幾種常見無線組網(wǎng)架構(gòu)原理及區(qū)別

幾乎每個網(wǎng)絡(luò)都有交換機(jī)、路由器和防火墻這3種基本設(shè)備，本文將詳細(xì)解析這3種設(shè)備的原理及它們之間的區(qū)別。

交換機(jī)——橋接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

在局域網(wǎng)（LAN）中，交換機(jī)類似于城市中的立交橋，它的主要功能是橋接其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（路由器、防火墻和無線接入點(diǎn)），并連接客戶端設(shè)備（計算機(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和IP打印機(jī)）。

簡而言之，交換機(jī)可以為網(wǎng)絡(luò)上所有的不同設(shè)備提供一個中心連接點(diǎn)。

交換機(jī)的工作原理

MAC地址通常由網(wǎng)卡（NIC）決定，并且每個網(wǎng)卡、交換機(jī)和路由器的每個端口都有唯一的MAC地址。交換機(jī)從數(shù)據(jù)幀中查找源MAC和目的MAC，并將在某個交換機(jī)端口上看到的MAC地址保存在表中。

如果接收到表中沒有目的MAC地址，則會將幀泛洪到所有的交換機(jī)端口，這個過程被稱為廣播。當(dāng)接收到響應(yīng)時，則會將MAC地址放在表中，下一次不再泛洪。

路由器——接入互聯(lián)網(wǎng)

路由器也被稱為網(wǎng)關(guān)設(shè)備，它通常被用來路由不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)包，也會根據(jù)信道的情況自動選擇和設(shè)定路由，并將您的網(wǎng)絡(luò)與Internet連接起來。事實(shí)上，互聯(lián)網(wǎng)是由成千上萬個路由器組成的。

路由器的工作原理

路由器檢查每個數(shù)據(jù)包的源IP地址和目的IP地址，并在IP路由表中查找數(shù)據(jù)包的目的地，再一遍又一遍地將數(shù)據(jù)包路由到另一個路由器或交換機(jī)上，直到到達(dá)目的IP地址并作出回應(yīng)。

當(dāng)有多種方式都可以到達(dá)目的IP地址時，路由器可以巧妙地選擇最經(jīng)濟(jì)快捷的方式。當(dāng)路由表中沒有列出報文的目的地時，報文將被發(fā)送到默認(rèn)路由器（如果有的話），如果數(shù)據(jù)包沒有目的地，它將被丟棄。

通常情況下，路由器由Internet服務(wù)提供商（ISP）提供，并且 Internet 服務(wù)提供商會為您分配一個公共的路由器IP地址。當(dāng)瀏覽互聯(lián)網(wǎng)時，公共的IP地址會被識別為是外界IP地址，而私有IP地址會受到保護(hù)。

然而，桌面、筆記本電腦、iPad、電視媒體盒和網(wǎng)絡(luò)復(fù)印機(jī)的私有 IP 地址完全不同，否則，路由器無法識別每個設(shè)備的請求。

路由器的作用

路由器在不同的網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。除了最常用的以太網(wǎng)，還有許多其他不同的網(wǎng)絡(luò)，如ATM和令牌環(huán)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)會以不同的方法封裝數(shù)據(jù)，因此它們不能直接通信，而路由器可以從不同的網(wǎng)絡(luò)“轉(zhuǎn)換”這些數(shù)據(jù)包，以便不同網(wǎng)絡(luò)之間能夠更有效地傳輸數(shù)據(jù)。

路由器可以減少網(wǎng)絡(luò)混亂。若沒有路由器，廣播將轉(zhuǎn)發(fā)到每個設(shè)備的每個端口，并由每個設(shè)備處理。當(dāng)廣播數(shù)量太大時，整個網(wǎng)絡(luò)都會比較混亂，這時候路由器將網(wǎng)絡(luò)細(xì)分為兩個或多個由其連接的較小的網(wǎng)絡(luò)，并且不允許廣播在子網(wǎng)之間傳輸。

交換機(jī)和路由器的區(qū)別

由于三層交換機(jī)能夠進(jìn)行路由，因此有人可能會問如果網(wǎng)絡(luò)中有三層交換機(jī)，那么是不是不需要路由器？答案是依然需要路由器。每個設(shè)備都有自己的功能，要不要路由器取決于很多因素。

一方面，對于具有10-100個用戶的小型網(wǎng)絡(luò)，三層交換機(jī)的成本過高，而選擇一個合適的路由器就能夠以合理的成本滿足網(wǎng)絡(luò)需要。

另一方面，您可以在路由器上安裝交換模塊，使其像三層交換機(jī)一樣工作。因此，設(shè)備的選擇應(yīng)該考慮可擴(kuò)展性、軟件功能、硬件性能、應(yīng)用情況、成本等因素，不能一概而論。

防火墻——保護(hù)網(wǎng)絡(luò)

防火墻也被稱為防護(hù)墻，它是一種位于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)，可以將內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)隔離。

通常，防火墻可以保護(hù)內(nèi)部/私有局域網(wǎng)免受外部攻擊，并防止重要數(shù)據(jù)泄露。在沒有防火墻的情況下，路由器會在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)之間盲目傳遞流量且沒有過濾機(jī)制，而防火墻不僅能夠監(jiān)控流量，還能夠阻止未經(jīng)授權(quán)的流量。

除了將內(nèi)部局域網(wǎng)與外部 Internet 隔離之外，防火墻還可以將局域網(wǎng)中的普通數(shù)據(jù)和重要數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，所以也可以避免內(nèi)部入侵。

防火墻的工作原理

防火墻有硬件防火墻和軟件防火墻這兩種類型，硬件防火墻允許您通過端口的傳輸控制協(xié)議（TCP）或用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）來定義阻塞規(guī)則，例如禁止不必要的端口和 IP 地址的訪問。

軟件防火墻就像互連內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)的代理服務(wù)器，它可以讓內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)不直接與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，但是很多企業(yè)和數(shù)據(jù)中心會將這兩種類型的防火墻進(jìn)行組合，主要是因?yàn)檫@樣做可以更加有效地提升網(wǎng)絡(luò)的安全性。

如何連接交換機(jī)、路由器和防火墻？

通常來說，路由器是局域網(wǎng)的第一步，而內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和路由器之間的防火墻用來過濾非法接入，接下來需要連接的是交換機(jī)。

需要注意的是，許多互聯(lián)網(wǎng)提供商現(xiàn)在正在提供光纖服務(wù)（FiOS），因此您需要在防火墻之前使用調(diào)制解調(diào)器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成可通過以太網(wǎng)銅纜傳輸?shù)碾娦盘枴?/p>

所以典型的連接方式依次是 Internet-調(diào)制解調(diào)器-路由器-防火墻-交換機(jī)，然后交換機(jī)再連接其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

交換機(jī)可以啟用局域網(wǎng)內(nèi)部通信，路由器將您接入互聯(lián)網(wǎng)，防火墻保護(hù)您的網(wǎng)絡(luò)。所以這三個設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中不可或缺。

前面講了交換機(jī)、路由器及防火墻的區(qū)別。今天再分享交換機(jī)組網(wǎng)案例，涉及七大行業(yè)，很適合收藏起來，以備之后參考使用。

01 校園網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)

（1）核心層核選用多層路由交換機(jī)作為核心交換機(jī)，連接服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)管理，通過防火墻連接到互聯(lián)網(wǎng)。

（2）匯聚層則選用性能較強(qiáng)的三層交換機(jī)，向下提供100Mbps帶寬。

（3）接入層選用普通的二層交換機(jī)，提供100Mbps到桌面，可以通過WLAN/AP連接PC或者直連PC。

02 商務(wù)大廈網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)

（1）網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)在大廈1層，核心交換機(jī)通過光纖下連5臺匯聚交換機(jī)。

（2）匯聚層由5臺匯聚交換機(jī)組成，配備1000Mbps光纖模塊，分別放在1層、7層、12層、17層和21層。

（3）接入層由若干臺接入交換機(jī)組成，分別接入每層PC。

03 酒店寬帶網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)

核心交換機(jī)采用三層交換機(jī)，可以支持VDSL、ADSL及LAN等不同的模塊。

在QoS和安全保證上，核心交換機(jī)可以基于端口、VLAN等設(shè)定優(yōu)先級，在治理模塊、電源上提供冗余保護(hù)，保證整個網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)營。

04 金融行業(yè)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)

（1）構(gòu)成銀行網(wǎng)絡(luò)核心層設(shè)備主要有三層以太網(wǎng)交換機(jī)和路由器。

（2）核心交換機(jī)具有2個1000Mpbs以太網(wǎng)上行插槽，能夠支持光纖模塊和不同的Plug-in-Cards,可以為E1、T1、ISDN、BRI、異步和同步通訊提供廣域網(wǎng)連接。

（3）核心交換機(jī)包括二層交換功能，帶有IEEE 802.1Q VLAN標(biāo)簽、802.1p通訊優(yōu)先排序以及IGMP探測；包括三層IP靜態(tài)路由、RIP、RI。

05 醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)

06 物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)

發(fā)卡充值機(jī)：

IC卡讀寫器，USB傳輸數(shù)據(jù)和取電，讀寫卡時間為0.1秒，讀卡距離2- 6CM，可讀寫MIFAREONE，MIFARE LIGHT等非接觸式IC卡。

消費(fèi)pos機(jī)：

臺式消費(fèi)終端，普遍應(yīng)用于學(xué)校食堂就餐，大型零售連鎖商店持卡消費(fèi)，大型連鎖快餐店持卡消費(fèi)、餐飲、娛樂場所消費(fèi)、網(wǎng)吧以及各種會所、場館門票管理等。

07 電子警察無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)

采集端：

由攝像頭和視頻服務(wù)器相連，視頻壓縮服務(wù)器后通過無線路由器相連，與監(jiān)控中心建立連接。

承載網(wǎng)絡(luò)：

可根據(jù)實(shí)際情況選擇CDMA/EDGE/TD-SCDMA等無線網(wǎng)絡(luò)作為承載網(wǎng)。

中心端：

通過電信VPDN專網(wǎng)或者移動DDN專網(wǎng)接入交管局監(jiān)控中心，保證數(shù)據(jù)的安全性。中心端通過相應(yīng)解碼軟件即可查看抓拍圖片。

無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在我們?nèi)蹼婍?xiàng)目中經(jīng)常用到，每個項(xiàng)目對于無線網(wǎng)絡(luò)的需求不一樣的，也就是不同的項(xiàng)目不同的應(yīng)用場景，今天再分享一下常用的幾種無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式。

01 無線典型組網(wǎng)一：家庭無線網(wǎng)絡(luò)

這是典型家庭無線組網(wǎng)，此網(wǎng)絡(luò)中做了兩次NAT，分別在無線路由器和光貓出口。無線路由器將有線信號轉(zhuǎn)為無線Wi-Fi信號。

也可將無線路由器設(shè)置為中繼模式，DHCP在光貓上進(jìn)行，這樣無線路由器只做二層透傳，無需NAT。

02 無線典型組網(wǎng)二：Ad-Hoc組網(wǎng)架構(gòu)

用戶可在筆記本電腦上（Win7以上系統(tǒng)）創(chuàng)建無線網(wǎng)絡(luò)，用于其他無線終端連接，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)通信。

03 無線典型組網(wǎng)三：中小型企業(yè)無線組網(wǎng)

之前文章中有介紹過無線的三大重要組件：無線AP、無線控制器、POE交換機(jī)。

04 無線典型組網(wǎng)四：大規(guī)模無線組網(wǎng)架構(gòu)

之前文章中有介紹過無線的三大重要組件：無線AP、無線控制器、POE交換機(jī)。

05 無線典型組網(wǎng)五：WDS無線橋接組網(wǎng)

橋接主要通過無線實(shí)現(xiàn)兩個網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，之前文章有給大家介紹過室外AP，傳統(tǒng)室外AP都可以設(shè)置為網(wǎng)橋模式。當(dāng)然，用室外AO做網(wǎng)橋成本太高。一般廠商都有專門的網(wǎng)橋設(shè)備，用于無線橋接，價格相對更低，且橋接距離更遠(yuǎn)。

橋接組網(wǎng)分為點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)兩種，如下圖所示，針對接入點(diǎn)較多的場景，推薦使用點(diǎn)到多點(diǎn)組網(wǎng)，節(jié)省AP/網(wǎng)橋數(shù)量。

在生產(chǎn)環(huán)境中推薦使用2.4GHz頻段做為WDS橋接回傳，信號衰減小，5GHz頻段實(shí)現(xiàn)用戶終端接入，降低干擾，以達(dá)到最好的覆蓋效果。

06 無線典型組網(wǎng)六：MESH組網(wǎng)

無線MESH組網(wǎng)（Wireless Mesh Network，WMN）是指利用無線鏈路將多個AP連接起來，并最終通過一個或兩個根節(jié)點(diǎn)接入有限網(wǎng)絡(luò)的一種網(wǎng)狀動態(tài)自組織自配置的無線網(wǎng)絡(luò)。組網(wǎng)架構(gòu)如圖所示：

MESH架構(gòu)組網(wǎng)主要應(yīng)用于倉儲環(huán)境或廠房：此類場景面積較大且不方面布線，只能采用MESH架構(gòu)組網(wǎng)，AP設(shè)置為MESH模式，自動協(xié)商，進(jìn)行組網(wǎng)和數(shù)據(jù)回傳，邊緣AP接入有線網(wǎng)絡(luò)即可，減少布線工作，同時具備鏈路冗余功能。

綜上，為大家介紹了幾種常見無線組網(wǎng)架構(gòu)，橋接和MESH架構(gòu)用的不多，大家僅做了解。其他幾種組網(wǎng)較常見，大家需多了解。

審核編輯：彭菁