网络设备简介

1.什么是网络设备
在一个通讯系统中，除了终端都可以看成是网络设备。比如手机、PC、ATM机、POS机等等算终端，交换机、HUB、路由器、手机基站、核心网网元等等网络设备。简言之，网络设备就是为终端、服务器等提供连接和报文转发服务的设备。
网络设备存在的基础就是能够为终端、服务器等设备提供报文转发服务，网络设备能够按照“配置“和”协议”对其接收到的报文做正确的转发处理，就是网络设备要实现的主要功能。
对网络设备的类型划分可以从两个维度来进行，一个是其工作的网络层次，另外一个是其工作的网络区域。
1.1网络的分层
由于历史、管理、经济、政治、技术等等方面的原因，通信网络有分层、分域的概念。
物理层——描述对接双方的物理尺寸、电平电阻、机械结构、频率、等等，一般的物理接口标准比如有232串口、RS485、RJ45、USB、光纤等等
逻辑层/链路层 —— 介于物理层和网络层中间，主要就是将其收到的电信号或者光信号转为一个个FRAME，中文叫“帧”。一般该层需要处理一些传输上的错误，比如发送端会在帧尾加一些冗余校验位，接收端根据校验位可以发现传输来的帧是否有误，错误比特位少的话可以纠正过来，错误比特位多的话就只能丢弃了。流控或者重传机制也是该层需要考虑的事情。一般的帧格式有如下HDLC、PPP、以太、FR等等。
网络层——与链路层解决的问题不同，网络层在链路层之上再做了一层抽象，可以屏蔽不同链路层差异，实现在不同链路层上设备的互联。本来网络层有X.25、ATM、IP等，目前基本都统一到IP。
网络层之上还有传输层、会话层、应用层等等，一般网络设备不需要关心，除非一些高级特性。
1.2网络的分域
网络的分域相对分层来说可以说对网络进行了一个垂直的划分。
接入&汇聚网 ——Access Network (AN) 可以理解为终端到城域网中间的所有设备，一般有FTTx接入即光纤接入，对应有GPON/EPON技术，此时家里一般有个光猫设备；有电话线接入，即xDSL接入，此时家里有个调制解调器器；还有直接以太接入，此时家里直接放一个小路由器或者交换机。这个区域的网络主要解决的是最后一公里的问题，即链路层的问题。
城域网 ——(Metropolitan Area Network)是在一个城市范围内所建立的通信网，简称MAN。IP接入技术在这个网络区域成为重点，也是BRAS设备发挥价值的地方。即其解决的是给终端接入进行认证、授权、计费（AAA），具体讲就是识别哪些终端可以接入网络（通过用户名密码或其他方式）、分配什么IP地址、给的带宽是多少、能够访问哪些网络等等。
广域/骨干网 ——广域网（WAN，Wide Area Network），通常跨接很大的物理范围，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个城市或国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络。比较典型的就是Internet网络，现在整个世界都离不开这个网络。实际还有一些小的跨地域网，比如电信的CN2，或者国家电网的网络。这些网络的设备为BRAS设备的上游设备，有时也需要关注。

2.二层网络设备
工作在逻辑链路层的设备叫二层网络设备，比如交换机、网桥、HUB等等，需要重点理解以太交换机的工作原理。
2.1 MAC转发表
以太交换机对报文的转发依据就是报文本身的MAC地址，即以太交换机记录一张MAC地址和接口的关联表，不妨就叫MAC转发表，当交换机接收到一个以太报文之后从报文中取出目的MAC地址，然后拿这个目的MAC地址查找MAC转发表获得接口信息，然后将该报文发送到对应接口。
这张表不靠配置生成，而是通过交换机自动学习生成，所谓学习就是交换机接收到报文后，取报文中的源MAC地址，然后用源MAC地址查找MAC转发表，如果没有查找到则将源MAC地址和当前报文的入接口放入MAC转发表，这就相当于完成了一次MAC学习。交换机如果发现一个报文的目的MAC地址在MAC转发表中没有记录，那交换机就将该报文复制多份，给其每个接口都发一份（除了该报文的入接口），这个就叫报文的广播。
简言之，挂在同一个交换机下的终端其二层就完成了互通，不需要任何配置，甚至MAC转发表都可以没有。交换机或者说二层设备转发报文的最终极手段就是将接收的报文再广播出去（比如HUB就是这样工作的），而MAC转发表的机制只是提高带宽利用率，即避免无谓的广播发送。

2.2环路问题
随着网络接入设备越来越多可能会出现环路问题，为了避免环路问题，对网络设备操作的规范制定是一方面，另一方面技术上也引入了一些发现环路的协议。