3秒测试：组建一个网络，需要几个硬件设备搞定

要是现在随便去路上问一个路人，“网络是什么？”他大概会用一种看白痴的眼光鄙视你。

老杨之前曾写过，普通人眼里的网络和IT人眼里的网络有什么区别。

网络的官方解释是指计算机或类似计算机的网络设备的集合，它们之间通过各种传输介质进行连接。无论设备之间如何连接，网络都是将来自于其中一台网络设备上的数据，通过传输介质传输到另外一台网络设备上。作为网工，我们接触到最多的反而不是网络，而是网络硬件。

你脑海里第一个浮现出的硬件是啥？

我们平时工作里常见的网络硬件有很多，比如说什么网卡、中继站、集线器、桥连接器、交换机、路由器等等。但是，你在接触它们时，想过这些问题吗，比如：

为什么我们的网络需要路由器、交换机或防火墙？一个可用的网络需要部署多少个网络设备？网络硬件的发展有什么规律可循？了解这些规律后，怎么能更好的提升工作效率？

老杨将通过这篇文章，告诉你网络硬件是如何演变的，来解答你的上述困惑。

01 在发明网络之前，如何连接PC？

在发明网络之前，个人计算机之间是独立工作的，没有网卡、网线或协议栈，主要使用磁盘、CD和其他东西来传输数据。后来，网线出现了。

最小的网络单元由网线、网卡和协议栈组成。网线起着物理介质的作用，以传输比特流/电信号。网卡将转换数据，例如，它将计算机存储的数据转换为网线的比特流/电信号。

协议栈作为一种通信语言，可以在通信过程中实现数据分析、地址寻址和流控制。02 网线不够长怎么办？

如果终端之间的距离太远，一旦超过网线物理传输距离的上限，数据就会开始丢失。中继器是物理层的设备，可以中继和放大信息以实现设备的远距离传输。03 中继器端口不足怎么办？

中继器通常只有两个接口，这意味着如果网络中有三个以上的终端主机，则无法实现多个主机之间的直接数据通信。集线器是一种多接口中继器，也是一个物理层设备。它可以中继和放大信息，从任何接口接收的数据都将被发送到所有其他接口。04 如何有选择性的发送数据？

有人把网桥比喻成一个“聪明”的中继器。因为中继器只是对所接收的信号进行放大，然后直接发送到另一个端口连接的电缆上，主要用于扩展网络的物理连接范围。而网桥除了可以扩展网络的物理连接范围外，还可以对MAC 地址进行分区，隔离不同物理网段之间的碰撞（也就是隔离“冲突域”）。

05 速度不够快怎么办？

交换机可以记录该终端主机的MAC地址，并生成一个MAC表。MAC表相当于一个“map”，交换机根据MAC表在主机之间数据流。交换机基于网桥进行扩展和升级。与网桥相比，具有以下优点：

• 接口数量更密集（每个主机位于一个独立的冲突域中，带宽利用率大大提高）
• 使用专用的ASIC硬件芯片进行高速
• VLAN隔离（不仅可以隔离冲突域，还可以通过VLAN隔离广播域）

交换机是一种局域网设备，通常用于局域网，不能实现远程广域网通信。

那如果，距离还不够的话，要怎么办？

世界上第一台路由器是由斯坦福大学的Leonard Bossack和Santi Lerner这对教师夫妇为斯坦福大学校园网络(SUNet)和思科公司发明的。路由器是一种基于IP寻址的网络层设备，利用路由表来实现数据。

路由器主要用于连接不同的局域网以实现广播域隔离，也可以用于远程通信，如广域网连接。诸如IP协议之类的逻辑寻址机制是实现不同类型局域网连接的关键。

不同局域网的主机只要具有逻辑地址（IP地址）和合理的逻辑地址规划（网段规划），它们就可以通信。路由器的诞生是互联网爆炸的主要原因，跨媒介、跨地域的网络集成已成为现实。

06 接线太麻烦怎么办？

无线AP可以被视为具有无线功能的交换机/路由器。随着无线城市和移动办公的发展趋势，无线产品在网络中所占的比例正在增加。根据部署方式的不同，可以分为胖AP和瘦AP解决方案。在胖AP方案中，无线AP具有独立的操作系统，该操作系统可以独立调试无线热点的所有配置，类似于家用Tp-link产品。

在瘦AP方案中，无线AP仅具有无线信号传输功能，所有命令调试都集中在后台的AC /无线控制器上。

小型无线网络（家庭、小型企业）可以使用胖AP解决，而大型无线网络（无线城市、无线园区网络）则需要使用瘦AP（AC + AP）解决。

07 不够安全怎么办？

防火墙是一种用于限制网络安全访问的网络安全产品，通常用于Internet的边缘，以防止外部黑客的攻击。根据防火墙的技术特点，可以分为包过滤、应用代理和状态检测防火墙。

根据产品形式，可以分为软件防火墙和硬件防火墙。防火墙可视为具有安全功能的路由器。早期的防火墙在路由器的基础上增加了访问控制功能，因此在路由器上可以看到许多防火墙的功能，例如路由协议、访问控制列表、地址转换技术等。

防火墙和路由器可以同时存在于网络中。例如，防火墙可以放置在路由器之前或之后。在这种情况下，路由器侧重于地址转换和路由策略，而防火墙侧重于安全隔离等。在防火墙的基础上，扩展出了Web防火墙、安全网关和入侵检测/入侵防御等安全产品。

这时候，如果网络拥塞怎么办？

网络中的流量控制设备主要分为上网行为管理、负载均衡器/应用交付、链路优化等。行为管理产品主要关注细粒度的区分和流量控制。两种负载平衡/应用程序交付侧重于流量的负载平衡（根据流量特征、应用程序、地址等进行区分，然后分配到不同的链接和服务器）；

链接优化主要用于广域网等低速链路的边界，以使链路利用率最大化。08 组成一个网络需要多少种设备？

（1）家庭SOHO网络

这是一个典型的家庭网络，它通过无线路由器提供WiFi热点访问，并提供路由器连接到外部网络。（2） 小型企业网络

小型企业网络使用二层架构、单核拓扑，需要路由器、交换机和服务器。（3）园区网

最常见的园区网架构，如大中型企业网络/校园网络，采用接入汇聚核三层架构和双核组网。根据网络需求，分为用户区、内部服务区、外部服务区、管理区、Internet区等，它们通过核心交换机和防火墙连接并隔离。互联网使用多出口连接，通过路由器实现拨号和NAT，通过流量控制设备实现负载均衡/ 上网行为管理，通过防火墙实现安全隔离。 （4） 数据中心网络

下图是典型的大型第二层数据中心网络/ IDC设计，主要分为租户区（服务集群）、Internet区和安全管理区域。其中，租户区采用设备虚拟化和链路虚拟化技术，提高设备处理能力和链路承载能力，并将负载均衡器放置在服务器区域中，以合理有效的方式将流量分配给固定服务器。

Internet出口区域使用路由器执行BGP和地址反转，使用IPS / anti-DDoS设备进行大流量泛洪攻击，使用流量控制执行出口负载，并使用防火墙进行安全隔离。安全管理区通过防火墙安全访问，通过审计、日志、入侵检测、网络管理等产品对整个网络进行管理。网络硬件的发展史及拓展部分就说到这里。

最后，老杨还想分享一本书给你。毕竟点进来的小友们肯定都是对网络硬件感兴趣的。

想要全面+深入的了解网络硬件，强烈安利《图解网络硬件》，作者是三轮贤一。这本书重点讲述了在实际网络建设工程中真实使用的网络硬件设备及其相关背景知识。

能够很快的帮助小白或者对网络硬件还不太精通的新手深入理解计算机网络在工程实践中某些容易混淆的概念，比如L3交换机和路由器。

如果只是单纯想了解一下计算机网络硬件的相关知识，老杨建议你速读一遍就好。

因为这本书的每个网络硬件设备，型号，参数，选购等都列的很详细，简直就是个小百科，写得跟工具手册一样。

如果作为网工的专业书，这本书又算非常很接地气的，因为有大量设备图片，比单纯看理论强点。不过这本书有点局限性，因为介绍的大多网络设备都是日本使用的思科设备，真的想靠它就能搞定实操工作的小友，不如买本技术手册看看，可能更香。

整理：老杨丨8年资深网络工程师，更多网工提升干货，请关注公众号：网络工程师俱乐部