,这正是企业追求的;但是当时候的硬件水平还没现在这么发展的好,很多CPU都处于单核,如果企业设备按照家用的设置成一体的,一台设备既要处理上网流量,又要处理内网数据传输,压力会非常大(在企业终端多的情况下),为了稳定性以及性能方面的考虑一体并不适合,所以路由器主要负责处理去往外网的流量以及运行动态路由协议维护路由表的工作,交换机负责内网局域网流量的处理,这也是很多书籍写的路由器工作在三层,交换机工作在二层的原因。


企业产品除了硬件比较好之外,主流的厂商都有自己独立的OS,跟我们电脑使用的Windows操作系统一样,路由器、交换机都有自己的操作系统,各个厂家不一样,但是都有一个共同之处,用户需要什么样的功能由该公司的IT人员来配置,不会像家用一样很多功能都开启了,这因为场景不一样,家用路由器如果设置复杂,什么都交给用户来设置,相信没人会买第二次了,企业产品由于功能支持的比家用多太多了,而且不同的企业需求不一样,无法实现统一化,并且早期的产品都是基于命令行来配置,没有WEB后台,或者有的情况下,功能很很简单,就需要专业的IT工程师来配置以及维护。


(3)现在企业级设备有什么变化吗?

随着移动互联网的爆发,无线成为了刚需,这个时候硬件的发展跟架构都发生了很大的变化。家用路由器的变化,融入了无线功能,变成了无线路由器,家用无线路由器的定位就是All in one(多功能集于一身),让组网更加简单,所以你会发现家用路由器的配置越来越简单,很多可以直接APP点点点就完成了,这样就更容易让个人消费者接受。 企业设备的变化,随着硬件不再是瓶颈后,很多厂商为了给小型企业、零售行业、SOHU办公等场景也推出了类似于家用无线路由器一样,集路由、交换、无线一体的设备


认识路由器与交换机,在常见的企业组网中起什么样的作用呢?_组网_04

这样的设备弥补了家用设备处理能力不够的问题,性价比极高,并且在简化配置方面也做了很大的改变,各个厂商都推出了WEB功能、甚至云平台管理。


在回头来看设备工作在几层,可以发现现在的产品很难说工作在某一层,比如上图的GE0口,同时有两个标志,天蓝色(表示LAN口)黄色(表示WAN口),同时拥有这两个标志表示可以LAN/WAN来回切换。交换机也是一样,主要工作在几层由厂家说了算,厂家会推出不同型号的交换机,来满足不同场景的需求,这个具体在讲到交换机的配置以及组网的时候,会慢慢了解到的。


企业网中路由器交换机起到什么作用呢?

由于有很多技术跟概念没学,这里就简单看看几个组网结构,简单了解下。(这里只涉及简单的企业组网,不涉及运营商、大型网络)


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认识路由器与交换机,在常见的企业组网中起什么样的作用呢?_组网_07

上面的拓扑结构都是目前比较常见的企业组网,可以从各种场景中发现

  • 交换机接口多,负责构建内网局域网之间的互通
  • 路由器,接口少,负责局域网外的连接,比如去Internet。
  • 以上的拓扑就是我们要进行学习的,在入门阶段能够去规划设计拓扑、解决客户的需求以及遇到问题后如何去排错,还有很多细节的地方,这个在接触后相信你会对路由器交换机有更深入的认识。


补充一个小知识点

上面所有介绍的内容全部以企业可配置的交换机为前提,如果是不可配置,也就是俗称的傻瓜交换机,它其实就是一个纯二层设备。


“承上启下”

没有正式进入路由交换的内容,主要是想先对路由器交换机的作用有一个了解,另外就是对网络设备到底属于哪一层做一个介绍,很多工作了很久的还在奇怪路由器竟然可以配置VLANIF接口,不是应该是子接口形式吗(这个后续学到了还会在提及),有些方式跟概念都是老的知识点内容了,不太适合与当前的网络设备,下一篇来了解拿到了一台新的路由器跟交换机后,应该如何进入,以及学会查找文档。


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