家庭网络如何工作的快速指南


使用家庭网络就像输入密码并打开 Netflix 应用程序观看电影一样简单,但您的网络及其无缝运行所需的一切可能是您拥有的最复杂和独特的设备。

家庭网络的存在是为了让数字设备通过称为互联网的全球网络相互通信以及与世界上的其他设备通信。虽然您不需要准确了解家庭网络的功能即可享受它,但花一些时间了解一下它既可以让您欣赏这项技术,也可以更轻松地解决出现的问题。

您的家庭网络是一个迷你互联网

互联网是“internetwork”的缩写,是一个由连接的 LAN(局域网)组成的全球网络,其中包括 Web 服务器、流媒体和云服务、游戏服务器等。

您的家庭网络也是一样,只是更小并且仅限于您的家中。如果您想详细了解您的家庭网络如何像一个迷你互联网,请查看谁拥有互联网? Web 架构解释 对互联网这个复杂机器的简单解释。

您的家庭网络讲一种特殊的语言

除了在物理上类似于整个互联网之外,家庭网络和互联网的另一个重要相同点是它们所说的“语言”。如今,通用网络协议是TCP/IP (传输控制协议/互联网协议),它是让数据传输到它应该去的地方的关键。

在 TCP/IP 网络中,通过网络发送的所有数据都被分解为“数据包”。想象一下将一张图片变成一个包含数千块拼图的拼图游戏。然后取出每一块并将其单独放入信封中。在信封上写上寄件人和收件人的地址。还应在每个信封中包含描述每个部分重建原始图像的位置的信息。

现在,将数千个信封邮寄给收件人,然后他们将其重建。信封是否按顺序送达并不重要,但如果有任何信封丢失,您会收到回信,要求提供丢失部件的新副本。

基本家庭网络拓扑

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我们将在下面详细解释每个网络组件的工作,但为了帮助您了解方向,让我们概述一下当今典型的家庭网络的样子。

您的网络有几个关键组件:

  • 调制解调器将您连接到 WAN(互联网)
  • 路由器管理 LAN 上的设备之间以及这些设备与 WAN 之间的流量。
  • 网络硬件连接,通常是以太网电缆或 Wi-Fi 无线电发射器和接收器。
  • 客户端设备,例如计算机或 Android 和 iOS 智能手机。
  • 服务器设备,也可以是计算机和智能手机等设备。
  • 可选的网络扩展器,有助于将网络的物理覆盖范围扩展到整个家庭。例如无线接入点、电力线延长器和 Wi-Fi 中继器。
  • 构建家庭网络的方法有很多种,但大多数组件都存在于每个家庭网络中。其他组件可以代替其中的一些组件。例如,如果您只是想将一组计算机连接在一起,则可以使用以太网交换机或网络集线器。然而,这个基本草图涵盖了 99% 的内容。

    现在我们已经勾勒出家庭网络的粗略轮廓,我们将更深入地了解每个主要组件。

    调制解调器让您与互联网对话

    在现代宽带互联网出现之前,互联网接入是通过调制解调器(调制器/解调器)进行的,调制解调器通过铜语音线发送和接收代表二进制代码的高音或低音音频信号。

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    这些“拨号”调制解调器现在几乎已经过时,并且不能提供太多带宽,尽管它们仍然在极少数情况下无法使用。如今,调制解调器一词用于指代几乎所有将一种网络信号转换为另一种网络信号的设备,即使这两种信号实际上都是数字信号。

    数字到数字转换的一个例子是常见的光纤调制解调器,它接收光信号并通过以太网电缆发出电脉冲。 DSL 调制解调器使用与电话线相同的铜线,但使用与语音呼叫不同的频段,因此您可以连接到互联网并同时拨打电话。蜂窝调制解调器通过无线电波连接到手机塔——卫星调制解调器将信息发送到轨道或从轨道发送信息,等等。.

    在某些网络中,调制解调器是一个单独的设备,而在其他网络中,它与无线路由器结合在一起,这恰好是我们家庭网络之旅的下一站。

    路由器是网络的核心

    路由器是任何家庭网络的核心,执行各种基本工作:

    • 在设备之间、以太网和 LAN 之间以及内部和外部网络之间路由网络流量。
    • DNS(域名服务)服务器检测和路由。
    • 内部类似于具有 CPU、RAM 和操作系统的计算机。有些路由器可以运行应用程序。
    • 使用 DHCP(动态主机配置协议)分配和管理 LAN 上的 IP 地址。
    • 路由器的功能远不止这些核心功能,但这是路由器所做的关键事情。不同类型网络(光纤 WAN、以太网、Wi-Fi 等)之间的路由使路由器成为路由器,这使其与 网络交换机和集线器 区分开来。

      路由器为内部网络设备分配IP地址,确保不存在冲突。它在称为 NAT(网络地址表)的表中跟踪哪个设备向互联网上的设备发出哪个请求,因为互联网上的服务器只能看到路由器本身及其“公共”IP 地址。

      一些高端路由器可以运行自定义应用程序来充当网络存储或流媒体服务器。即使您的路由器不具备此功能,您也可以选择安装自定义第三方固件来添加这些功能。

      您的本地服务器

      服务器是网络上提供内容或基于网络的应用程序等服务的设备。当您访问网站或从互联网下载文件时,该内容托管在世界各地的服务器计算机上。当您使用 Google 文档等云应用时,该软件和数据都存储在服务器上。

      您的本地网络至少有一台服务器,那就是您的路由器。每个路由器都有一个基本的网络服务器,充当更改设置的界面。当您连接到路由器并在浏览器中输入其 IP 地址时,您将被带到由路由器本身托管的网站。.

      如果您有 无线网络打印机 ,它也是处理打印请求的打印服务器。许多人的网络上都运行着 NAS(网络附加存储 设备)或媒体服务器(例如 Plex)。有些你可能不认为是服务器的东西也符合条件。您的网络摄像机也是一个服务器。这是一个视频流服务器!

      网络外设

      传统上,扫描仪和打印机等外围设备直接连接到特定的计算机。然而,在现代家庭中,拥有许多不同的计算机需要访问这些类型的设备是很常见的。您可以在本地网络上共享打印机,而不是让每个人在需要打印内容时都使用同一台计算机。

      使用计算机操作系统中的打印共享功能,可以将连接到计算机的普通打印机用作共享打印机。不过,如今,您可以轻松购买带有 Wi-Fi 或以太网的打印机、扫描仪或多功能设备 (MFD),并将其用作网络上的独立共享资源。

      家中的网络客户端

      除了家庭网络上的本地服务器之外,其他设备通常称为客户端,它们从远程和本地服务器提取信息。本地网络客户端的示例包括:

      • 计算机、控制台和移动设备。
      • 物联网 (IoT) 设备,例如智能冰箱和扫地机器人。
      • 任何从服务器设备接收数据的设备都是客户端,尽管任何设备都可以同时是客户端。

        计算机、控制台和移动设备

        有线和无线连接

        多年来,网络出现了几种不同的连接标准,但在当今的几乎每个家庭网络中,您只会发现两种类型的连接:以太网和 Wi-Fi。

        不要交叉电线:以太网

        以太网是一种有线连接标准,在家庭网络中传输 TCP/IP 数据。连接器 (RJ45) 看起来有点像加大号的电话线连接 (RJ11),并带有多根铜线,这些铜线根据您所使用的以太网网络电缆的类别而有所不同。

        以太网电缆分为不同的类别,提供不同的最大速度。例如,6 类网络电缆的额定速度为 10Gbps,而 5e 类电缆的额定速度为千兆位。将电缆类型与 LAN 端口的额定速度相匹配非常重要。将 1Gbps 电缆插入 100 Mbps 端口不会有什么坏处,但反之则会将速度限制在电缆可以处理的最大速度!.

        假设您选择了正确的以太网电缆、适配器和路由器,只要您不介意安装以太网连接的麻烦,您就可以享受高速、低延迟、超可靠的网络速度你的房子。

        电线?我们要去的地方,我们不需要电线:Wi-Fi

        虽然就纯粹的网络性能而言,以太网无疑是黄金标准,但它并不是那么方便。对于移动设备来说,这是完全不切实际的!这就是为什么我们使用 Wi-Fi(无线保真)来允许无线设备连接到网络,而无需在每次需要网络功能时在墙上钻孔或将其插入。

        Wi-Fi 使用无线电波发送数字脉冲信息。 Wi-Fi 使用两个频段:2.4Ghz 和 5Ghz。较低频段无法高速发送数据,但覆盖范围大,穿墙能力强。高频 5Ghz Wi-Fi 速度超快,但很容易被物体挡住 像墙壁一样。

        大多数现代 Wi-Fi 路由器都是“双频”的,这意味着它们在两个频段上提供连接。 Wi-Fi 分为几代。在过去,这些代的编号名称反映了该代 Wi-Fi 通信标准的名称。例如,802.11g、802.11n 和 802.11ac。这些名称已更改为简单的数字,以使操作更加用户友好。所以现在 802.11ac 就是 Wi-Fi 6,最新的 802.11ax 是无线网络6

        较旧的 Wi-Fi 设备可能无法连接到较新的路由器,尤其是当设备仅支持 2.4Ghz Wi-Fi 而相关路由器仅提供 5Ghz 时。

        扩大您的网络覆盖范围

        面对如此多的设备,无论是现在的还是未来的,为了找到一种连接到家庭网络的方式,您可能希望确保网络延伸到家中的每个角落。对于所有可能阻止无线信号或在整个家庭中铺设以太网的费用和精力来说,说起来容易做起来难。

        好消息是,市场上有许多产品可以帮助您增加网络覆盖范围,这样您家里就没有任何地方无法连接。.

        Wi-Fi 中继器和扩展器

        Wi-Fi 中继器是一种在 Wi-Fi 信号开始下降之前放置在现有 Wi-Fi 网络边缘的设备。它监听进出核心 Wi-Fi 网络的数据包,然后简单地重复它们。这是一个缓慢的解决方案,但却是一种无需修改网络即可将 WiFi 扩展到特定地点的简单方法。

        电力线延长器

        该系统通过您家中现有的电线发送网络信号。只需在路由器附近以及要扩展网络的房间中插入电力线适配器即可。

        无线网状路由器不会扩展常规路由器的占地面积,而是完全取代您现有的路由器。将它们视为一个大型分布式路由器。主网状单元连接到调制解调器,然后每个卫星单元都有专用的无线或有线连接。

        一个网络大家庭

        您的家庭网络中的技术可能非常复杂,但随着时间的推移,该技术变得更加智能且更易于使用。没有人知道家庭网络的未来会是什么样。尽管如此,由于毫米波 5G 蜂窝网络等技术的发展,它看起来可能会非常不同,这些技术模糊了本地网络和广域网络之间的界限。

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        29.05.2022