一、網絡設備的重要性及區別

在現代網絡中，交換機、路由器和防火墻是不可或缺的基本設備。它們各自扮演著重要的角色，具有不同的功能和工作原理。下面將對它們進行詳細剖析。

二、交換機——網絡橋梁

交換機在局域網（LAN）中類似于立交橋，它主要用于連接其他網絡設備（如路由器、防火墻和無線接入點），并與客戶端設備（如計算機、服務器、網絡攝像機和IP打印機）建立連接。

簡而言之，交換機為網絡上的各種設備提供了一個中心連接點。

三、交換機的工作原理

交換機通過查找數據幀中的源MAC地址和目的MAC地址，并將其保存在表中，來實現其工作。每個網卡、交換機和路由器端口都有唯一的MAC地址。

當交換機收到一個沒有目的MAC地址的數據幀時，它會將數據幀廣播到所有的交換機端口，這個過程被稱為廣播。當接收到響應時，交換機會將MAC地址存儲在表中，避免再次進行廣播。

四、路由器——互聯網接入

路由器，也被稱為網關設備，通常用于路由不同網絡之間的數據包，并根據信道狀況自動選擇和設定路由，實現您的網絡與互聯網的連接。實際上，互聯網是由成千上萬個路由器組成的。

五、路由器的工作原理

路由器會檢查每個數據包的源IP地址和目的IP地址，并在IP路由表中查找數據包的目的地，然后將數據包路由到另一個路由器或交換機上，直到達到目的IP地址并作出回應。

當有多個路徑可以到達目的IP地址時，路由器會選擇最經濟和最快速的路徑。如果路由表中沒有列出數據包的目的地，數據包將被發送到默認路由器（如果有的話），如果沒有目的地，數據包將被丟棄。

通常，路由器由互聯網服務提供商（ISP）提供，并分配給您一個公共的路由器IP地址。公共IP地址被識別為外部IP地址，而私有IP地址受到保護。

桌面、筆記本電腦、iPad、電視媒體盒和網絡復印機的私有IP地址是不同的，這樣路由器才能識別每個設備的請求。

六、路由器的作用

路由器用于在不同的網絡之間進行轉換。除了常見的以太網，還有其他不同類型的網絡，如ATM和令牌環網。這些網絡使用不同的方式封裝數據，因此它們不能直接通信。而路由器可以將這些數據包從一個網絡轉換到另一個網絡，以實現更高效的數據傳輸。

路由器還可以減少網絡混亂。如果沒有路由器，廣播將在網絡中的每個設備和端口上傳播，并由每個設備處理。當廣播數量過多時，整個網絡將變得混亂。路由器將網絡劃分為較小的子網，阻止廣播在子網之間傳播，從而幫助解決這個問題。

七、交換機與路由器的區別

由于三層交換機可以進行路由，有人可能會問是否還需要路由器。實際上，每個設備都有自己的功能，是否需要路由器取決于多種因素。

對于規模較小的網絡（如具有10-100個用戶的網絡），三層交換機的成本較高，選擇一個適當的路由器可以以合理的成本滿足網絡需求。

另一方面，可以在路由器上安裝交換模塊，使其具備類似三層交換機的功能。因此，設備的選擇應考慮可擴展性、軟件功能、硬件性能、應用場景和成本等因素，不能一概而論。

八、防火墻——網絡保護

防火墻是位于內部網絡和外部網絡之間的網絡安全系統，用于隔離內部網絡和外部網絡。

防火墻通常可以保護內部/私有局域網免受外部攻擊，并防止重要數據泄露。在沒有防火墻的情況下，路由器會在內部網絡和外部網絡之間傳遞流量，而沒有過濾機制。而防火墻不僅可以監控流量，還可以阻止未經授權的流量。

除了將內部局域網與外部互聯網隔離之外，防火墻還可以將局域網中的普通數據和重要數據進行分離，從而避免內部入侵。

九、防火墻的工作原理

防火墻有硬件防火墻和軟件防火墻兩種類型。硬件防火墻允許您通過傳輸控制協議（TCP）或用戶數據報協議（UDP）定義阻止規則，例如禁止對不必要端口和IP地址的訪問。

軟件防火墻類似于代理服務器，它在內部網絡和外部網絡之間充當中間人，使內部網絡不直接與外部網絡通信。許多企業和數據中心會結合使用這兩種類型的防火墻，以提高網絡安全性。

十、交換機、路由器和防火墻的連接方式

通常情況下，路由器是局域網的入口，內部網絡和路由器之間的防火墻用于過濾非法訪問。然后，連接交換機。

需要注意的是，許多互聯網服務提供商現在提供光纖服務（FiOS），因此您需要使用調制解調器將數字信號轉換為可以通過以太網銅纜傳輸的電信號，然后再連接到防火墻。

典型的連接順序是：互聯網 -調制解調器 -路由器 -防火墻 -交換機，然后交換機再連接其他網絡設備。

交換機允許內部局域網內的設備進行通信，路由器連接您到互聯網，防火墻保護您的網絡。這三種設備在網絡中都起著重要的作用，缺一不可。

審核編輯：湯梓紅