無論是家庭網絡還是企業網絡，各種網絡裝置都發揮着關鍵的作用。然而，對于非專業人士來說，網絡術語和概念可能令人困惑。本文将帶您深入探索幾個重要的網絡技術，包括單臂路由、三層交換機、VLAN和網關、DNS、子網路遮罩、MAC位址等，以幫助您了解它們的功能和應用。
什麼是vlan
VLAN（Virtual Local Area Network）是一種虛拟區域網路技術，用于将實體上分散的裝置組織成邏輯上的虛拟網絡。通過VLAN技術，可以将一個實體區域網路（LAN）劃分為多個邏輯上隔離的子網，實作網絡流量的分割和控制。
看到上面的概念，對于初學的網工來說，肯定會一頭霧水，什麼是虛拟區域網路？為什麼要劃分vlan 呢？
通俗來講：
VLAN（Virtual Local Area Network）是一種網絡技術，可以将一個大的區域網路（LAN）劃分成多個小的虛拟網絡，就像是在一個大房子裡劃分成了多個獨立的房間一樣。
想象一下，你住在一個空曠的體育場裡，裡面有很1000人。但是，每個人都可以随意進出這個體育場，可以聽到其他人的對話，如果要找某個人，就的從這1000人中去找，極其麻煩，還浪費時間，這樣就顯得非常的混亂。為了解決這個問題，你可以在體育場内，隔斷100個房間，每個房間10人，每個房子裡設定一道門，這樣就将其劃分成了多個區域房間。每個房間裡的人隻能在自己的房間内活動，聽到自己房間内的對話。這樣，每個房間就是一個獨立的小房子，人們之間的交流更有秩序。
這就是vlan，每個房間就是一個vlan，每個房間的名稱，就相當于vlan的名稱，而房間裡的每個人的編号就是ip位址，同一個房間的人（同一個vlan的ip），因為在一個房間内，彼此之間可以互相通話；而不同的房間，如果不打開門，就不能通話。
而在在計算機網絡中，也是一樣，可以通過VLAN技術實作類似的效果。網絡管理者或網工可以使用VLAN技術将一個區域網路分割成多個虛拟的子網。每個子網就像是一個獨立的小網絡，隻有同一個子網内的裝置可以直接通信，而和其他子網的裝置是隔離的。這樣就可以控制網絡中裝置之間的通信範圍，提高網絡的安全性和性能。
VLAN技術的好處：
首先，它可以增強網絡的安全性，因為不同的VLAN之間是隔離的，裝置隻能和同一個VLAN内的裝置通信，減少了未經授權的通路和攻擊的風險。
其次，VLAN可以提高網絡的性能，因為每個VLAN内的通信不會幹擾其他VLAN，減少了網絡擁堵和沖突。
另外，VLAN還可以簡化網絡管理，允許管理者更靈活地控制和配置不同的子網。
那麼不同的vlan 如何通信呢？這就需要用到單臂路由或三層交換機了。
單臂路由與三層交換機
我們要想實作不同的vlan 之間通信，就必須要有路由功能。要實作這種路由功能，可以通過單臂路由、三層交換機來實作。
那麼什麼是單臂路由呢？
單臂路由是一種網絡架構，通常用于實作網絡流量的轉發和路由。它的實作方式，其實就是 普通的二層交換機加路由器，進而實作不同vlan之間的通信。
單臂路由的工作原理如下：
當網絡中的裝置要發送資料包時，資料包首先到達單臂路由裝置。路由裝置根據資料包的目标位址，判斷應該将資料包轉發到哪個網絡或網際網路。然後，路由裝置會修改資料包的源位址和目标位址，将資料包發送到合适的目的地。這樣，單臂路由裝置充當了資料包的中轉站，負責将資料包從一個網絡傳遞到另一個網絡。
單臂路由的主要應用場景：
是在網絡中實作通路控制和安全政策，通過将所有流量經過單臂路由裝置，可以對流量進行集中管理和監控。
例如
1）可以在單臂路由裝置上配置通路控制清單（ACL）或防火牆規則，限制特定流量的傳輸或攔截潛在的安全威脅。
2）此外，單臂路由還可以用于網絡流量的負載均衡和優化，以提高網絡的性能和可靠性。
需要注意：
1）單臂路由的設計需要仔細考慮網絡拓撲、IP位址配置設定和路由配置等因素，以確定資料包正确轉發并維持網絡的連通性。
2）單臂路由可能會引入一定的性能開銷，因為所有流量都經過單個裝置進行處理和轉發。
總結來說，單臂路由是一種網絡架構，其中一個單獨的裝置負責處理網絡流量的轉發和路由。它常用于實作通路控制、安全政策和流量優化等功能，但在設計和配置時需要仔細考慮網絡的拓撲和性能需求。
那麼什麼是三層交換機呢？
對于小型網絡，單臂路由可以應付，但如果各個vlan 之間的流量過大，就會導緻網絡不穩定，出現丢包或堵塞現象。為了解決這個問題，就出現了 三層交換機。
三層交換機本質上就是“帶有路由功能的（二層）交換機”。它能夠在資料鍊路層和網絡層之間進行資料包轉發和路由決策，提供更快速和高效的網絡通信。傳統的交換機通常在資料鍊路層（第二層）上操作，使用MAC位址來轉發資料包。而三層交換機在此基礎上添加了網絡層（第三層）的功能，支援基于IP位址進行資料包轉發和路由選擇。
三層交換機在資料鍊路層上通過學習和維護MAC位址表來實作内部網絡裝置之間的轉發。當一個資料包到達三層交換機，它首先會查找目标MAC位址，并根據自己的MAC位址表決定将資料包發送到哪個端口。這種基于MAC位址的轉發通常被稱為交換機的二層轉發。
然而，如果目标MAC位址不在交換機的MAC位址表中，或者資料包的目标位址是一個不同的子網，那麼三層交換機就會轉到網絡層進行路由決策。三層交換機會檢查資料包的目标IP位址，并根據内部的路由表決定将資料包發送到哪個接口。這樣，三層交換機可以實作不同子網之間的通信，并且能夠快速選擇最佳路徑進行路由轉發。
三層交換機的優點：
三層交換機的主要優點是速度和性能。由于結合了交換機和路由器的功能，三層交換機能夠在硬體級别上進行資料包處理和轉發，提供更高的轉發速度和更低的延遲。它還可以根據網絡流量和需求進行靈活的路由配置和優化，以實作更高效的資料傳輸。
總結來說，三層交換機是一種內建了交換機和路由器功能的網絡裝置，能夠在資料鍊路層和網絡層之間進行資料包轉發和路由選擇。它提供了高速、高性能的資料傳輸和靈活的路由配置，常用于大型企業網絡和資料中心等場景中。
什麼是網關
我們在上面講到vlan 時，每一個房間人如果要與另一個房間的人通話，必須打開門，這個所謂的“門”，就是關口，也就是 網關。顧名思義，網關(Gateway)就是一個網絡連接配接到另一個網絡的“關口”。這個關口，我們通常用一個ip 來表示，
eg：
有網絡A和網絡B，
網絡A：的IP位址範圍為“192.168.1.1~192. 168.1.254”，子網掩255.255.255.0；如果需要與其它網段通信，那麼它的網關可以設定為192.168.1.1，當然也可以設定為網段内其它的一個ip位址。
網絡B：的IP位址範為“192.168.2.1~192.168.2.254”，子網路遮罩255.255.255.0。如果需要與其它網段通信，那麼它的網關可以設定為192.168.2.1，當然也可以設定為網段内其它的一個ip位址。
總之，網關（Gateway）就是連接配接不同網絡之間的裝置或節點，用于轉發資料包和實作網絡互聯的關鍵元件。它可以是硬體裝置（如路由器）或軟體程式的形式存在。
網關如何實作通信？
在計算機網絡中，每個網絡都有一個特定的IP位址範圍，被稱為子網（Subnet）。當資料包需要從一個子網傳輸到另一個子網時，它需要經過網關進行轉發。網關充當了兩個不同子網之間的橋梁，負責将資料包從源子網轉發到目标子網。
什麼是DNS
DNS（Domain Name System）是域名系統的縮寫，是一種将域名翻譯成IP位址的分布式命名系統。它充當了網際網路上的"電話簿"，将人類可讀的域名（如www.toutiao.com）轉換為計算機可了解的IP位址（如183.201.224.241）。
舉個例子來說明DNS的作用：當我們在浏覽器中輸入www.toutiao.com時，我們的計算機需要與頭條網進行通信，它需要知道頭條網伺服器的IP位址才能發送資料包。但我們不知道頭條網的IP位址是什麼，是以我們的計算機會向預先配置的DNS伺服器發送一個查詢，詢問"www.toutiao.com"的IP位址。DNS伺服器會查找它的記錄，找到對應的IP位址，并将其傳回給我們的計算機。然後，我們的計算機将該IP位址寫入資料包的目的IP位址字段，以便與頭條網建立連接配接和進行通信。
可以将DNS類比為寫信的過程：如果你要給國外寫信，你需要将收信人的位址翻譯成對應的英語位址才能發送。DNS的作用類似于這個翻譯過程，它幫助我們将人類可讀的域名翻譯成計算機可了解的IP位址。是以，配置正确的DNS伺服器對于我們能夠正常浏覽網頁是至關重要的。
什麼是MAC位址
MAC位址，又稱為實體位址或硬體位址，是網絡裝置（如計算機、網絡擴充卡、路由器）在資料鍊路層上的唯一辨別。MAC位址是一個由12個十六進制數字（0-9以及A-F）組成的字元串，通常以冒号或連字元分隔，例如："00:1A:2B:3C:4D:5E"。這個位址在裝置制造時被固定寫入網絡接口卡（NIC）的硬體中，并且在裝置的整個生命周期内都不會改變。
每個網絡裝置都有一個唯一的MAC位址，它用于在區域網路（LAN）中進行資料幀的傳輸和識别。當資料從一個裝置傳輸到另一個裝置時，資料幀會被附上源MAC位址和目标MAC位址，以訓示資料的發送和接收方。
MAC位址組成：
MAC位址由兩部分組成：前半部分是廠商識别碼（Organizationally Unique Identifier，OUI），用于辨別裝置的制造商；後半部分是裝置序列号，由制造商配置設定。通過MAC位址，網絡裝置可以直接進行區域網路内的通信，而無需進行網絡層的路由。
需要注意的是，MAC位址是在區域網路範圍内使用的，而在網際網路上進行通信時，會使用IP位址來定位和識别裝置。
什麼是子網路遮罩
子網路遮罩（Subnet Mask）是一個用于劃分網絡的32位二進制數字，與IP位址結合使用以确定網絡的範圍和主機的辨別。
在IPv4中，IP位址由32位二進制數字表示，通常以點分十進制表示法呈現（如192.168.0.1）。子網路遮罩與IP位址的每個位進行邏輯與操作，用于辨別網絡部分和主機部分。子網路遮罩中的連續1位表示網絡部分，連續的0位表示主機部分。
子網路遮罩的作用是定義一個IP位址的網絡辨別和主機辨別部分。通過與子網路遮罩進行邏輯與操作，可以确定IP位址的網絡位址。例如，如果一個IP位址是192.168.0.1，子網路遮罩是255.255.255.0，那麼邏輯與操作後的結果是192.168.0.0，表示這個IP位址屬于網絡192.168.0.0。
子網路遮罩允許網絡管理者自由劃分IP位址空間，将一個大的IP位址範圍劃分為若幹個較小的子網。通過調整子網路遮罩中的1和0位的分布，可以确定一個子網中可用的主機數量，以滿足不同規模網絡的需求。
例如，常見的子網路遮罩為255.255.255.0，它将IPv4位址的前三個八位位元組用于辨別網絡部分（24位），最後一個八位位元組用于辨別主機部分（8位）。這意味着該子網可以容納256個主機（2的8次方），而網絡位址範圍為192.168.0.0 - 192.168.0.255。子網路遮罩的正确配置對于網絡通信和位址規劃至關重要。它與IP位址一起使用，幫助确定網絡中的主機和子網辨別，以便在區域網路或網際網路中正确路由和轉發資料。
總之，通過深入了解單臂路由、三層交換機、VLAN和網關等網絡技術，我們可以更好地管理和優化網絡，提供高效的資料傳輸和安全保障。
寫在最後：
自我設限，固步自封，唯有突破極限，才能發掘潛能。以上就是本期整理的《如何了解網絡技術中的單臂路由三層交換機、vlan和網關等網絡技術》，自己經曆過的風雨，是以知道你也會堅強。你的【點贊】+【關注】，我會自動解讀為認可。
作者簡介：
我是“網絡系統技藝者”，系統運維工程師一枚，持續分享【網絡技術+系統運維技術】幹貨。碼字不易，如果您覺得文章還可以，就收藏吧，也許在以後某個時間能夠用得到。