1.2 網絡設備在網絡中的應用

交換機、路由器和防火墻作為最基本的網絡設備，被廣泛應用于各種規模的局域網絡。其中，交換機作為必不可少的網絡設備，將計算機和其他所有網絡設備連接在一起。路由器用于實現Internet接入或與網絡互聯。網絡防火墻并不是必需的網絡設備，如果網絡對安全性的要求不是太高，也可以不選擇。

>>>1.2.1 交換機在網絡中的應用

1.提供網絡接口

交換機在網絡中最重要的應用就是提供網絡接口，所有網絡設備的互聯都必須借助交換機才能實現。包括：

? 連接交換機、路由器、防火墻和無線接入點等網絡設備。

? 連接計算機、服務器等計算機設備。

? 連接網絡打印機、網絡攝像機、IP電話等其他網絡終端。

如圖1-7所示為大中型網絡中交換機與其他設備相連接的拓撲示意圖。

需要注意的是，網絡拓撲圖描述的只是網絡設備之間的邏輯連接狀況，而這些設備在機柜中的物理安裝方式如圖1-8所示。

如圖1-9所示為小型網絡中交換機與其他設備相連接的拓撲示意圖。

2.擴充網絡接口

盡管交換機大都擁有較多數量的端口（通常為8～50個），但是，當網絡規模較大時，一臺交換機所能提供的網絡接口往往不夠。此時，就必須將兩臺或更多的交換機連接在一起，從而成倍地擴充網絡接口。如圖1-10所示，每臺交換機擁有50個端口，而將3臺交換機連接在一起，就可以提供多達146個端口。

3.擴展網絡范圍

交換機與計算機或其他網絡設備是依靠傳輸介質（如雙絞線、光纖等）連接在一起的，而每種介質的傳輸距離都是有限的。例如，雙絞線是100m，多模光纖是500m，單模光纖是2000m。當網絡覆蓋范圍較大時，必須借助交換機進行中繼，以成倍地擴展網絡覆蓋半徑。如圖1-11所示，當只有一臺交換機時，雙絞線網絡的直徑為200m，而使用光纖連接至另一臺交換機后，網絡直徑就增加至2200m。

>>>1.2.2 路由器在網絡中的應用

1.網絡遠程連接

隨著企業之間的合并以及辦事處或分支機構的不斷成立，局域網之間的連接逐漸成為一種必要。對于局域網之間的遠程連接而言，路由器是不可或缺的設備。如圖1-12所示為3個局域網借助路由器通過遠程鏈路連接在一起的示意圖。

2.遠程網絡訪問

當員工在外地出差或者在家處理公司事務，需要訪問公司局域網絡內的計算機或者從公司網絡服務器中調取數據時，就需要借助公用鏈路遠程接入公司網絡。如圖1-13所示為普通客戶端遠程接入公司內部網絡的示意圖。

3.Internet連接共享

路由器是局域網絡接入Internet所必需的網絡設備。與此同時，路由器借助NAT技術，只需擁有一個合法的IP地址，即可實現局域網共享接入Internet以及內部服務器的發布。如圖1-14所示為借助路由器實現局域網的Internet連接的示意圖。

>>>1.2.3 網絡安全設備在網絡中的應用

無論哪種網絡設備，其設計初衷都是為了保護網絡內的計算機和設備安全，這里以防火墻的應用進行介紹。

1.保護網絡安全

網絡防火墻既可用于分隔內部網絡與外部網絡，保障內部網絡的安全，也可用于分隔內部網絡中的不同分支，保障重要網絡的安全。如圖1-15所示為網絡防火墻在大中型網絡中的應用。

2.遠程安全訪問

網絡防火墻往往擁有VPN（Virtual Private Network，虛擬專用網絡）模塊，用于在公用網絡（如Internet）中創建安全專用網絡通道，實現對內部網絡的廉價、安全的遠程訪問。如圖1-16所示為遠程客戶端對內部網絡的安全訪問。

如圖1-17所示為兩個遠程網絡借助Internet建立安全連接。

3.Internet連接共享

當局域網采用以太網方式連接至Internet時，只需借助防火墻（無須路由器）即可實現局域網的Internet連接共享（如圖1-18所示），從而既可保障內部網絡的安全，又可將內部服務器發布到Internet，可謂是一舉兩得。

>>>1.2.4 無線網絡設備在網絡中的應用

無線網絡主要作為傳統有線網絡的補充，通常用于無法使用傳統布線方式組建網絡的情況，可以擴展網絡覆蓋范圍，提升網絡可用性。常用的無線網絡設備包括無線網卡、無線AP、無線路由器等，可以根據不同的網絡需求組建不同方式的網絡，并且可靈活變換，這也是與有線網絡的不同之處。

1.無線網卡

無線網卡是最基本的無線網絡設備，用于實現計算機之間的無線互聯以及計算機連接無線網絡，接口不同，類型也不同，應用范圍非常廣泛，如組建家庭無線網絡和用于筆記本電腦無線上網等。如圖1-19所示為USB接口無線網卡。

2.無線AP

無線AP在功能上就相當于一個集線器或交換機，用于匯聚配備無線網卡的計算機，同時實現與其他無線網絡或有線網絡的互聯，擴大網絡覆蓋范圍。無線AP在校園網的多媒體教室以及辦公網絡的會議室中應用較多，用戶可以隨時隨地十分方便地接入網絡。無線AP還用于室外無線網絡的空中接力，如圖1-20所示為Cisco無線AP設備在網絡中的應用。

3.無線路由器

無線路由器就是“路由器+無線AP”的結合，綜合兩種設備的作用于一身，可以方便實現各種網絡功能（如Internet連接共享），一般用于組建家庭無線網絡，實現Internet無線接入和資源共享。如圖1-21所示為無線路由器在網絡中的應用。

4.無線天線

無線網絡的致命缺點就是傳輸距離有限，且容易受到外界環境等條件的影響，如果傳輸距離較遠或環境復雜，無線信號衰減就會非常嚴重，影響傳輸速率和穩定性，甚至接收不到信號，這時就需要使用無線天線來增加信號強度。如圖1-22所示為室內棒狀全向天線，適用于室內無線AP或無線網卡等。

5.無線網絡控制器

當部署一個規模較大的無線網絡時，需要用到無線網絡控制器對其進行統一管理和配置，無線網絡控制器提供了強大的無線網絡設備管理功能。如圖1-23所示為Cisco無線網絡控制器。