Para explicar el concepto de enrutador, primero debes saber qué es el enrutamiento. El llamado "enrutamiento" se refiere al comportamiento y acciones de transmitir datos de un lugar a otro, y el enrutador es la máquina que realiza este comportamiento y acciones. Su nombre en inglés es Router, que es un dispositivo de red que conecta múltiples redes o segmentos de red. Puede "traducir" información de datos entre diferentes redes o segmentos de red para que puedan "leer" los datos de cada uno, formando una red más grande.
En pocas palabras, el enrutador tiene las siguientes funciones:
Primero, interconexión de red. El enrutador admite varias interfaces LAN y WAN y se utiliza principalmente para la interconexión de LAN y WAN para realizar la conexión. interconexión entre diferentes redes comunicación entre;
El segundo es el procesamiento de datos, que incluye filtrado de paquetes, reenvío de paquetes, prioridad, multiplexación, cifrado, compresión y funciones de firewall;
El tercero es la red. administración, enrutadores Las funciones proporcionadas incluyen administración de configuración, administración del rendimiento, administración de tolerancia a fallas y control de flujo.
Para completar el trabajo de "enrutamiento", el enrutador guarda la tabla de enrutamiento, es decir, los datos relevantes de varias rutas de transmisión para usarlos en la selección de enrutamiento. La tabla de enrutamiento contiene información como etiquetas de subred, la cantidad de enrutadores en la red y el nombre del siguiente enrutador. Las tablas de enrutamiento pueden ser fijadas por el administrador del sistema, modificadas dinámicamente por el sistema, ajustadas automáticamente por el enrutador o controladas por el host. Los enrutadores implican dos conceptos de nombres de direcciones, a saber, tablas de enrutamiento estáticas y tablas de enrutamiento dinámico. La tabla de enrutamiento fija preestablecida por el administrador del sistema se denomina tabla de enrutamiento estática. Generalmente está preestablecida de acuerdo con la configuración de la red cuando se instala el sistema y no cambiará con cambios futuros en la estructura de la red. La tabla de enrutamiento dinámico es una tabla de enrutamiento que el enrutador ajusta automáticamente de acuerdo con las condiciones operativas del sistema de red. El enrutador aprende y memoriza automáticamente las operaciones de la red en función de las funciones proporcionadas por el protocolo de enrutamiento y calcula automáticamente la mejor ruta para la transmisión de datos cuando es necesario.
Para explicar simplemente cómo funciona un enrutador, supongamos que existe una red tan simple. Como se muestra en la figura, cuatro redes A, B, C y D están conectadas a través de enrutadores.
Ahora echemos un vistazo a cómo el enrutador desempeña su función de enrutamiento y reenvío de datos en el entorno de red, como se muestra en la figura. Ahora supongamos que el usuario A1 en la red A quiere enviar una señal de solicitud al usuario C3 en la red C. Los pasos de la transmisión de la señal son los siguientes:
Paso 1: el usuario A1 envía la dirección C3 y la información de datos de El usuario de destino C3 a Las tramas de datos se envían en forma de transmisiones a través de concentradores o conmutadores a todos los nodos de la misma red. El puerto A5 del enrutador monitorea esta dirección y analiza que el nodo de destino no está en este segmento de red y necesita ser enrutado y reenviado para recibir la trama de datos.
Paso 2: Después de recibir la trama de datos del usuario A1, el puerto del enrutador A5 primero extrae la dirección IP del usuario de destino C3 del encabezado y calcula la mejor ruta al usuario C3 según la tabla de enrutamiento. Debido a que se sabe por el análisis que el número de ID de red de C3 es el mismo que el número de ID de red C5 del enrutador, debería ser la mejor manera de enviar señales directamente desde el puerto A5 del enrutador al puerto C5 del enrutador.
Paso 3: El puerto C5 del enrutador recupera una vez más la dirección IP del usuario de destino C3 y encuentra el número de ID del host en la dirección IP de C3. Si hay un conmutador en la red, se puede enviar primero al conmutador, y el conmutador puede encontrar la ubicación específica del nodo de red según la tabla de direcciones MAC; si no hay un dispositivo de conmutación, la trama de datos se envía directamente a; usuario C3 basado en el ID del host en su dirección IP, y eso es todo. Un proceso completo de reenvío de comunicación de datos.
Como se puede ver en lo anterior, no importa cuán compleja sea la red, el enrutador en realidad solo realiza unos pocos pasos, por lo que el principio de funcionamiento de todo el enrutador es básicamente el mismo. Por supuesto, en la red real, es mucho más complicado que lo que se muestra en la figura anterior, y los pasos reales no serán tan simples como se mencionó anteriormente, pero el proceso general es así.
En la actualidad, los principales fabricantes de routers en el extranjero son Cisco y Nortel Networks, y a nivel nacional se incluye a Huawei.
El nombre en inglés del conmutador es "Switch", que es un producto actualizado del concentrador. En apariencia, básicamente no es muy diferente del hub. Es un paralelepípedo rectangular con múltiples puertos. De acuerdo con las necesidades de transmisión de información de ambos extremos de la comunicación, el conmutador envía la información a transmitir a la ruta correspondiente que cumpla con los requisitos a través de equipos manuales o automáticos. Un conmutador generalizado es un dispositivo que completa la función de intercambio de información en un sistema de comunicación.
La "conmutación" y la "conmutación" se originaron en el sistema de comunicación telefónica PSTN.
Solíamos ver algunas películas antiguas en el cine o en la televisión. A menudo veíamos a alguien temblando violentamente al lado del teléfono (tenga cuidado de no marcar) y luego decía: "Por favor, responda XXX por mí". Conecte el terminal correspondiente al terminal requerido en el terminal conectado y luego podremos hablar. De hecho, este es el sistema de conmutación telefónica más primitivo. Es simplemente un sistema de conmutación telefónica manual, no automático, ni lo que llamamos conmutación por computadora, pero la conmutación actual también se desarrolló a partir de esta tecnología de conmutación telefónica.
Las funciones principales del conmutador incluyen direccionamiento físico, topología de red, comprobación de errores, secuenciación de tramas y control de flujo. En la actualidad, algunos conmutadores de alta gama tienen algunas funciones nuevas, como admitir VLAN (LAN virtual), admitir agregación de enlaces y algunos incluso tienen funciones de enrutamiento y firewall.
El conmutador tiene un bus back-end de gran ancho de banda y una matriz de conmutación interna. Todos los puertos del conmutador están conectados a este bus de respaldo. Después de que el circuito de control recibe el paquete de datos, el puerto de procesamiento buscará la tabla de comparación de direcciones MAC (dirección de hardware de la tarjeta de red) en la memoria, determinará a qué puerto está conectada la NIC (tarjeta de red) de la MAC de destino y directamente envía el paquete de datos al destino a través de la matriz de conmutación interna, en lugar de todos los nodos, si la MAC de destino no existe, se transmite a todos los puertos. De esta manera, podemos ver claramente que, por un lado, es eficiente y no desperdicia recursos de la red. Solo envía datos a la dirección de destino, lo que generalmente no causa congestión en la red, por otro lado, la transmisión de datos es segura; Debido a que no se envía a todos los nodos al mismo tiempo, es difícil para otros nodos monitorear la información enviada al enviar datos. Ésta es una de las razones importantes por las que los conmutadores pronto sustituirán a los concentradores.
La diferencia entre conmutadores y concentradores se refleja principalmente en los siguientes aspectos:
(1) Existen diferentes niveles de trabajo en OSI/RM (modelo de referencia OSI).
En el modelo de arquitectura abierta OSI/RM, los conmutadores y concentradores tienen diferentes niveles. Los concentradores funcionan tanto en la capa 1 (capa física) como en la capa 2 (capa de enlace de datos), mientras que los conmutadores funcionan al menos en la capa 2. Los conmutadores más avanzados pueden funcionar en la Capa 3 (capa de red) y la Capa 4 (capa de transporte).
(2) Los métodos de transmisión de datos de los conmutadores son diferentes.
El método de transmisión de datos del concentrador es de transmisión, mientras que la transmisión de datos del conmutador tiene un propósito. Los datos solo se envían al nodo de destino y se transmiten por primera vez solo si no se pueden encontrar en su propia tabla de direcciones MAC. Y debido a que el conmutador tiene la función de aprender la dirección MAC, después de la segunda vez, ya no es una transmisión de difusión, sino una transmisión intencionada. La ventaja de esto es que se mejora la eficiencia de la transmisión de datos, no se producirán tormentas de transmisión y otros nodos no monitorearán en términos de seguridad.
(3) La ocupación del ancho de banda es diferente.
En términos de uso de ancho de banda, todos los puertos del hub disfrutan del ancho de banda total del hub, mientras que cada puerto del switch tiene su propio ancho de banda, por lo que el ancho de banda de cada puerto del switch es en realidad mucho mayor. que la del hub. El ancho de banda disponible del puerto determina que la velocidad de transmisión del switch sea mucho más rápida que la del hub.
(4) Diferentes modos de transmisión
El concentrador solo puede transmitir en modo semidúplex Debido a que el concentrador disfruta del medio de transmisión, el concentrador solo puede transmitir una tarea a la vez. el canal ascendente. El conmutador utiliza el modo full-duplex para transmitir datos, por lo que puede recibir y enviar datos al mismo tiempo. Esto no solo acelera enormemente la transmisión de datos, sino que también es al menos desde la perspectiva del rendimiento de todo el sistema. dos veces más rápido que el concentrador porque puede recibir y enviar simultáneamente, en realidad es mucho más del doble, ya que el ancho de banda del puerto suele ser muchas veces más amplio que el del concentrador.
En resumen, un conmutador es un dispositivo de red basado en la identificación de direcciones MAC, que puede completar la función de encapsular y reenviar paquetes de datos. Los principales fabricantes de conmutadores actuales están representados por Cisco, 3COM y Annette en el extranjero, y Huawei y D-LINK están representados a nivel nacional.
La tarjeta de red también se llama "adaptador de red", y en inglés se llama "tarjeta de interfaz de red", o "NIC" para abreviar. La tarjeta de red es uno de los componentes más básicos de la red de área local y es un dispositivo de hardware que conecta la computadora y la red. Ya sea una conexión de par trenzado, una conexión de cable coaxial o una conexión de fibra óptica, la comunicación de datos sólo se puede lograr con la ayuda de una tarjeta de red.
El principio de funcionamiento principal de la tarjeta de red es organizar los datos enviados desde la computadora a la red, dividir los datos en paquetes de tamaño apropiado y luego enviarlos a la red.
Para las tarjetas de red, cada tarjeta de red tiene una dirección de nodo de red única. El fabricante de la tarjeta de red graba esta dirección en la ROM (chip de memoria de solo lectura) durante la producción. La llamamos dirección MAC (dirección física), que se garantiza que nunca se repetirá.
Las tarjetas de red que utilizamos a diario son tarjetas Ethernet. Actualmente, las tarjetas de red se pueden dividir en tarjetas de red de 10 M, tarjetas de red adaptadoras de 10/100 M y tarjetas de red Gigabit (1000 M) según la velocidad de transmisión. Si solo se usa para fines generales, como el trabajo diario de oficina, es más apropiado usar una tarjeta de red de 10M y una tarjeta de red adaptable de 10/100M. Si se utiliza en productos como servidores, debes elegir una tarjeta de red Gigabit.
Hub, también llamado hub en inglés, pertenece a la capa de enlace de datos en el modelo OSI. El precio económico es su mayor ventaja, pero debido a que el concentrador es un dispositivo * * *, la eficiencia se vuelve muy baja en redes pesadas, por lo que no podemos ver concentradores en redes medianas y grandes. Los concentradores actuales generalmente adoptan el modo full-duplex y la velocidad de transmisión de los concentradores comunes en el mercado es generalmente de 100 Mbps. A continuación, echemos un vistazo a varios conceptos de centros:
* * *Disfruta.
La característica más importante del concentrador es el modo de compartir * * *, es decir, cuando un puerto envía datos a otro puerto, los otros puertos están en estado de "espera". ¿Por qué "esperar"? Por ejemplo, de hecho, A envía un paquete de datos a B en una unidad de tiempo, A lo envía a los tres puertos B, C y D (este fenómeno es la transmisión IP que se presenta a continuación), pero solo B lo recibe y el otros puertos Después de juzgar que los datos que necesita no son los datos que necesita en la primera unidad de tiempo, no recibirá los datos enviados por A. Hasta que A envíe una transmisión IP nuevamente, C y D están inactivos o pueden transmitir datos entre CD durante la unidad de tiempo antes de que A envíe una transmisión IP nuevamente. Como se muestra en la Figura 1, podemos entender que solo hay un canal dentro del concentrador (es decir, el canal público), y luego todos los puertos están conectados bajo el canal público.
Difusión IP
La llamada difusión IP (también llamada transmisión grupal) significa que cuando el hub envía datos a dispositivos de nivel inferior, envía los datos obtenidos a cada puerto, independientemente de dónde provienen los datos originales. Si algún puerto requiere datos de origen, estará en estado de recepción, mientras que los puertos innecesarios estarán en estado de denegación. Por ejemplo, en la red, cuando el cliente A envía un paquete de datos al cliente B, el concentrador envía el paquete de datos desde A a cada puerto. En este momento, B está en estado de recepción y otros puertos están en estado de rechazo; Lo mismo ocurre fuera de la red. Cuando el cliente A envía el nombre de dominio "www.163.com", la dirección IP (202.108.36.172) se devuelve al concentrador a través de la resolución de nombre de dominio DNS. En este momento, el concentrador la enviará a todos los puertos a los que se accede. La máquina que necesita la dirección estará en el estado de recepción (el Cliente A está en el estado de recepción) y la máquina que no la necesita estará en el estado de rechazo. .
Unidad de tiempo
Este debería ser el término más simple y también puede entenderse como la frecuencia de trabajo del hub. Por ejemplo, la frecuencia de trabajo del concentrador es de 33 MHz, entonces, ¿qué puede hacer el concentrador por unidad de tiempo? El tipo de disfrute * * * se ha ejemplificado anteriormente, pero hay una cosa que es necesario explicar aquí. Por ejemplo, a veces vemos que A envía datos a B y C también envía datos a D al mismo tiempo. Esto parece un poco contradictorio, pero efectivamente es así. Entonces, ¿por qué parece que ambas cosas suceden al mismo tiempo? Porque cuando A envía datos a B en la primera unidad de tiempo, B, C y D recibirán la transmisión al mismo tiempo en la primera unidad de tiempo debido a la transmisión, pero C y D se negarán a recibirla a partir de la segunda. unidad de tiempo. Los datos enviados por A se deben a que C y D han juzgado que los datos no son los que necesitan. Y dentro de la segunda unidad de tiempo, C también envía una transmisión de datos, que es aceptada por A, B y D, pero solo D recibirá los datos. Estas operaciones sólo tardan de 2 a 3 unidades de tiempo, pero nos resultan difíciles de detectar. Se siente como si todo “sucediera” al mismo tiempo.
Un puente de red es un puente entre una LAN y otra LAN. Un puente de red es un dispositivo que pertenece a la capa de red. Su función es ampliar la red y los medios de comunicación, reenviar señales de datos en diversos medios de transmisión y ampliar la distancia de la red. Al mismo tiempo, envía selectivamente señales con direcciones de un medio de transmisión a otro, lo que puede limitar eficazmente las comunicaciones irrelevantes entre los dos sistemas de medios. Los puentes de red se pueden dividir en puentes locales y puentes remotos.
Los puentes locales se refieren a puentes que interconectan redes dentro del rango de longitud permitido por el medio de transmisión; los puentes remotos se refieren a puentes remotos utilizados cuando la distancia de conexión excede el rango normal de la red. Las redes de área local interconectadas a través de puentes remotos se convertirán en redes de áreas metropolitanas. o red de área amplia. Si se utilizan puentes remotos, deben venir en pares. En una conexión local de una red, los puentes pueden utilizar puentes internos y puentes externos. El puente interno es parte de File Services. Las LAN conectadas por diferentes tarjetas de red en el servidor de archivos son administradas por el sistema operativo de red que se ejecuta en el servidor de archivos. Los puentes externos se instalan en estaciones de trabajo para conectar dos redes similares o diferentes. El puente externo no se ejecuta en el servidor de archivos de la red, sino en una estación de trabajo independiente. Los puentes externos pueden ser dedicados o no dedicados. Como puente dedicado, la estación de trabajo no se puede utilizar como una estación de trabajo normal y solo puede construir un puente entre dos redes. Una estación de trabajo sin un puente dedicado puede funcionar como puente o como estación de trabajo.
En las redes informáticas, al conectar diferentes tipos de redes utilizando diferentes protocolos, se deben seleccionar dispositivos de puerta de enlace. La función de la puerta de enlace se refleja en la capa más alta del modelo OSI. Convierte protocolos y reorganiza datos para la comunicación entre dos tipos diferentes de sistemas de red. Debido a que la conversión de protocolos es un asunto relativamente complicado, en términos generales, las puertas de enlace solo realizan una conversión uno a uno, o una pequeña cantidad de protocolos de aplicación específicos, por lo que es difícil para las puertas de enlace implementar la conversión de protocolos universales. Los protocolos de aplicación utilizados para la conversión de la puerta de enlace incluyen correo electrónico, transferencia de archivos e inicio de sesión remoto en una estación de trabajo. Se pueden combinar puertas de enlace y enrutadores multiprotocolo (o servidores de comunicaciones dedicados) para conectar muchos sistemas diferentes. Al igual que los puentes, las puertas de enlace pueden ser locales o remotas. Actualmente, la puerta de enlace se ha convertido en una herramienta común para que todos los usuarios de la red accedan al host.
Repetidor (repetidor)
El repetidor RP es un dispositivo que conecta líneas de red y se utiliza a menudo para el reenvío bidireccional de señales físicas entre dos nodos de red. El repetidor es el dispositivo de interconexión de red más simple. Completa principalmente las funciones de la capa física. Se encarga de transmitir información bit a bit en la capa física de dos nodos y completar funciones como copia, ajuste y amplificación de señales, extendiendo así. la duración de la red. Debido a las pérdidas, la potencia de la señal transmitida por la línea se atenuará gradualmente, lo que provocará una cierta distorsión de la señal y provocará errores de recepción. Los repetidores están diseñados para resolver este problema. Completa la conexión de líneas físicas, amplifica la señal atenuada y mantiene la misma que los datos originales. Normalmente, ambos extremos de un repetidor están conectados al mismo medio, pero algunos repetidores también pueden completar la transmisión de diferentes medios. Teóricamente el uso de repetidores es ilimitado, por lo que la red puede ampliarse indefinidamente. De hecho, esto es imposible, porque el estándar de red estipula el rango de retardo de la señal y el repetidor solo puede funcionar de manera efectiva dentro de este rango especificado; de lo contrario, provocará una falla en la red. En el estándar Ethernet se acuerda que en una red Ethernet sólo se permiten cinco segmentos de red y se pueden utilizar un máximo de cuatro repetidores, de los cuales sólo tres pueden conectarse a un terminal de ordenador.