家庭网络硬件

交换机

定义

交换机是一种扩展网络的设备，可以在子网中提供更多的连接端口。其可以连接网络内的设备，并向或者从这些设备转发数据包。通俗易懂的讲是让多个设备在局域网中"高效、准确"地传递数据，像个有组织、会记住设备具体标识的数据枢纽。

作用

把多台设备高效地连成一个局域网，让它们彼此通信、协作，不互相干扰，还能高速传输数据。 ：交换机有很多接口（口子），可以把多台电脑、打印机、摄像头等都连上去，让它们像住在一个"局里"一样互相联系。

基础功能

交换机的这些功能，就是它能够把局域网搞得又快又稳的秘诀。 🔵 MAC地址学习 > 📒 "MAC地址表：自动记住设备地址"

作用：
每个设备一接入，交换机就记住它的位置。

🟢 数据转发 > 🎯 "只把数据送给目标设备" 存储转发

作用：
避免所有设备都接收到不需要的数据。

🟡 全双工通信 > ↔️ "全双工：同时收发数据"

作用：
一边上传一边下载互不干扰。

🟣 广播功能（当不认识目标） > 📢 "广播：询问目标设备"

作用：
刚接入或表丢失时，先喊一声。

路由器

定义

路由器是连接两个或多个网络的设备，主要用于转发数据包，确保不同设备或网络之间的顺畅通信。路由器就是一台专门用来"引路"和"翻译"的设备，负责让局域网里的设备能连接到其他的网络。

作用

连接局域网和互联网: 把你家的网络和整个世界的互联网接起来
网络地址转换（NAT）：把内网的"私有IP"翻译成"公网IP"
数据路由选择（转发）：根据IP地址，把数据包送去正确的方向
分发外网流量回局域网设备：谁发的请求，收到后就还给谁
提供DHCP服务：自动给连接的设备分配IP地址，省心省事
无线AP功能（WiFi）：同时支持有线+无线连接

功能模块

路由器上的两种接口，如果忽略VAN 口只用LAN 口则路由器就相当于一个交换机，可以让插入LAN口的设备相互通信。

复制代码

    LAN口 用来接 电脑手机等

复制代码

    VAN口 用来接运营商网络

路由表

路由表（Routing Table） 是路由器用来"决定数据包应该往哪送"的一本"导航地图"或"路线指南"。它存储的是： 各种目的网络（目标IP地址）对应的"下一跳地址"或"接口"信息。

Destination	Netmask	Next Hop	Interface	Metric
192.168.1.0	255.255.255.0	0.0.0.0	LAN0	0
0.0.0.0	0.0.0.0	192.168.1.1	WAN0	10

如果目标 IP 是 192.168.1.x（也就是本地局域网），那就直接通过 LAN0 发送。
如果目标不是本地的（比如上网要访问 Google），就走默认路由（0.0.0.0），发给网关 192.168.1.1。"所有不知道去哪儿的包，一律交给默认网关处理。"

路由器是如何确定是否是一个局域网

通过IP 和掩码按位与运算 &

1&x = x

0&x = 0

所以一般情况下的子网掩码是255.255.255.0 得到的结果是这个ip 地址的前三个字节，最后一个字节为0

例如： 192.168.1.10 & 255.255.255.0 = 192.168.1.0

IP & 掩码结果相同 =>就可以判断属于同一个子网

问题一：家庭中的网络，是怎么同时访问外网的尼？

（必备条件：）路由器的VAN 口接入的地址为公网IP。

例如：

计算机内网地址为：192.168.1.10

路由器地址为：192.168.1.1

路由器公网IP 为：221.8.14.91

访问的外部服务器地址为：36.152.44.96

整个过程：

scss 复制代码

[PC:192.168.1.10] --(LAN)--> [路由器:192.168.1.1 | 公网IP:221.8.14.91] --(WAN)--> [外部服务器:36.152.44.96]

NAT 转换
-   路由器LAN口收到电脑的数据包
-   路由器发现这是要去外网，就通过 **NAT** 把源地址改成自己的公网IP（221.8.14.91）
-   同时，它会在 **NAT转换表** 中记录：
        192.168.1.10:50000 → 221.8.14.91:40001
        
路由器NAT反向转换
-   路由器查NAT表，发现 `221.8.14.91:40001` 对应的是 `192.168.1.10:50000`
-   把目标地址改成 `192.168.1.10`
-   从LAN口发回给电脑

网关

网关（Gateway）在网络中指的是"数据离开当前网络的出口地址" 。

在家庭网络里，这个出口一般就是路由器的内网 IP（LAN 口 IP）。

光猫（光调制解调器）

定义

光猫，全称 光网络单元 （Optical Network Unit, ONU）或 光网络终端 （Optical Network Terminal, ONT）。

它是光纤宽带入户的第一台设备，用来把运营商机房传来的光信号 ，转换成我们家里设备能识别的电信号（以太网） 。

作用

光电转换
- 把光纤中的激光信号（0/1）转成电信号（0/1），反之亦然。
- 上行（你发数据）：电信号 → 光信号
- 下行（你收数据）：光信号 → 电信号
解调与编码
- 使用 PON（无源光网络）协议，把数据打包/解包，分配给不同的用户。
- 负责把来自运营商的共享光纤信号"分拣"到你家

css 复制代码

[运营商机房OLT] --光纤信号--> [光猫ONU/ONT] --网线电信号--> [路由器] --Wi-Fi/网线--> [电脑/手机]