网络101:以太网、局域网及其工作原理

即使对现代用户来说,围绕家庭网络的语言也可能有点混乱。局域网是什么?为什么我需要以太网电缆?不是都一样吗?...

在网络的早期,用户通过从PC直接拨号到他们选择的互联网服务提供商(ISP)来连接互联网。你能听到调制解调器发出的怀旧的尖叫声吗?但对于今天的用户来说,他们所有的设备都“在网络上”是既定的。多年来,企业一直在使用基于以太网的局域网来实现这一目标。。。但是“局域网”和“以太网”不是同义词。

networking-lan

让我们看看每一个如何有助于你的能力,看有趣的猫视频。

什么是局域网(a lan)?

局域网(LAN)是一个成员彼此已知,但世界上其他地方不知道的网络。局域网比因特网的前身早了十年左右。例如,一种称为token ring的旧类型允许您在一个大循环中连接网络。流量在各个网络成员(或节点)之间盘旋,直到到达目的地。

lan token ring

现代局域网连接的机器可以相互通信,也可以与外部计算机通信(比如网络服务器上有像MakeUseOf这样的很棒的网站)。但是其他的电脑不能作为回报。这怎么可能?这是因为您的本地网络被IPv4标准指定为“专用”。

什么是专用ipv4网络(a private ipv4 network)?

使用internet协议版本4(IPv4)的网络为每个网络节点使用熟悉的地址,如“192.168.0.25”。IPv4标准规定,专用本地网络的成员使用特定的地址范围,如下所示:

  • 10.*.*.*
  • 172.16.*至172.31.**
  • 192.168.*.*

当您试图联系上述地址之一时,您的计算机将查看它直接连接到的其他设备。换句话说,它不会在外面寻找这些节点(稍后将详细介绍“outside”的含义)。

假设你想看一个网页。当您键入其URL时,您的计算机将尝试使用DNS搜索找出其IP地址。如果该IP最终是上述IP之一(即本地地址),则您的计算机将尝试直接与该计算机联系。因为他们是同一个私有网络的成员,它会找到那个节点。

lan local vs external network

否则,您的计算机将需要冒险进入互联网与之联系。局域网上的一个节点被指定为网关,所有其他机器都配置为使用此网关。网关将接收这些传出请求(例如“fetch me the home page of MUO”),并确定下一步发送到哪里。然后它将发送请求,接收响应,并将其转发回请求它的机器。(此过程称为网络地址转换。)

结果是您的设备在本地有一个IP地址,但在外部机器看来却有一个不同的IP地址。要了解其工作原理,请尝试以下操作:

  1. 在局域网上查找计算机的IP地址。看看以前的MUO文章,在Windows上使用ipconfig或者在Linux和Mac上使用ifconfig来实现这一点。
  2. 现在,去网站什么是我的IP。这个网站的前提很简单:你的请求来自你的公共广播,而这个网站只是把它显示给你。

whats my ip address mobile site

看看这两者有什么不同?

windows 10 ipconfig

当您请求MUO主页时,我们的web服务器会看到来自外部地址的请求,而不是您的本地地址。这也意味着web服务器无法尝试单独连接到您的计算机。默认情况下,网关(通常是路由器)不会将传入的请求转发到任何地方。在下一节中,我们将研究这两个地址是如何工作的。

本地(私人)和公共广播

让我们做一个小实验来证明这种差异。如果您有Wi-Fi网络,请将**连接到该网络,然后使用以下命令ping您的PC(iOS和Android都有终端应用程序):

ping [your internal IP address, e.g. 10.30.30.90]

lan phone ping local

您应该得到如上所示的输出(即ping命令成功)。现在,请断开Wi-Fi连接,然后使用之前看到的外部地址(例如“8.14.*.*)进行尝试。您可能不会得到任何响应,因为该命令正在命中路由器并被忽略(当您厌倦等待时,请按Ctrl+C)。

lan phone ping external

从外部访问局域网

那么,如果外界没有人能进入网络,网络又有什么用呢?他们可以,但必须以可控的方式进行。路由器可以配置为对传入流量打开特定端口,并将其定向到本地网络中的特定计算机,这一过程称为端口转发。

lan router port forward

考虑一下您的家庭网络的SSH服务器,它可能有一个内部IP,比如“192.168.0.2”。您可以配置路由器将端口22转发到这个特定的本地机器。现在,当您联系外部地址的SSH端口(“8.14.*:22”)时,路由器会将其转发到本地计算机。

lan port forward

结果是,您可以通过外部地址从外部访问您的计算机,因为您的路由器会将请求传递到LAN。这也是MakeUseOf的网络如何将端口80转发到web服务器,让您现在就可以阅读本文。

高级lan配置

除了基本的家庭或商业网络之外,还有一些你甚至不知道自己在使用的局域网配置。以下是一些最常见的。

栓系

把一个设备拴在你的智能**上实际上会在两个设备之间创建一个(基于Wi-Fi的)局域网。然后,**充当网关,将接收到的请求路由到移动运营商网络(即“公共”网络)。

“基础设施”设备

lan wireless access point

大多数家庭网络路由器认为,他们将是唯一的设备发挥作用,有线和无线网关。但是设置一个无线路由器作为“接入点”是有可能的,这意味着它将接收到的任何流量并转发到“主”路由器上。这是一个很好的使用旧路由器,作为“范围扩展”的排序。

对等网络

大多数操作系统都允许您将两个设备直接连接在一起,尽管这通常会附带一些注意事项。首先,您需要手动配置它们——不会有任何花哨的路由器自动分配IP地址(当然,除非您将两个设备中的一个设置为DHCP服务器)。

第二,当您配置它们时,您需要正确地进行配置。如果将它们设置为不同范围的地址(例如,一个地址为192.168.3.1,另一个地址为10.30.30.90),它们将无法看到对方。最后,通过使用彼此的网络连接来连接到另一个,如果其中任何一个要连接到internet,您需要采取额外的步骤(例如将您的Windows PC变成无线路由器)。

以太网呢?

局域网就是一种网络配置或拓扑结构。那么什么是以太网?以太网是可以用来创建局域网的一种(多种)介质。其他包括Wi-Fi、蓝牙和USB。这些都可以用来创建本地网络,甚至可以在同一个网络**存。虽然无线有其便利性,但以太网仍扮演着以下几个重要角色:

  • 以太网仍然是企业网络中工作站的实际连接。
  • 即使在全无线网络(如家庭网络)中,电缆/DSL调制解调器和路由器之间的连接也是以太网。
  • 对带宽敏感的活动(如游戏或流媒体)仍然受益于有线以太网连接。
  • 以太网继续提供物理安全的好处。

以太网中的主要网络设备是在两个RJ-45端口之间运行的5类电缆。一个非常基本的以太网网络可以只由三部分组成:两个带有RS-45端口的节点和它们之间的电缆。在家庭网络中,这相当于将设备(如Xbox)直接**电缆调制解调器的端口。

lan p2p network

更复杂的网络使用其他元素,如集线器和路由器。这两个术语很容易混淆,但我们已经更详细地解释了它们的区别。要记住的重要一点是集线器在内部连接网络,路由器将其与其他外部网络连接。上述所有功能也可以结合使用,网络中包含与台式PC或服务器等设备的以太网连接,以及与打印机、电话/平板电脑和有线drop无法触及的设备的无线连接。

lan mixed network

基本上,并不是所有的局域网都是以太网

以太网是最古老的媒体之一,在许多方面仍然是最好的,为局域网的今天。但网络的发展已经不仅仅局限于这一种连接。尽管以太网仍然是家庭和办公室中大多数局域网的关键元素,但它们并不是一回事。

你的家庭网络是什么样子的?你有没有通过以太网硬连接的设备?对于某些应用,更喜欢以太网而不是其他类型的连接?请在评论中告诉我们!

  • 发表于 2021-03-14 04:20
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  • 分类:IT

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