图解：网络硬件的发展史

Posted 2021-05-14 一口Linux

你知道为什么我们的网络需要路由器、交换机或防火墙吗？一个可用的网络需要部署多少个网络设备？在本文中，我们将简单讨论网络硬件的发展。

 

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。

 

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。

 

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。

 

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”）。

 

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表在主机之间转发数据流。

 

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硬件芯片进行高速转发
• 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。

 

距离还不够怎么办？

 

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转发。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。

 

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。

 

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。

 

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。

 

 

 

问题来了：组成一个网络需要多少种设备？

 

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。

 

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。

 

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。

 

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。

 

原文地址：The Development of Network Hardware，

https://blog.router-switch.com/2021/01/the-development-of-network-hardware/