1.ハブ：
基本的に削除されました（スイッチに置き換えられました）。 ハブの主な機能は、受信信号を再生成、再形成、および増幅して、ネットワークの伝送距離を拡大すると同時に、その中心にあるノードにすべてのノードを集中させることです。 これは、OSI（Open System Interconnection Reference Model）参照モデルの最初の層である「物理層」で機能します。
2 スイッチ：
データリンク層で作業します。 スイッチには、高帯域幅のバックバスと内部スイッチングマトリックスがあります。 スイッチのすべてのポートは、このバックバスに接続されています。 制御回路がデータパケットを受信した後、処理ポートはメモリ内のアドレス比較テーブルを検索して、宛先MAC（ネットワークカードのハードウェアアドレス）とNIC（ネットワークカード）接続を決定します。どのポートでデータパケットを使用するかを決定します。内部スイッチングマトリックスを介して宛先ポートにすばやく送信されます。 宛先MACが存在しない場合は、すべてのポートにブロードキャストされます。 ポート応答を受信した後、スイッチは新しいアドレスを「学習」し、それを内部MACアドレステーブルに追加します。 このスイッチは、ネットワークを「セグメント化」するためにも使用できます。 MACアドレステーブルを比較することにより、スイッチは必要なネットワークトラフィックのみがスイッチを通過できるようにします。 スイッチのフィルタリングと転送により、衝突ドメインを効果的に減らすことができますが、ネットワーク層のブロードキャスト、つまりブロードキャストドメインを分割することはできません。 スイッチは、複数のポートペア間で同時にデータを送信できます。 各ポートは独立したネットワークセグメントと見なすことができ、それに接続されたネットワーク機器は、他の機器との使用を競合することなく、独立して全帯域幅を享受します。 ノードAがノードDにデータを送信すると、ノードBはノードCに同時にデータを送信でき、両方の送信がネットワークの全帯域幅を利用し、両方に独自の仮想接続があります。 ここで10Mbpsイーサネットスイッチを使用する場合、この時点でのスイッチの総循環は2×10Mbps = 20Mbpsに等しく、10Mbps共有HUBを使用する場合、HUBの総循環は10Mbpsを超えません。 つまり、スイッチはMACアドレス認識に基づくネットワークデバイスであり、データパケットをカプセル化して転送することができます。 スイッチはMACアドレスを「学習」し、内部アドレステーブルに保存できます。 データフレームの発信者とターゲット受信者の間に一時的なスイッチングパスを確立することにより、データフレームは送信元アドレスから宛先アドレスに直接到達できます。
スイッチの主な機能には、物理アドレス指定、ネットワークトポロジ、エラーチェック、フレームシーケンス、およびフロー制御が含まれます。 現在、スイッチには、VLAN（仮想ローカルエリアネットワーク）のサポート、リンクアグリゲーションのサポートなど、いくつかの新しい機能があり、ファイアウォールの機能を備えているものもあります。 具体的には次のとおりです。
学習：イーサネットスイッチは、各ポートに接続されているデバイスのMACアドレスを理解し、そのアドレスを対応するポートにマッピングして、スイッチキャッシュのMACアドレステーブルに保存します。
転送/フィルタリング：データフレームの宛先アドレスがMACアドレステーブルにマッピングされると、すべてのポートではなく、宛先ノードに接続されたポートに転送されます（データフレームがブロードキャスト/マルチキャストフレームの場合、転送されます）すべてのポートへ）。
ループの排除：スイッチに冗長ループが含まれている場合、イーサネットスイッチは、バックアップパスの存在を許可しながら、スパニングツリープロトコルを介したループを回避します。
スイッチは、同じタイプのネットワークに接続できるだけでなく、異なるタイプのネットワーク（イーサネットやファストイーサネットなど）を相互接続することもできます。 現在、多くのスイッチは、ファストイーサネットやFDDIなどをサポートする高速接続ポートを提供できます。これらは、ネットワーク内の他のスイッチに接続したり、多くの帯域幅を使用する主要サーバーに追加の帯域幅を提供したりするために使用されます。 一般的に、スイッチの各ポートは独立したネットワークセグメントに接続するために使用されますが、より高速なアクセス速度を提供するために、いくつかの重要なネットワークコンピューターをスイッチのポートに直接接続できる場合があります。 このようにして、主要なサーバーとネットワークの重要なユーザーは、より高速なアクセス速度を実現し、より多くの情報フローをサポートします。
最後に、スイッチの基本的な機能を簡単に要約します。
1.ハブと同様に、スイッチにはケーブル接続用の多数のポートが用意されているため、スタートポロジ配線を使用できます。
2.リピーター、ハブ、ブリッジと同様に、フレームを転送すると、スイッチは歪みのない正方形の電気信号を再生します。
3.ブリッジと同様に、スイッチは各ポートで同じ転送またはフィルタリングロジックを使用します。
4.ブリッジのように、スイッチはLANを複数の衝突ドメインに分割し、各衝突ドメインには独立したブロードバンドがあるため、LANの帯域幅が大幅に向上します。
5.ブリッジ、ハブ、およびリピーターの機能に加えて、スイッチは、仮想ローカルエリアネットワーク（VLAN）やより高いパフォーマンスなどのより高度な機能も提供します。
現在、イーサネットスイッチメーカーは、市場の需要に応じて2層またはXNUMX層スイッチを導入しています。 ただし、いずれの場合も、そのコア機能は依然としてレイヤXNUMXイーサネットパケット交換です。
スイッチの伝送モードは、全二重、半二重、および自己適応です。 いわゆる半二重とは、ある期間にXNUMXつのアクションのみが発生することを意味します。 簡単な例として、狭い道路は同時にXNUMX台の車しか通過できません。 反対方向に運転しているXNUMX台の車がある場合、この場合、最初に通過するのはXNUMX台の車両のみで、終了後にもうXNUMX台の車両が運転します。 この例は、半二重の原理を鮮明に示しています。 スイッチの全二重は、スイッチがデータの送信中にデータを受信することもでき、XNUMXつが同期していることを意味します。 普段は電話をかけているような感じで、話しているうちに相手の声が聞こえてきます。
知識の拡大*：レイヤー2スイッチ、レイヤー3スイッチ、レイヤー4スイッチの違い
1.レイヤー2スイッチング
XNUMX層スイッチング技術の開発は比較的成熟しています。 XNUMX層スイッチはデータリンク層デバイスです。 データパケット内のMACアドレス情報を識別し、MACアドレスに従って転送し、これらのMACアドレスと対応するポートを独自の内部アドレステーブルのXNUMXつに記録できます。
具体的なワークフローは次のとおりです。
1）スイッチが特定のポートからデータパケットを受信すると、最初にパケットヘッダーの送信元MACアドレスを読み取り、送信元MACアドレスを持つマシンがどのポートに接続されているかを認識します。
2）ヘッダーの宛先MACアドレスを読み取り、アドレステーブルで対応するポートを検索します
3）テーブルに宛先MACアドレスに対応するポートがある場合は、データパケットをこのポートに直接コピーします
4）対応するポートがテーブルに見つからない場合、データパケットはすべてのポートにブロードキャストされます。 宛先マシンが送信元マシンに応答すると、スイッチは宛先MACアドレスが対応するポートを記録でき、次回データが送信されるときに使用されます。 すべてのポートにブロードキャストする必要がなくなりました。 このプロセスが継続的に繰り返され、ネットワーク全体のMACアドレス情報を学習できます。 これは、レイヤ2スイッチが独自のアドレステーブルを確立および維持する方法です。
レイヤ2スイッチの動作原理から、次のXNUMXつのポイントを推測できます。
1）スイッチはほとんどのポートで同時にデータを交換するため、広いスイッチングバス帯域幅が必要です。 XNUMX層スイッチにN個のポートがあり、各ポートの帯域幅がMで、スイッチバスの帯域幅がN×Mを超える場合、このスイッチはワイヤスピードスイッチングを実現できます。
2）ポートに接続されているマシンのMACアドレスを学習し、それをアドレステーブルに書き込み、アドレステーブルのサイズを入力します（通常、XNUMXつはBEFFER RAMで、もうXNUMXつはMACテーブルエントリの値です）。 、アドレステーブルのサイズはスイッチのアクセス容量に影響します
3）もう2つは、レイヤXNUMXスイッチには一般にデータパケット転送の処理に特別に使用されるASIC（特定用途向け集積回路）チップが含まれているため、転送速度が非常に速くなる可能性があることです。 メーカーごとに異なるASICを使用しているため、製品のパフォーマンスに直接影響します。
上記の2つのポイントは、レイヤ3およびレイヤXNUMXスイッチのパフォーマンスを判断するための主要な技術パラメータでもあります。 機器の選択を検討する際は、比較に注意してください。
2層交換
まず、単純なネットワークを介したXNUMX層スイッチの動作プロセスを見てみましょう。
IPベースの機器A ------------------------レイヤー3スイッチ------------------ ------ IPを使用するデバイスBたとえば、AがBにデータを送信する必要があり、宛先IPがわかっている場合、Aはサブネットマスクを使用してネットワークアドレスを取得し、宛先IPが同じネットワーク内にあるかどうかを判断します。それ自体としてのセグメント。 同じネットワークセグメントにいるが、データの転送に必要なMACアドレスがわからない場合、AはARP要求を送信し、BはそのMACアドレスを返し、AはこのMACを使用してデータパケットをカプセル化し、スイッチに送信します。 、およびスイッチは、レイヤ2スイッチングモジュールを使用してMACアドレステーブルを検索し、データパケットを対応するポートに転送します。
宛先IPアドレスが同じネットワークセグメントにない場合、AはBと通信する必要があります。フローキャッシュエントリに対応するMACアドレスエントリがない場合、最初の通常のデータパケットがデフォルトゲートウェイに送信されます。このデフォルトはゲートウェイ通常、オペレーティングシステムで設定されています。 このデフォルトゲートウェイのIPは、第2層のルーティングモジュールに対応します。 したがって、同じサブネットにないデータの場合、デフォルトゲートウェイのMACアドレスが最初にMACテーブルに配置されます（送信元ホストによって）。 完了）; 次に、XNUMX層モジュールがデータパケットを受信し、ルーティングテーブルにクエリを実行してBへのルートを決定します。新しいフレームヘッダーが作成されます。デフォルトゲートウェイのMACアドレスは送信元MACアドレスで、ホストBはMACアドレスは宛先MACアドレスです。 特定の認識トリガーメカニズムを介して、ホストAおよびBのMACアドレスと転送ポートの間に対応する関係を確立し、それをフローキャッシュエントリテーブルに記録し、AからBへの後続のデータを記録します（レイヤーXNUMXスイッチは次のことを確認する必要があります） Cへのデータの場合、フレーム内のIPアドレスを読み取る必要があります。）、完了のためにレイヤーXNUMXスイッチングモジュールに直接渡されます。 これは通常、XNUMXつのルートと複数の転送と呼ばれます。 上記は、XNUMX層スイッチの動作プロセスの概要です。XNUMX層スイッチの特性を確認できます。
1）ハードウェアの組み合わせにより高速データ転送を実現。 これは、レイヤー2スイッチとルーターの単純な重ね合わせではありません。 レイヤー3ルーティングモジュールは、レイヤー2スイッチングの高速バックプレーンバスに直接重ね合わされ、従来のルーターのインターフェイスレート制限を突破し、レートは数十ギガビット/秒に達する可能性があります。 バックプレーン帯域幅を数えると、これらはレイヤ3スイッチのパフォーマンスにとってXNUMXつの重要なパラメータです。
2）簡潔なルーティングソフトウェアは、ルーティングプロセスを簡素化します。 必要なルーティングを除いて、ほとんどのデータ転送はルーティングソフトウェアによって処理され、レイヤ2モジュールによって高速で転送されます。 ルーティングソフトウェアのほとんどは、ルーターにソフトウェアをコピーするだけでなく、処理および最適化されたソフトウェアです。
レイヤ2およびレイヤ3スイッチの選択
レイヤ2スイッチは、小規模なローカルエリアネットワークで使用されます。 言うまでもなく、小さなローカルエリアネットワークでは、ブロードキャストパケットはほとんど効果がありません。 高速スイッチング機能、複数のアクセスポート、およびXNUMX層スイッチの低コストは、小規模なネットワークユーザーに非常に完全なソリューションを提供します。
XNUMX層スイッチの利点は、豊富なインターフェイスタイプ、サポートされているXNUMX層機能、および強力なルーティング機能にあります。 大規模ネットワーク間のルーティングに適しています。 その利点は、最適なルートの選択、負荷分散、リンクバックアップおよびその他のネットワークにあります。 ルーターが持つルーティング情報交換やその他の機能を実行します。
2層スイッチの最も重要な機能は、大規模なローカルエリアネットワーク内でのデータの高速転送を高速化することです。 ルーティング機能の追加もこの目的に役立ちます。 大規模なネットワークを部門や地域などの要因で小さなLANに分割すると、インターネットへのアクセスが多くなり、レイヤXNUMXスイッチを使用するだけではインターネットへのアクセスができなくなります。 インターフェースの数が限られているため、ルーターを簡単に使用できるなど、ルーティングと転送の速度が遅いため、ネットワーク速度とネットワーク規模が制限されます。 ルーティング機能を備えた早送りXNUMX層スイッチの使用が最初の選択肢になります。
一般的に、イントラネットデータトラフィックが大きく、転送と応答が速いネットワークでは、すべてのXNUMX層スイッチがこの作業を行うと、XNUMX層スイッチが過負荷になり、応答速度が影響を受け、ネットワーク間のルーティングが影響を受けます。圧倒されます。 ルーターによってさまざまなデバイスの利点を最大限に活用することは、優れたネットワーク戦略です。 もちろん、顧客のポケットが非常に強いことが前提です。そうでない場合、XNUMX番目のステップは、XNUMX層スイッチをインターネット相互接続としても機能させることです。
3層交換
レイヤ4スイッチングの簡単な定義は次のとおりです。これは、MACアドレス（レイヤ2ブリッジ）または送信元/宛先IPアドレス（レイヤ3ルーティング）だけでなく、TCP / UDP（第XNUMX層）にも基づいて送信を決定する機能です。アプリケーションのポート番号。 第XNUMX層のスイッチング機能は、物理サーバーを指す仮想IPのようなものです。 HTTP、FTP、NFS、Telnet、その他のプロトコルなど、さまざまなプロトコルの対象となるサービスを送信します。 これらのサービスには、物理サーバーに基づく複雑な負荷分散アルゴリズムが必要です。
IPの世界では、サービスタイプは端末のTCPまたはUDPポートアドレスによって決定され、第XNUMX層交換のアプリケーション間隔は送信元と端末のIPアドレス、TCPおよびUDPポートによって決定されます。 交換の第XNUMX層では、検索用のサーバーグループごとに仮想IPアドレス（VIP）が設定され、サーバーの各グループは特定のアプリケーションをサポートします。 ドメインネームサーバー（DNS）に格納されている各アプリケーションサーバーアドレスはVIPであり、実際のサーバーアドレスではありません。 ユーザーがアプリケーションを申請すると、ターゲットサーバーグループとのVIP接続要求（TCP SYNパケットなど）がサーバースイッチに送信されます。 サーバースイッチは、グループ内で最適なサーバーを選択し、端末アドレスのVIPを実際のサーバーのIPに置き換えて、接続要求をサーバーに送信します。 このようにして、同じセクション内のすべてのパケットがサーバースイッチによってマップされ、ユーザーと同じサーバー間で送信されます。
交換の第XNUMX層の原則
OSIモデルの1番目の層はトランスポート層です。 トランスポート層は、エンドツーエンド通信、つまりネットワークソースシステムとターゲットシステム間の調整された通信を担当します。 IPプロトコルスタックでは、これはTCP（伝送プロトコル）とUDP（ユーザーデータパケットプロトコル）が配置されているプロトコル層です。 第255層では、TCPヘッダーとUDPヘッダーにポート番号が含まれています。これにより、各データパケットに含まれるアプリケーションプロトコル（HTTP、FTPなど）を一意に区別できます。 エンドポイントシステムは、この情報を使用してパケット内のデータ、特にポート番号を区別し、受信側のコンピュータシステムが受信するIPパケットのタイプを判別して、適切な高レベルのソフトウェアに渡すことができるようにします。 ポート番号とデバイスのIPアドレスの組み合わせは、通常「ソケット」と呼ばれます。 256〜1024のポート番号は予約されており、「使い慣れた」ポートと呼ばれます。つまり、これらのポート番号は、すべてのホストTCP / IPプロトコルスタックの実装で同じです。 「使い慣れた」ポートに加えて、標準のUNIXサービスは1024〜1700ポートの範囲で割り当てられ、カスタムアプリケーションは通常XNUMXを超えるポート番号を割り当てます。割り当てられたポート番号の最新のリストはRFCXNUMX「Asfoundon」signedにあります。数字」。
TCP / UDPポート番号によって提供される追加情報は、交換の第XNUMX層の基礎であるネットワークスイッチによって使用できます。 第XNUMX層機能を備えたスイッチは、サーバーに接続された「仮想IP」（VIP）フロントエンドの役割を果たすことができます。 単一または一般的なアプリケーションをサポートする各サーバーおよびサーバーグループは、VIPアドレスで構成されます。 このVIPアドレスは送信され、ドメインネームシステムに登録されます。 サービスリクエストを送信するとき、第XNUMX層スイッチはTCPの開始を決定することによってセッションの開始を認識します。 次に、複雑なアルゴリズムを使用して、この要求を処理するのに最適なサーバーを決定します。 この決定が行われると、スイッチはセッションを特定のIPアドレスに関連付け、サーバー上のVIPアドレスをサーバーの実際のIPアドレスに置き換えます。
各レイヤ4スイッチは、選択したサーバーの送信元IPアドレスと送信元TCPポートに関連付けられた接続テーブルを保持します。 次に、XNUMX番目のレイヤースイッチが接続要求をこのサーバーに転送します。 後続のすべてのパケットは、スイッチが会話を検出するまで、クライアントとサーバー間で再マッピングおよび転送されます。 スイッチングの第XNUMX層を使用する場合、アクセスを実サーバーに接続して、各サーバーに同数のアクセスを設定したり、異なるサーバーの容量に応じて送信ストリームを割り当てたりするなど、ユーザー定義のルールを満たすことができます。
現在、インターネットでは、ルーターの80％近くがシスコ製です。 シスコのスイッチ製品は、「Catalyst」の商標です。 1900、2800 ... 6000、8500などのXNUMXを超えるシリーズが含まれています。一般に、これらのスイッチはXNUMXつのカテゴリに分類できます。
3500つのタイプは、4000以下のほとんどのモデルを含む固定構成スイッチです。ただし、限られたソフトウェアアップグレードを除き、これらのスイッチは拡張できません。 もうXNUMXつのタイプはモジュラースイッチで、主にXNUMX以上のモデルを指します。 ネットワーク設計者は、ネットワーク要件に応じて、インターフェイスボード、電源モジュール、および対応するソフトウェアのさまざまな数とモデルを選択できます。
ルータ：
ルーター（ルーター）は、インターネットの主要なノード機器です。 ルーターは、ルーティングを介したデータの転送を決定します。 転送戦略はルーティングと呼ばれ、ルーター名（ルーター、フォワーダー）の発信元でもあります。 ルーターシステムは、さまざまなネットワークを相互接続するためのハブとして、TCP / IPに基づくインターネットのメインコンテキストを構成します。 ルーターはインターネットのバックボーンを構成しているとも言えます。 その処理速度はネットワーク通信の主なボトルネックのXNUMXつであり、その信頼性はネットワーク相互接続の品質に直接影響します。 したがって、キャンパスネットワーク、地域ネットワーク、さらにはインターネット研究分野全体においても、ルーターテクノロジーは常に中心的存在であり、その開発プロセスと方向性はインターネット研究全体の縮図になっています。
ルーター（ルーター）は、論理的に分離された複数のネットワークを接続するために使用されます。 いわゆる論理ネットワークは、単一のネットワークまたはサブネットを表します。 データがXNUMXつのサブネットから別のサブネットに送信される場合、ルーターを介して送信できます。 そのため、ルーターにはネットワークアドレスを判断してパスを選択する機能があります。 マルチネットワーク相互接続環境で柔軟な接続を確立できます。 まったく異なるデータパケットとメディアアクセス方法でさまざまなサブネットを接続できます。 ルーターは、送信元ステーションまたはその他のステーションのみを受け入れます。ルーターの情報は、ネットワーク層の一種の相互接続機器です。
動作原理の例
（1）ワークステーションAは、ワークステーションBのアドレス12.0.0.5を、データ情報とともにデータフレームの形式でルータ1に送信します。
（2）ルーター1はワークステーションAのデータフレームを受信した後、最初にヘッダーからアドレス12.0.0.5を取り出し、パステーブルR1-> R2-> R5->に従ってワークステーションBへの最適なパスを計算します。 B; データパケットをルーター2に送信します。
（3）ルータ2はルータ1の作業を繰り返し、データパケットをルータ5に転送します。
（4）ルーター5も宛先アドレスを取り出し、ルーターに接続されたネットワークセグメント上に12.0.0.5があることを検出したため、データパケットはワークステーションBに直接配信されます。
（5）ワークステーションBはワークステーションAからデータフレームを受信し、通信処理を終了します。
実際、ルーターには、上記のルーティングの主な機能に加えて、ネットワークフロー制御機能もあります。 一部のルーターは単一のプロトコルのみをサポートしますが、ほとんどのルーターは複数のプロトコルの送信をサポートできます。つまり、マルチプロトコルルーターです。 各プロトコルには独自のルールがあるため、ルーターのパフォーマンスを低下させて、ルーター内の複数のプロトコルのアルゴリズムを完成させる必要があります。 したがって、複数のプロトコルをサポートするルーターのパフォーマンスは比較的低いと考えられます。
ルーターの機能のXNUMXつは、異なるネットワークを接続することであり、もうXNUMXつの機能は、情報の送信経路を選択することです。 障害物のない迅速なショートカットを選択すると、通信速度が大幅に向上し、ネットワークシステムの通信負荷が軽減され、ネットワークシステムのリソースが節約され、ネットワークシステムのブロック解除率が向上するため、ネットワークシステムはより大きなメリットを発揮できます。
ネットワークトラフィックのフィルタリングの観点からは、ルーターの役割はスイッチやブリッジの役割と非常によく似ています。 ただし、ネットワークの物理層で機能し、ネットワークセグメントを物理的に分割するスイッチとは異なり、ルーターは特別なソフトウェアプロトコルを使用してネットワーク全体を論理的に分割します。 たとえば、IPプロトコルをサポートするルーターは、ネットワークを複数のサブネットセグメントに分割でき、特別なIPアドレスに向けられたネットワークトラフィックのみがルーターを通過できます。 受信したデータパケットごとに、ルーターはチェック値を再計算し、新しい物理アドレスを書き込みます。 したがって、ルーターを使用してデータを転送およびフィルタリングする速度は、データパケットの物理アドレスのみを確認するスイッチの速度よりも遅いことがよくあります。 ただし、これらの複雑なネットワークの場合、ルーターを使用すると、ネットワークの全体的な効率を向上させることができます。 ルーターのもうXNUMXつの明らかな利点は、ネットワークブロードキャストを自動的にフィルタリングできることです。
ルーターの主な仕事は、ルーターを通過する各データフレームに最適な伝送パスを見つけ、データを宛先サイトに効果的に送信することです。 最適なパスを選択する戦略、つまりルーティングアルゴリズムが、ルーターの鍵であることがわかります。 この作業を完了するために、さまざまな伝送パスの関連データ（ルーティングテーブル）がルーターに保存され、ルーティングの選択に使用されます。 パステーブルには、サブネット識別情報、インターネット上のルーターの数、および次のルーターの名前が格納されます。 パステーブルは、システム管理者が固定的に設定したり、システムが動的に変更したり、ルーターが自動的に調整したり、ホストが制御したりすることができます。
1.静的パステーブル
システム管理者が事前に設定した固定パステーブルは静的パステーブルと呼ばれ、通常、システムのインストール時にネットワーク構成に応じて事前設定されており、今後のネットワーク構造の変更によって変更されることはありません。
2.動的パステーブル
動的（動的）パステーブルは、ネットワークシステムの動作条件に応じてルーターによって自動的に調整されるパステーブルです。 ルーティングプロトコルが提供する機能に従って、ルーターはネットワークの動作を自動的に学習して記憶し、必要に応じてデータ送信に最適なパスを自動的に計算します。
ルーターは、インターネットのさまざまなレベルのどこにでも見られます。 アクセスネットワークにより、家庭や中小企業はインターネットサービスプロバイダーに接続できます。 企業ネットワークのルーターは、キャンパスまたは企業内の数千台のコンピューターを接続します。 バックボーンネットワーク上のルーター端末システムは通常直接アクセスできず、長距離バックボーンネットワーク上のISPとエンタープライズネットワークを接続します。
ブロードバンドルーター
ブロードバンドルーターは、ブロードバンドの普及に伴い、近年登場したネットワーク製品です。 ブロードバンドルーターは、ルーター、ファイアウォール、帯域幅の制御と管理などの機能をコンパクトなボックスに統合し、高速転送機能、柔軟なネットワーク管理、豊富なネットワークステータスを備えています。 ほとんどのブロードバンドルーターは、中国のブロードバンドアプリケーション向けに最適化されており、さまざまなネットワークトラフィック環境に対応でき、優れたグリッド適応性とネットワーク互換性を備えています。 ほとんどのブロードバンドルーターは、高度に統合された設計、統合された10 / 100MbpsブロードバンドイーサネットWANインターフェイス、および複数のマシンが内部ネットワークとインターネットに接続するのに便利な組み込みのマルチポート10 / 100Mbps適応スイッチを採用しています。 家庭、学校、オフィス、インターネットカフェなどで幅広くご利用いただけます。 、コミュニティアクセス、政府、企業、その他の機会。
MODEM
モデム、つまりモデム：変調器と復調器の総称。 デジタルデータをアナログ信号伝送ラインで送信できるようにする変換インターフェース。 いわゆる変調は、デジタル信号を電話回線で送信されるアナログ信号に変換することです。 復調は、アナログ信号をデジタル信号に変換することです。 総称してモデムと呼ばれます。
現在、一般的なモデムには、通常のダイヤルアップモデム、ベースバンドモデム、光ファイバーモデムが含まれています。
拡張知識*：
「ベースバンドモデム」は、短距離モデムとも呼ばれ、コンピュータ、ネットワークブリッジ、ルーター、および建物、キャンパス、都市などの比較的短い距離内にあるその他のデジタル通信機器を接続するデバイスです。 ベースバンド伝送は重要なデータ伝送方法です。 ベースバンドモデムの役割は、データ信号が帯域幅が制限された伝送媒体を通過するときに、波形の重なりによる符号間干渉が発生しないように、適切な波形を形成することです。 周波数帯モデムの反対です。 周波数帯域モデムは、データ送信に特定の回線の周波数帯域（56つまたは複数の電話が占有する周波数帯域など）を使用します。 その適用範囲はベースバンドよりもはるかに広く、伝送距離もベースバンドよりも長くなっています。 。 私たちの家族が毎日使用しているXNUMXKモデムは、周波数帯域モデムです。
ベースバンドモデムのより正確な名前は、CSU / DSU（チャネルサービスユニット/日付サービスユニット）です。 XNUMXつのポートがあります。 アナログポートは、高品質のツイストペアケーブルに接続されています。 XNUMXつのcsu / dsuが接続され、もうXNUMXつのデジタルポートとXNUMXつのデジタルインターフェイス接続が最後にあります。 DDN専用回線への接続に使用します。 ベースバンドモデムの互換性は低いため、同じメーカーの機器を使用することをお勧めします。 ベースバンドcatはデジタル回路で使用され、通常のモデムはアナログからデジタルへの変換であり、ベースバンドcatはデジタルからデジタルへの変換です。 したがって、ベースバンド猫は本当のモデムではありません。
NAT
NAT（ネットワークアドレス変換）は、アクセスワイドエリアネットワーク（WAN）テクノロジに属しています。 これは、プライベート（予約済み）アドレスを有効なIPアドレスに変換する変換テクノロジです。 さまざまな種類のインターネットアクセスで広く使用されています。 方法とさまざまな種類のネットワーク。 理由は簡単です。 NATは、不十分なIPアドレスの問題を完全に解決するだけでなく、ネットワーク外部からの攻撃を効果的に回避し、ネットワーク内のコンピューターを隠して保護します。
関連ケース：アドレス変換を使用して負荷分散を実現
ケースの説明：アクセス量の増加に伴い、XNUMX台のサーバーの実行が困難な場合、複数のサーバーに多数のアクセスを合理的に分散するために負荷分散テクノロジーを採用する必要があります。 もちろん、サーバークラスターの負荷分散、スイッチの負荷分散、DNS解決の負荷分散など、負荷分散を実現する方法はたくさんあります。
実際、これに加えて、アドレス変換を介してサーバーの負荷分散を実装することもできます。 実際、これらの負荷分散の実装のほとんどはポーリングによって実装されているため、各サーバーにアクセスする機会は均等にあります。
ネットワーク環境：ローカルエリアネットワークは2Mb / s DDN専用回線でインターネットに接続され、ルータはWANモジュールがインストールされたCisco2611を使用します。 内部ネットワークで使用されるIPアドレスの範囲は10.1.1.1〜10.1.3.254、LANポートイーサネット0のIPアドレスは10.1.1.1、サブネットマスクは255.255.252.0です。 ネットワークによって割り当てられる有効なIPアドレス範囲は202.110.198.80〜202.110.198.87であり、ISPに接続されているポートイーサネット1のIPアドレスは202.110.198.81であり、サブネットマスクは255.255.255.248です。 ネットワーク内のすべてのコンピューターがインターネットにアクセスできる必要があり、3つのWebサーバーと2つのFTPサーバーで負荷分散が実現されます。
ケーススタディ：ネットワーク内のすべてのコンピューターがインターネットにアクセスできる必要があり、使用可能な有効なIPアドレスは5つしかないため、もちろん、ポート多重化アドレス変換方法を使用できます。 元々、サーバーには静的アドレス変換を使用して有効なIPアドレスを与えることができました。 ただし、サーバーへのアクセス数が多い（またはサーバーのパフォーマンスが低い）ため、負荷分散には複数のサーバーを使用する必要があります。 したがって、有効なIPアドレスをマルチフェーズの内部IPアドレスに変換する必要があります。これは、ポーリングによって削減されます。 各サーバーのアクセス圧力。
構成ファイル：
インターフェイスfastethernet0 / 1
ip adderss 10.1.1.1 255.255.252.0 // LANポートのIPアドレスを定義します
デュプレックスオート
スピードオート
ip nat inside //ローカルポートとして定義
イーサネットとATMネットワークの違い
1.イーサネット
イーサネットは、現在既存のローカルエリアネットワークで採用されている最も一般的な通信プロトコル標準であり、1970年代初頭に確立されました。 イーサネットは、伝送速度が10 Mbpsの一般的なローカルエリアネットワーク（LAN）標準です。 イーサネットでは、すべてのコンピュータが同軸ケーブルに接続され、衝突検出を備えたキャリアセンシングマルチアクセス（CSMA / CD）方式が採用され、競合メカニズムとバストポロジが採用されています。 基本的に、イーサネットは、ツイストペアケーブルや同軸ケーブルなどの共有伝送媒体と、マルチポートハブ、ブリッジ、またはスイッチ構成で構成されます。 スターまたはバス構成では、ハブ/スイッチ/ブリッジは、コンピューター、プリンター、およびワークステーションをケーブルを介して相互に接続します。
イーサネットの一般的な特性は次のように要約されます。
共有メディア：すべてのネットワークデバイスは、同じ通信メディアを順番に使用します。
ブロードキャストドメイン：送信する必要のあるフレームはすべてのノードに送信されますが、アドレス指定されたノードのみがフレームを受信します。
CSMA / CD：イーサネットではCarrier Sense Multiple Access / Collision Detectionを使用して、twp以上のノードが同時に送信するのを防ぎます。
MACアドレス：メディアアクセス制御層のすべてのイーサネットネットワークインターフェイスカード（NIC）は、48ビットのネットワークアドレスを使用します。 この種の住所は世界でも珍しいものです。
2.ATM
ATM、つまり非同期転送モードは、データ伝送技術です。 ローカルエリアネットワークおよびワイドエリアネットワークに適しており、高速データ伝送速度を備え、音声、データ、ファックス、リアルタイムビデオ、CD品質のオーディオ、画像など、さまざまな種類の通信をサポートします。
ATM技術により、本社と各事業所、支社とのローカルエリアネットワークの相互接続が可能になり、社内データ伝送、企業メールサービス、音声サービスなどを実現し、eコマースなどを実現します。インターネットを介したアプリケーション。 同時に、ATMは統計多重化技術を使用しており、アクセス帯域幅は元の2Mを突破して2M〜155Mに達するため、高帯域幅、低遅延、高データバーストなどのアプリケーションに適しています。
現在の状況から判断すると、ギガビットイーサネットはATMの開発を妨げており、ATM技術はすでに暗闇の中にあります。 「ATMの市場シェアは現在10％しか占めておらず、そのほとんどは依然として電気通信セクターにあります。」
ブロードバンドとは何ですか？
「ブロードバンド」という用語は主要なメディアで頻繁に登場しますが、それを正確に定義することはめったに見られません。 素人の言葉で言えば、ブロードバンドは従来のダイヤルアップインターネットアクセスに関連しています。 現在、ブロードバンド帯域幅に到達するための統一された標準はありませんが、一般的な習慣とネットワークマルチメディアデータトラフィックの考慮事項に基づいて、ネットワークデータの伝送速度は少なくとも256Kbpsと呼ばれる必要があります。 ブロードバンド、その最大の利点は、帯域幅が56Kbpsのダイヤルアップインターネットアクセスをはるかに超えることです。
PPPoEの
PPPoEは、イーサネットを介したポイントツーポイントプロトコル（ポイントツーポイント接続プロトコル）の略で、イーサネットホストが単純なブリッジングデバイスを介してリモートアクセスコンセントレータに接続できるようにします。 リモートアクセスデバイスは、pppoeプロトコルを介して、各アクセスユーザーの制御と充電を実現できます。
今日の一般的なネットワークアクセス方法
1.通常のダイヤルアップモード、ダイヤルアップインターネットアクセスは電話で、分単位で計算され、最高レートは56Kです。 必要な機器：通常のダイヤルアップモデム。 （ほぼ排除）
2. N-ISDN、「狭帯域統合サービスデジタルネットワーク」、通称「ワンライン」。 電話回線をベースに開発されており、通常の電話回線で音声、データ、画像などの総合サービスを最高速度128Kで提供できます。 （基本的に排除）
3.ケーブルモデムHFCアクセス方式
ケーブルモデムは、一般に「ラジオとディアントン」または「有線通信」として知られているケーブルテレビネットワークを介して高速データにアクセスできるデバイスです。 その中で、「HFC +ケーブルモデム+イーサネット/ ATM」アプローチを使用してインターネットアクセスサービスを提供することができます。 セントラルオフィスには、ATMまたはファストイーサネットを介してインターネットと相互接続され、信号の変調およびミキシング機能を完了するHFCヘッドエンドデバイスを装備する必要があります。 データ信号は光ファイバー同軸ハイブリッドネットワーク（HFC）を介してユーザーの自宅に送信され、ケーブルモデムは信号のデコード、復調などの機能を完了し、イーサネットポートを介してデジタル信号をPCに送信します。 ADSLと比較して、その帯域幅は比較的高い（10M）。
現在、中国では上海や広州などの大都市を中心にケーブル通信を開始している都市は多くありません。 理論上の伝送速度は非常に高いですが、セルまたは建物は通常、共有帯域幅でもある10Mbpsの帯域幅しか開きません。 最大の利点は、ダイヤルアップする必要がなく、電源がオンになると常にオンラインになることです。
4. ADSL（非対称デジタル加入者ループ）ブロードバンドテクノロジー
ADSL技術は、元の通常の電話回線で実行される新しい高速ブロードバンド技術です。 これは、既存の電話銅線のペアを使用して、アップリンクとダウンリンクの非対称伝送速度（帯域幅）をユーザーに提供します。 非対称性は、主にアップリンクレート（最大640Kbps）とダウンリンクレート（最大8Mdps）の間の非対称性に反映されます。 地元の電気通信局は、「スーパーワンライン」や「インターネットエクスプレス」など、ADSLを宣伝するときにいくつかの素敵な名前を使用することがよくあります。 実際、これらはすべて同じブロードバンド方式を参照しています。
必要な機器：既存の電話回線にADSLを設置するには、ユーザー側にADSLモデムとスプリッターを設置するだけで、ユーザー回線を変更する必要がないので非常に便利です。
シングルユーザー接続：電話回線はスプリッターに接続され、スプリッターはADSLモデムと電話に接続され、PCはADSLモデムに接続されます。
マルチユーザー接続：PC-イーサネット（HUBまたはスイッチ）-ADSLルーター-スプリッター、つまり、ADSLルーターが必要です。 ユーザーが多すぎる場合は、スイッチも必要です。
知識の拡大：DSL（デジタル加入者線）技術は、通常の電話回線に基づくブロードバンドアクセス技術です。 DSLには、ADSL、RADLS、HDSL、VDSLなどが含まれます。 VDSL（超高速デジタル加入者ループ）は、高速デジタル加入者ループです。 簡単に言えば、VDSLはADSLの高速バージョンです。
5.住宅用ブロードバンド（FTTX + LAN、つまり「ファイバーアクセス+ LAN」）
これは現在、大中規模の都市で人気のあるブロードバンドアクセス方法です。 ネットワークサービスプロバイダーは、光ファイバーを使用して建物（FTTB）またはコミュニティ（FTTZ）に接続し、ネットワークケーブルを介してユーザーの家に接続して、建物またはコミュニティ全体で共有を提供します。 帯域幅（通常は10Mb / s）。 現在、ネットコム、万里の長城ブロードバンド、チャイナユニコム、チャイナテレコムなど、多くの国内企業がそのようなブロードバンドアクセス方法を提供しています。
このアクセス方法は、ユーザー機器の要件が最も低く、10 / 100Mbpsの適応型ネットワークカードを備えたコンピューターのみが必要です。
現在、住宅用ブロードバンドのほとんどは10Mbpsの共有帯域幅です。つまり、同時にオンラインになるユーザーが増えると、ネットワーク速度が遅くなります。 それでも、ほとんどの場合、平均ダウンロード速度はテレコムADSLよりもはるかに速く、数百KB / sに達し、速度の点で大きな利点があります。
6.その他のアクセス方法
その他のアクセス方法には、光アクセスネットワーク（OAN）、無制限アクセスネットワーク、高速イーサネット、10Base-Sソリューションなどがあります。
ファイバーアクセスモード（ファイバーは固定IPであり、猫はありません）：
（1）光ファイバー—>光電コンバーター—>レイヤー3スイッチ（光電がRJ-45インターフェースに変換された後、スイッチに直接接続し、スイッチのデフォルトルートを設定すると、オンラインになります。 ）
（2）光トランシーバー（光モデム）-----ファイアウォール-----ルーター-----スイッチ----- PC（10セット）。
（3）コミュニティの形態:(光ファイバー->光電コンバーター->プロキシサーバー）-> PC ADSL / VDSL PPPoE：コンピューター上でEnternet300やWinXPなどのサードパーティのダイヤルアップソフトウェアを実行し、 ISPアカウントとパスワードによって提供されるダイヤルアッププログラム。オンラインになる前に毎回ダイヤルする必要があります。
一般的に使用されるインターネットアクセス方法は、上記の3、4、および5であり、実際の選択での比較です。
一般的に言えば、ユーザーが自宅に電話を持っている限り、ADSLは基本的に開くことができますが（ローカル通信がこのサービスを提供している場合）、コミュニティのブロードバンドおよびケーブル通信は特定の地域に依存し、問い合わせることができますあらかじめ。
最初のタイプのユーザーは、ネットワークのダウンロード速度について非常に懸念しているため、コミュニティのブロードバンドまたはケーブル通信を最初に検討する必要があります。 ADSLのダウンロード速度は彼らにとって絶対にひどい悪夢です。 512番目のタイプのユーザーはブロードバンドサービスの安定性を高く評価していますが、ダウンロード速度はXNUMX番目です（XNUMXKbpsのADSL速度はオンラインゲームの帯域幅要件を完全に満たすことができます）。 この点で、テレコムADSLには独自の利点があります。これは、安定性を確保するために多くのオンラインゲームサーバーがテレコムによって提供されているためです。 XNUMX番目のタイプのユーザーは、実際の地域の状況に応じて、価格と設置の利便性を包括的に考慮することができます。 まず、住宅用ブロードバンドまたはケーブル通信のインストールを検討してください。そうでない場合は、ADSLしかインストールできません。 XNUMX番目のタイプのユーザーは、安定したパブリックIPアドレスを必要とし、インストールする前に、さまざまなローカルブロードバンドサービスの実際の状況を理解する必要があります。 一般的に、電気通信ADSLはパブリックネットワークIPを使用しますが、PPPoEダイヤルアップ方式は動的IPです。 現時点では、サービスにアクセスするための静的IPアドレスを選択するか、IPアドレスをバインドするためにソフトウェアを借用することを検討できます。 住宅用ブロードバンドと有線通信は主にイントラネットIPを使用しますが、これはこのタイプのユーザーには適していません（一部の地域の住宅用ブロードバンドを除いて、ユーザーはローカルネットワークサービスプロバイダーについて詳しく知る必要があります）。
国内の大都市上海でブロードバンドサービスを感じてください：ADSL、住宅用ブロードバンド、ケーブル通信XNUMXつの主流のブロードバンドアクセス方法が上海で大規模に使用されており、関係するサービスプロバイダーには上海テレコム、万里の長城ブロードバンド、ケーブル通信が含まれますおよびNetcom。
ワイヤレスAPとワイヤレスルーター
無制限AP：シンプルAPは比較的シンプルな機能を備えており、ルーティング機能がなく、ワイヤレスハブと同等にしか使用できません。 このタイプのワイヤレスAPの場合、相互接続できる製品は見つかりませんでした。 拡張APは、市場に出回っているワイヤレスルーターでもあります。 その包括的な機能により、ほとんどの拡張APには、ルーティングおよびスイッチング機能だけでなく、DHCP、ネットワークファイアウォールおよびその他の機能もあります。
ワイヤレスルーター：ワイヤレスルーターは、単純なAPとブロードバンドルーターを組み合わせたものです。 ルーター機能により、家庭用無線ネットワークでのインターネット接続の共有を実現し、ADSLや家庭用ブロードバンドの無線共有アクセスを実現します。 また、無線ルーター無線および有線で接続されているすべての端末をサブネットに割り当てることができるため、サブネット内のさまざまなデバイスがデータを交換するのに非常に便利です。
無線ルーターは、AP（アクセスポイント、無線アクセスノード）、ルーティング機能、スイッチの集合体と言えます。 有線と無線をサポートして同じサブネットを形成し、モデムに直接接続されます。 ワイヤレスAPは、有線スイッチまたはルーターに接続されたワイヤレススイッチと同等であり、ルーターから接続されたワイヤレスネットワークカードにIPを割り当てます。
実用的なアプリケーション：
独立したAPは、広いエリアをカバーするために多数のAPを必要とする企業でよく使用されます。 すべてのAPはイーサネット経由で接続され、独立した無線LANファイアウォールに接続されています。
ワイヤレスルーターは、プライベート環境でよく使用されます。 この環境では、XNUMXつのAPで十分です。 この場合、ブロードバンドアクセスルーターとAPを統合するワイヤレスルーターは、単一のマシンソリューションを提供します。 ワイヤレスルーターには通常、ワイヤレスLANユーザー間のネットワーク接続共有をサポートするネットワークアドレス変換（NAT）プロトコルが含まれています。これは、プライベート環境で非常に便利な機能です。
APはADSLモデムに直接接続できないため、使用する場合はスイッチまたはハブを追加する必要があります。ただし、ほとんどのワイヤレスルーターにはブロードバンドダイヤルアップ機能があるため、ブロードバンド共有のためにADSLモデムに直接接続できます。
米国電気電子学会（IEEE）は、802.11年14月2009日に最新のWi-Fiワイヤレス規格802.11.300nを正式に承認しました。理論的には、6nは802.11g規格の30倍の802.11Mbpsの伝送速度に達することができます。 XNUMXb規格のXNUMX倍。
3Gワイヤレスルーター：Xiaohei A8は、3Gネットワーク信号/有線ブロードバンド信号をWIFI信号に変換し、周囲のWIFIデバイスと共有するMINIタイプのポータブルバッテリー駆動WIFI製品です。 優れたパフォーマンスを発揮し、iPadタブレットでインターネットをサーフィンするのに最適です。 優れた仲間。 XiaoheiA8はIEEE802.11b / g / nプロトコルをサポートし、WiFi LANレートは最大150Mbpsで、WIFI信号の有効範囲は100Mに達することができ、通常のオフィスビルをカバーできます。 Xiaohei A10には、4時間連続で動作し、バッテリー寿命が長い充電式バッテリーが内蔵されています。 オンラインで同時に20人のWi-Fiユーザーをサポートできます。 また、強力な互換性があり、HSUPAワイヤレスネットワークカードが組み込まれています。 オンラインにするには、SIMタリフカードを購入するだけです。 同時に、A8 +は、家庭用ADSL有線ブロードバンドネットワークダイヤルアップアクセス、およびオフィス用静的IPブロードバンドアクセスもサポートします。 Huawei e5：最大5人のWi-Fiユーザーをサポートし、PC、携帯電話、ゲーム機、デジタルカメラなどのWi-Fiデバイスに適しています。
ADSL仮想ダイヤルアップアクセス
ADSL仮想ダイヤリングはADSLデジタル回線でのダイヤリングであり、アナログ電話回線でのモデムによるダイヤリングとは異なります。 特別なプロトコルPPPover Ethernet（PPPoE）を使用します（PPPoE（ブロードバンド通信）クライアントソフトウェアをインストールする必要があります）。 ダイヤル後、検証は検証サーバーによって直接実行されます。 ユーザーはユーザー名とパスワードを入力する必要があります。 検証に合格すると、高速ユーザー番号が確立され、対応する動的IPが割り当てられます。 仮想ダイヤルアップユーザーは、ユーザーアカウントとパスワードを使用してIDを確認する必要があります。 このユーザーアカウントは、申請時にユーザーが選択する163アカウントと同じであり、制限されています。 ADSL仮想ダイヤルアップにのみ使用でき、使用できません。 通常のモデムでダイヤルします。
ADSL仮想ダイヤルアップのブロードバンドアクセス方式は、現在、国内のブロードバンド事業者が提供する主流の方式です。 ブロードバンドルーターを必要とするADSL仮想ダイヤルアップアクセスは、主にイーサネットインターフェイスにルーティング機能が組み込まれていないADSLモデムです。 この種の機器を使用する場合は、次の方法でブロードバンドルーターを設定してください。ルーター管理インターフェースにログインし、Kingnetのブロードバンドルーターを例にとり、インターフェースの下のメニュー「インターネットウィザード」をクリックして、 「ADSL仮想ダイヤルアップ」アイテム。
ネットワークカードとワイヤレスネットワークカード
ネットワークアダプタ（アダプタ）とも呼ばれるネットワークカードは、データリンク層で機能するネットワークコンポーネントです。 これは、コンピュータとローカルエリアネットワークの伝送媒体との間のインターフェイスです。 ローカルエリアネットワークの伝送媒体との物理的な接続と電気信号のマッチングを実現できるだけではありません。 、フレームの送受信、フレームのカプセル化とアンパック、メディアアクセス制御、データのエンコードとデコード、およびデータのキャッシュ機能も含まれます。
さまざまなネットワークインターフェイスがさまざまなネットワークタイプに適しています。 現在、一般的なインターフェースには、主にイーサネットRJ-45インターフェース、細い同軸ケーブルBNCインターフェース、太い同軸電気AUIインターフェース、FDDIインターフェース、ATMインターフェースなどがあります。また、一部のネットワークカードでは、45種類以上のインターフェースが提供されます。 RJ-45およびBNCインターフェースを同時に提供します。 RJ-XNUMXインターフェイスは、主にツイストペアイーサネットの人気により、最も一般的なタイプのネットワークカードインターフェイスです。
ワイヤレスネットワークカード：その主な動作原理はマイクロ波無線周波数技術です。 IEEE802.11プロトコルによれば、無線LANカードはメディアアクセス制御層と物理層に分けられます。 XNUMXつの間に、メディアアクセス制御-物理サブレイヤーも定義されます。 USBワイヤレスネットワークカードは現在最も一般的です。
実際、ワイヤレスネットワークカードだけではワイヤレスネットワークに接続できません。 また、ワイヤレスルーターまたはワイヤレスAPが必要です。 ワイヤレスネットワークカードは受信機のようなものであり、ワイヤレスルーターは送信機のようなものです。 実際、有線インターネット回線を無線モデムに接続し、その信号を無線信号に変換して送信し、無線ネットワークカードで受信する必要があります。 一般的な無線ルーターは2〜4枚の無線ネットワークカードを引きずることができ、作動距離は50メートル以内で、効果は良く、遠くにあると通信品質は非常に悪くなります。
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