基本上可以分兩組來說明。
第一組是HUB集線器和Switch交換器。
這兩者都是讓不同的裝置之間可以通訊,而這些裝置都在同一個網路(網域)裡面。
HUB是半雙工、廣播的方式。半雙工是指同一個時間只能傳送或接收資料,
廣播指的是A電腦透過HUB送出來的資料,連到HUB的每個裝置都收得到,就像廣播電台一樣。
然後由每個裝置去判斷是不是屬於自己的資料,決定是接收或忽略。
HUB實際上是一個Repeater,是建構網路最簡單的方法。
裝置太多時,HUB之間可以用Bridge橋接器連接,讓彼此間維持在同一個網路。
Bridge會用MAC位址來判斷資料是哪個HUB的。
但就算有了Bridge,HUB的缺點在於若連接的裝置太多、資料量大時,廣播的方式會忙不過來(塞車)。
因此出現了Switch(交換器),
Switch是全雙工,且會記錄網路卡的MAC位址,就像郵差一樣。
以前大學宿舍常見到IT櫃子裡滿滿好幾台Switch,燈光閃爍,
而且內網的速度常比外網快,從室友的FTP抓檔案,速度飛快呀!
現在Switch仍是重要的網路設備,10GbE等級的已非少見。
第二組是Router路由器,以及類似的IP分享器、無線路由器
為什麼會有Router呢?是因為網路與網路之間互相連接的需要。
前面第一組的HUB/Switch可以讓裝置之間通訊,形成網路,例如家裡一個網路、學校一個網路,
但要讓家裡和學校這兩個網路互通,就要靠Router。
Router通常有2個以上的介面,用以連接不同的網路。
而且Router是以IP來記錄資料的目的地,並以IP判斷資料要送到哪個介面。
MAC位址是寫在網路卡硬體內的,無法修改,且是獨一無二。
IP位址則是可以設定的。
這樣若換網路卡但只要仍設同樣的IP,就不會影響其他人。
Router連接不同網路,也能做為切割網路、連上多個網路,最後形成了網際網路internet!
而為了上網,出現了IP分享器的需要。
例如一般家庭和中華電信申請ADSL/光世代上網,其實只有分配到少少的IP,
但我家有4台電腦2台手機1個平板1台電視都要上網怎麼辦?
IP分享器和Router一樣,有WAN和LAN兩個介面,
WAN接中華電信的小烏龜數據機,也就是外網(internet)。
LAN接家裡電腦的網路線,也就是內網(區域網路)。
在內網使用虛擬IP,在外網則使用中華電信給的真實IP。
IP分享器負責改寫資料的地址,並存有虛擬IP和網路卡MAC的對照表。
IP分享器把內網電腦送出的資料中的寄件人地址,改成真實IP送出去,
再把真實IP收到的資料,把收件人改成虛擬IP,送到內網電腦。
IP分享器的4個LAN Port,其實就是Switch.
而現在家裡常見的無線路由器,就是有Wi Fi功能的IP分享器。
順便也提一下什麼是Gateway閘道器。
網路有不同的形式和通訊協定,而Gateway可在不同通訊協定間傳送資料。
Router是在不同網路間傳送資料,也就是IP Gateway。
從前並沒有嚴格區分Router和Gateway,所以名稱上會混用。
目前因為物聯網興起,IoT Gateway成了重要的網路設備!
基本上就是一台電腦了,透過各式介面,例如USB, RS485, WiFi, LoRa, BLE等等,
接收各式感測器傳回來的訊號,然後加工或篩選資料(也就是Edge Computing),
將之上傳到雲端。
再多介紹一個,因為資安問題,Firewall防火牆也很常見,(註:以下指的是硬體)
Firewall是加上資安判斷的Router, Router裡有Routing Table來決定資料要去哪個網域,
而Firewall還多了State Table,來決定資料是否安全、是否該傳送。
甚至還加上更多的管理功能。