7-网络设备和分层

1. 分层

   在现在的计算机网络中，都是需要依靠网络设备来进行网络通信的，通过参照OSI通信模型将计算机通信进程划分层，然后根据网络设备在计算机通信过程中的作用，我们可以知道不同的网络设备工作在不同的层。

2. 网络设备

  比如我们最常见的网络设备：路由器和交换机，集线器等。

  对于路由器设备来说，路由器主要的功能是进行路由寻址和数据转发，也就是说路由器根据数据包的网络层首部信息，为数据包选择转发路由，然后将数据包转发出去。通常我们称路由器为网络层设备或三层设备。

  而交换机设备会根据数据链路层地址转发数据帧，通常我们称交换机为数据链路层设备或二层设备。

  集线器设备只负责传递数字信号，但看不懂数据帧的任何内容，因此我们称集线器为物理设备。

3. 网络通信的过程—数据转发

  下面我们从两台计算机进行网络通信的过程中，来具体的介绍网络设备和分层。如下图所示：

  现在A计算机要给B计算机发送200字节的数据，当A计算机的应用层的应用进程把这200字节的数据发送出去时，网络通信模型会对数据进行封装：传输层会把这200字节数据加上传输层首部，封装成数据段交付给网络层；为了让B计算机收到这个数据段，会加上网络层首部，封装成数据包，为了让数据包经过集线器发送给路由器，会加上以太网数据链路层首部，封装成以太网数据帧，这整个过程就是数据的封装。计算机的网卡会把数据包封装成帧以及将数据帧转换成比特流在网线中传输，网卡就是工作在数据链路层和物理层。

  集线器和网线一样，只认识比特流的数据，分不清哪些是数据链路层首部，哪些是网络层首部，也不关心数据传输过程是否有差错，因此集线器属于物理设备。

  路由器的接口收到比特流后，路由器的网卡会将比特流转换成数据帧，并判断数据帧的目标MAC地址是否跟自己的MAC地址一样，如果一样则去掉以太网帧首部，拿到里面的数据包交付给路由器，路由器收到数据包后，会根据网络层首部的目标ip地址选择路由，重新封装成数据帧转发出去，路由器是根据网络层首部转发数据包的，因此路由器通常称为三层设备。

  交换机的接口收到比特流会暂时存储数据帧，然后根据数据帧链路层首部封装的目标MAC地址进行转发数据帧，而交换机也工作在数据链路层，因此我们称交换机为二层设备。

  当B计算机收到数据帧后，会去掉数据链路层首部，网络层首部，传输层首部，拿到里面真正的数据，这个过程叫做解封。