
          
           
            
             鏈接：https://www.cnblogs.com/xxctx/p/18343036

講某個具體技術(shù)，說不定你頭頭是道，但關(guān)于路由器、交換機、光貓、WiFi的知識細(xì)節(jié)，你真的都了解嗎？

如今，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)進(jìn)入了千家萬戶，上網(wǎng)已經(jīng)成為了我們生活中必不可少的事情。

通常，在家里最常見的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有：光貓（光調(diào)制解調(diào)器）、路由器、交換機、wifi，但很多小白還是不能輕易區(qū)分它們。

又或者是嘴笨不知道怎么解釋。

今天這篇老手也能看哈，遇到妹子想要你幫忙解答這些基礎(chǔ)問題，或者遇上網(wǎng)絡(luò)故障打電話尋求幫助時，都用得上。

開始正文之前，我們先回顧一下基礎(chǔ)知識！

一根網(wǎng)線互聯(lián)電腦

兩臺電腦互聯(lián)，隨便連根網(wǎng)線就能實現(xiàn)互聯(lián)嗎？

當(dāng)然不是！

還記得網(wǎng)絡(luò)分層嗎?

網(wǎng)絡(luò)分層

數(shù)據(jù)如果要進(jìn)行傳輸，會從A電腦經(jīng)過這些網(wǎng)絡(luò)分層把消息組裝好，再到B電腦層層解包。

網(wǎng)線，只是代替了上面的灰色部分，實現(xiàn)物理層上的互聯(lián)。

如果想要兩臺電腦互聯(lián)成功，還需要確保每一層所需要的步驟都要做到位，這樣數(shù)據(jù)才能確保正確投送并返回。

我們自頂向下，從細(xì)節(jié)開始說一下實現(xiàn)互聯(lián)需要做什么。

路由器

01 路由器是什么？

路由器是連接因特網(wǎng)中個局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的設(shè)備，它根據(jù)信道的情況自動選擇和設(shè)定路由，以最佳路徑，按前后順序發(fā)送信號的設(shè)備。路由器英文名Router，路由器是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的樞紐、“交通警察”。

目前路由器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，各種不同檔次的產(chǎn)品已經(jīng)成為實現(xiàn)各種骨干網(wǎng)內(nèi)部連接、骨干網(wǎng)間互聯(lián)和骨干網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通的主力軍。

簡單來說，路由器就是一個連接媒介，用來連接一個個小的局域網(wǎng)。

路由器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

路由器內(nèi)部，分為控制平面和數(shù)據(jù)平面，說白了就是對應(yīng)軟件部分和硬件部分。

硬件部分跟交換機很像。數(shù)據(jù)從A網(wǎng)口進(jìn)入，此時數(shù)據(jù)還是網(wǎng)線上格式的電信號，會被PHY模塊轉(zhuǎn)為通用信號格式，再被MAC模塊轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，通過FCS進(jìn)行錯誤校驗，同時校驗MAC地址是否是自己，通過校驗則進(jìn)入內(nèi)存緩沖區(qū)，否則丟棄。

再進(jìn)入軟件部分，由路由選擇處理器，通過一定規(guī)則（軟件邏輯），查詢路由表判斷轉(zhuǎn)發(fā)目標(biāo)和對應(yīng)轉(zhuǎn)發(fā)口，再經(jīng)由硬件部分的交換結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)發(fā)出去。

如果路由表中無法找到匹配記錄，路由器會丟棄這個包，并通過ICMP消息告知發(fā)送方。

來擴展一下路由器的概念。

路由器（Router）又稱網(wǎng)關(guān)設(shè)備（Gateway）是用于連接多個邏輯上分開的網(wǎng)絡(luò)，所謂邏輯網(wǎng)絡(luò)是代表一個單獨的網(wǎng)絡(luò)或者一個子網(wǎng)。當(dāng)數(shù)據(jù)從一個子網(wǎng)傳輸?shù)搅硪粋€子網(wǎng)時，可通過路由器的路由功能來完成。

因此，路由器具有判斷網(wǎng)絡(luò)地址和選擇IP路徑的功能，它能在多網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)環(huán)境中，建立靈活的連接，可用完全不同的數(shù)據(jù)分組和介質(zhì)訪問方法連接各種子網(wǎng)，路由器只接受源站或其他路由器的信息，屬網(wǎng)絡(luò)層的一種互聯(lián)設(shè)備。

02 路由器的傳輸介質(zhì)

路由器分本地路由器和遠(yuǎn)程路由器，本地路由器是用來連接網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的，如光纖、同軸電纜、雙絞線；遠(yuǎn)程路由器是用來連接遠(yuǎn)程傳輸介質(zhì)，并要求相應(yīng)的設(shè)備，如電話線要配調(diào)制解調(diào)器，無線要通過無線接收機、發(fā)射機。

路由器是互聯(lián)網(wǎng)的主要節(jié)點設(shè)備。路由器通過路由決定數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)策略稱為路由選擇（routing），這也是路由器名稱的由來（router，轉(zhuǎn)發(fā)者）。

作為不同網(wǎng)絡(luò)之間互相連接的樞紐，路由器系統(tǒng)構(gòu)成了基于TCP/IP 的國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)Internet 的主體脈絡(luò)，也可以說，路由器構(gòu)成了Internet的骨架。

它的處理速度是網(wǎng)絡(luò)通信的主要瓶頸之一，它的可靠性則直接影響著網(wǎng)絡(luò)互連的質(zhì)量。

因此，在園區(qū)網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)、乃至整個Internet研究領(lǐng)域中，路由器技術(shù)始終處于核心地位，其發(fā)展歷程和方向，成為整個Internet研究的一個縮影。

在當(dāng)前我國網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)和信息建設(shè)方興未艾之際，探討路由器在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的作用、地位及其發(fā)展方向，對于國內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以及明確網(wǎng)絡(luò)市場上對于路由器和網(wǎng)絡(luò)互連的各種似是而非的概念，都有重要的意義。

最近出現(xiàn)了交換路由器產(chǎn)品，從本質(zhì)上來說它不是什么新技術(shù)，而是為了提高通信能力，把交換機的原理組合到路由器中，使數(shù)據(jù)傳輸能力更快、更好。

· 什么是IP

比如前面提到的 192.168.0.105 就是一個IP，同一個局域網(wǎng)內(nèi)還可能會有一個IP是192.168.0.106。有沒有發(fā)現(xiàn)，它們都是192.168.0.xxx。

像極了上海市.黃浦區(qū).南京東路.105號，這樣的地址?，F(xiàn)實生活中，我們可以通過一個地址定位到要去哪。到了上海市.黃浦區(qū).南京東路.105號樓里，我們就可以再去找某個叫身份證為xiaobaixxxxx的人。

那互聯(lián)網(wǎng)世界里，我們也就可以通過IP地址，定位到某個廣域網(wǎng)段，再通過廣域網(wǎng)內(nèi)部的局域網(wǎng)的MAC地址定位到具體某個電腦。

上海市.黃浦區(qū).南京東路.105號可以幫助我們定位到在南京東路上的第105號樓的位置。但還有些路，比如南京西路，可能不止105號，可能要到257號。

實際上一個IP由網(wǎng)絡(luò)號和主機號組成，共32位組成。如果拿了前面24位做網(wǎng)絡(luò)號，那主機號就剩8位了，2的8次方=256，最多表示表示256號樓。因此為了多表示幾個樓，可以向網(wǎng)絡(luò)號多挪幾位過來作為主機號。

那么具體多少位作為網(wǎng)絡(luò)號呢？可以在IP后面加一個數(shù)字，用來表明這一點。

于是就有了 192.168.0.105/24這種表示方法，表明前24位192.168.0.0是網(wǎng)絡(luò)號，105是主機號。

網(wǎng)絡(luò)號和主機號

有了網(wǎng)段，就可以一次性表示一大批地址。就不需要像交換機那樣苦哈哈的一條一條MAC地址記錄在表里。

· 路由表

路由器的作用，可以幫助我們在互聯(lián)網(wǎng)世界里轉(zhuǎn)發(fā)消息到對應(yīng)的IP。

對比一下：交換機，是通過 MAC 頭部中，接收方 MAC 按地址，來判斷轉(zhuǎn)發(fā)目標(biāo)的；路由器，則是根據(jù) IP 頭部中， IP 地址來判斷的。

由于使用的地址不同，記錄轉(zhuǎn)發(fā)信息的表也會不同。類似交換機的MAC地址表，路由器也維護(hù)了一張路由表。而路由表，是用于告訴路由器，什么樣的消息該轉(zhuǎn)發(fā)到什么端口。

路由互聯(lián)時，假設(shè)A要發(fā)消息到D。也就是192.168.0.105/24要發(fā)消息到192.168.1.11/24。那么A會把消息經(jīng)過交換機發(fā)到路由器。

路由器通過192.168.0.105/24獲得其網(wǎng)絡(luò)號是 192.168.0.0 ，而目的地的網(wǎng)絡(luò)號是192.168.1.0，二者網(wǎng)絡(luò)號不同，處于不同局域網(wǎng)。

查路由表，發(fā)現(xiàn)192.168.1.0,在e2端口，那么就會把消息從e2端口發(fā)出，到達(dá)交換機，交換機發(fā)現(xiàn)MAC地址是它局域網(wǎng)下的D機器，就把消息打過去。

當(dāng)然，如果路由表里找不到，那就打到默認(rèn)網(wǎng)關(guān)吧，也就是從e1口發(fā)出，發(fā)到IP192.0.2.1。這個路由器的路由表不知道該去哪，說不定其他路由器知道

03 路由器的作用與功能

路由器的一個作用是連通不同的網(wǎng)絡(luò)，另一個作用是選擇信息傳送的線路。選擇通暢快捷的近路，能大大提高通信速度，減輕網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通信負(fù)荷，節(jié)約網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源，提高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)暢通率，從而讓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)揮出更大的效益來。

· 路由器和光貓有什么區(qū)別

不管是交換機還是路由器，前面都提到網(wǎng)口輸入的是電信號。但現(xiàn)在流行的是光纖傳輸，傳輸?shù)氖?/span>光信號。

而光貓（modem），是一種調(diào)制解調(diào)器，其實就是用于光電信號轉(zhuǎn)換的設(shè)備。

接收數(shù)據(jù)時，可以將光纖里的光信號轉(zhuǎn)化為電信號，發(fā)給路由器，路由器內(nèi)部再轉(zhuǎn)成數(shù)字信號，并在此基礎(chǔ)上做各種處理。

相反，也會把路由器傳來的電信號轉(zhuǎn)為光信號，發(fā)到光纖，并進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)。

交換機

01 交換機是什么？

交換機（Switch）意為“開關(guān)”，是一種用于電（光）信號轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它可以為接入交換機的任意兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供獨享的電信號通路。最常見的交換機是以太網(wǎng)交換機。其他常見的還有電話語音交換機、光纖交換機等。

舉個例子，大學(xué)宿舍里拉了一根電信寬帶網(wǎng)線，宿舍有6個人，每個人都有一個寬帶賬號，都想上網(wǎng)，怎么讓一根網(wǎng)線變成6根網(wǎng)線呢？這時候就可以用交換機來解決問題，交換機提供了大量可供線纜連接的端口，這樣可以采用星型拓?fù)洳季€。

02 交換機的分類

從廣義上來看，網(wǎng)絡(luò)交換機分為兩種：廣域網(wǎng)交換機和局域網(wǎng)交換機。廣域網(wǎng)交換機主要應(yīng)用于電信領(lǐng)域，提供通信用的基礎(chǔ)平臺。而局域網(wǎng)交換機則應(yīng)用于局域網(wǎng)絡(luò)，用于連接終端設(shè)備，如PC機及網(wǎng)絡(luò)打印機等。

從規(guī)模應(yīng)用上又可分為企業(yè)級交換機、部門級交換機和工作組交換機等。各廠商劃分的尺度并不是完全一致的，一般來講，企業(yè)級交換機都是機架式，部門級交換機可以是機架式（插槽數(shù)較少），也可以是固定配置式，而工作組級交換機為固定配置式（功能較為簡單）。

另一方面，從應(yīng)用的規(guī)模來看，作為骨干交換機時，支持500個信息點以上大型企業(yè)應(yīng)用的交換機為企業(yè)級交換機，支持300個信息點以下中型企業(yè)的交換機為部門級交換機，而支持100個信息點以內(nèi)的交換機為工作組級交換機。

03 交換機的功能簡介

簡略地概括一下交換機的基本功能：

1、像集線器一樣，交換機提供了大量可供線纜連接的端口，這樣可以采用星型拓?fù)洳季€。

2、像中繼器、集線器和網(wǎng)橋那樣，當(dāng)它轉(zhuǎn)發(fā)幀時，交換機會重新產(chǎn)生一個不失真的方形電信號。

3、像網(wǎng)橋那樣，交換機在每個端口上都使用相同的轉(zhuǎn)發(fā)或過濾邏輯。

4、像網(wǎng)橋那樣，交換機將局域網(wǎng)分為多個沖突域，每個沖突域都是有獨立的寬帶，因此大大提高了局域網(wǎng)的帶寬。

5、除了具有網(wǎng)橋、集線器和中繼器的功能以外，交換機還提供了更先進(jìn)的功能，如虛擬局域網(wǎng)（VLAN）和更高的性能。

最后注意：其實交換機下還可以再接交換機的，同一網(wǎng)段的沒什么限制，但是最多不要超過四級。

· 交換機與網(wǎng)橋的區(qū)別

網(wǎng)橋，本質(zhì)上可以理解為兩個網(wǎng)線口的交換機，正好可以把兩臺電腦給連起來，也叫橋接。而交換機，則是多網(wǎng)線口的網(wǎng)橋，可以把多臺電腦給連（橋接）起來。

其他功能方面，大差不差，不必太過糾結(jié)。

· 交換機和二層交換機和三層交換機有什么區(qū)別

這一部分提到的交換機，其實就是二層交換機，也就是工作在第二層（數(shù)據(jù)鏈路層）的交換機，二者沒區(qū)別。

而三層交換機，是工作在第三層（網(wǎng)絡(luò)層）的交換機，其實就是接下來要提到的路由器。

寬帶貓（光貓）

01 寬帶貓是什么？

“貓”，又叫做:調(diào)制解調(diào)器(英文名MODEM)（記住，這才是正經(jīng)名字），作用是把通過電話線或者光纖進(jìn)入的信號還原為數(shù)據(jù)以及把網(wǎng)線產(chǎn)生的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號（電信號/光信號），所以，如果是電話線/光纖入戶的，都需要安裝調(diào)制解調(diào)器。

· 光貓：

光貓（光纖調(diào)制解調(diào)器）它是一種將光纖網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)信號的設(shè)備，它轉(zhuǎn)換的距離比較大，所以不僅是我們家中、網(wǎng)吧等用網(wǎng)地方會用到，一些大的傳輸網(wǎng)絡(luò)的地方也會用到。

現(xiàn)在移動和聯(lián)通時都要用到光貓，但是它的功能和路由器還是不一樣的。用法也比較簡單，將傳網(wǎng)端與它相連，再用網(wǎng)線將它與路由器相連即可上網(wǎng)。

02 寬帶貓的原理

首先你需要知道的是，常見的信號有兩種，數(shù)字信號和模擬信號（光信號和電信號）。在計算機里運行的是數(shù)字信號，在網(wǎng)線（電話線/光纖）里傳輸?shù)氖悄M信號。

而“貓”就是一個信號轉(zhuǎn)換器，信號進(jìn)行發(fā)送的時候，“貓”將計算機里的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號從而使信號可以在網(wǎng)線里傳輸，這個過程稱為“調(diào)制”；接收端（另一臺電腦）也有一個調(diào)制解調(diào)器，將信號“解調(diào)”，由模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號在計算機里處理運行。So，到這里你應(yīng)該理解了調(diào)制解調(diào)器的原理了吧。

WIFI

WiFi是一種允許電子設(shè)備連接到無線局域網(wǎng)（WLAN）的技術(shù)，通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM 射頻頻段。連接到無線局域網(wǎng)通常是有密碼保護(hù)的；但也可是開放的，這樣就允許任何在WLAN范圍內(nèi)的設(shè)備可以連接上。

Wi-Fi是一個無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的品牌，由Wi-Fi聯(lián)盟所持有，目的是改善基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)路產(chǎn)品之間的互通性。

01 IEEE 802.11簡介

標(biāo)準(zhǔn)號	IEEE 802.11b	IEEE 802.11a	IEEE 802.11g	IEEE 802.11n
標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時間	1999年9月	1999年9月	2003年6月	2009年9月
工作頻率范圍	2.4－2.4835GHz	5.150－5.350GHz 5.475－5.725GHz 5.725－5.850GHz	2.4－2.4835GHz	2.4－2.4835GHz 5.150－5.850GHz
非重疊信道數(shù)	3	24	3	15
物理速率（Mbps）	11	54	54	600
實際吞吐量（Mbps）	6	24	24	100以上
頻寬	20MHz	20MHz	20MHz	20MHz/40MHz
調(diào)制方式	CCK/DSSS	OFDM	CCK/DSSS/OFDM	MIMO-OFDM/DSSS/CCK
兼容性	802.11b	802.11a	802.11b/g	802.11a/b/g/n

02 頻譜劃分

WiFi總共有14個信道，如下圖所示：

1）IEEE 802.11b/g標(biāo)準(zhǔn)工作在2.4G頻段，頻率范圍為2.400—2.4835GHz，共83.5M帶寬

2）劃分為14個子信道

3）每個子信道寬度為22MHz

4）相鄰信道的中心頻點間隔5MHz

5）相鄰的多個信道存在頻率重疊(如1信道與2、3、4、5信道有頻率重疊)

6）整個頻段內(nèi)只有3個（1、6、11）互不干擾信道

03 接收靈敏度

誤碼率要求	速率	最小信號強度
PER(誤碼率)不超過8％	6Mbps	-82dBm
	9Mbps	-81dBm
	12Mbps	-79dBm
	18Mbps	-77dBm
	24Mbps	-74dBm
	36Mbps	-70dBm
	48Mbps	-66dBm
	54Mbps	-65dBm

04 2.4GHz中國信道劃分

802.11b和802.11g的工作頻段在2.4GHz（2.4GHz-2.4835GHz），其可用帶寬為83.5MHz，中國劃分為13個信道，每個信道帶寬為22MHz

北美/FCC 2.412-2.461GHz(11信道)

歐洲/ETSI 2.412-2.472GHz(13信道)

日本/ARIB 2.412-2.484GHz(14信道）

2.4GHz頻段WLAN信道配置表
信道	中心頻率（MHz）	信道低端/高端頻率
1	2412	2401/2423
2	2417	2406/2428
3	2422	2411/2433
4	2427	2416/2438
5	2432	2421/2443
6	2437	2426/2448
7	2442	2431/2453
8	2447	2426/2448
9	2452	2441/2463
10	2457	2446/2468
11	2462	2451/2473
12	2467	2456/2478
13	2472	2461/2483

05 SSID和BSSID

1）基本服務(wù)集（BSS）

基本服務(wù)集是802.11 LAN的基本組成模塊。能互相進(jìn)行無線通信的STA可以組成一個BSS（Basic Service Set）。如果一個站移出BSS的覆蓋范圍，它將不能再與BSS的其它成員通信。

2）擴展服務(wù)集（ESS）

多個BSS可以構(gòu)成一個擴展網(wǎng)絡(luò)，稱為擴展服務(wù)集（ESS）網(wǎng)絡(luò)，一個ESS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的STA可以互相通信，是采用相同的SSID的多個BSS形成的更大規(guī)模的虛擬BSS。連接BSS的組件稱為分布式系統(tǒng)（Distribution System，DS）。

3）SSID

服務(wù)集的標(biāo)識，在同一SS內(nèi)的所有STA和AP必須具有相同的SSID，否則無法進(jìn)行通信。

SSID是一個ESS的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(如:TP_Link_1201)，BSSID是一個BSS的標(biāo)識，BSSID實際上就是AP的MAC地址，用來標(biāo)識AP管理的BSS，在同一個AP內(nèi)BSSID和SSID一一映射。

在一個ESS內(nèi)SSID是相同的，但對于ESS內(nèi)的每個AP與之對應(yīng)的BSSID是不相同的。如果一個AP可以同時支持多個SSID的話，則AP會分配不同的BSSID來對應(yīng)這些SSID。

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