本文写的是网络包由网卡发出后怎样在网线和集线器中传输的过程。以下是个人学习笔记,记录的是较为重要的部分。
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从计算机发送出来的网络包会通过集线器、路由器等设备被转发,最终到达目的地。转发设备会根据包头部中的控制信息,在转发设备内部一个写有转发规则的表中进行查询, 以此来判断包的目的地,然后将包朝目的地的方向进行转发。
网卡如何将包转换成电信号
网卡中的 PHY(MAU)模块负责将包转换成电信号,信号通过 RJ-45 接口进入双绞线。
PHY(MAU):以太网有多重派生方式,每种方式中信号收发模块的名称都不一样。现在 100 Mbit/s 以上的以太网中叫作 PHY(物理层装置),以前低速方式中则叫作 MAU(介质连接单元)。
以太网信号的本质是正负变化的电压,可以认为网卡的 PHY(MAU)模块就是一个从正负两个信号端子输出信号的电路。
信号在网线的传输过程中,能量会逐渐损失
信号在网线的传输过程中,能量会逐渐损失。网线越长,信号衰减就越严重。
信号到达集线器的时候并不是跟刚发送出去的时候一模一样,集线器收到的信号有时会出现衰减。以太网中的信号波形是方形的,但损失能量会让信号的拐角变圆,这是因为电信号的频率越高,能量的损失率越大(高频信号会释放出更多的电磁波,这些电磁波带走了一部分能量,就造成 了能量的损失)。信号的拐角意味着电压发生剧烈的变化,而剧烈的变化意味着这个部分的信号 频率很高。高频信号更容易损失能量,因此本来剧烈变化的部分就会变成缓慢的变化,拐角也就变圆了。即便线路条件很好,没有噪声,信号在传输过程中依然会发生失真, 如果再加上噪声的影响,失真就会更厉害。
“双绞”是为了抑制噪声
局域网网线使用的是双绞线,其中“双绞”的意思就是以两根信号线为一组缠绕在一起,这种拧麻花一样的设计是为了抑制噪声的影响。产生噪声的原因是网线周围的电磁波,当电磁波接触到金属等导体时,在其中就会产生电流。因此,如果网线周围存在电磁波,就会在网线中产生和原本的信号不同的电流。由于信号本身也是一种带有电压变化的电流,其本质和噪声产生的电流是一样的,所以信号和噪声的电流就会混杂在一起,导致信号的波形发生失真,这就是噪声的影响。
要抑制这种噪声,关键在于双绞线的缠绕方式。在一根网线中,每一对信号线的扭绞间隔(节距)都有一定的差异,这使得在某些地方正信号线距离近,另一些地方则是负信号线距离近。由于正负信号线产生的噪声影响是相反的,所以两者就会相互抵消。从网线整体来看,正负的分布保持平衡,自然就会削弱噪声的影响。通过将信号线缠绕在一起的方式,噪声得到了抑制,从结果来看提升了网线的性能,除此之外还有其他一些工艺也能够帮助提升性能。例如在信号线之间加入隔板保持距离,以及在外面包裹可阻挡电磁波的金属屏蔽网等。
集线器会将信号发送给所有连接在它上面的线路
集线器的作用:广播网络信号
接收信号的设备:交换机、路由器、服务器等。
当信号到达集线器后,会被广播到整个网络中。以太网的基本架构就是将包发到所有的设备,然后由设备根据接收方 MAC 地址来判断应该接收哪些包,而集线器就是这一架构的忠实体现,它就是负责按照以太网的基本架构将信号广播出去。
信号到达集线器的 PHY(MAU)模块后,会进入中继电路。中继电路的基本功能就是将输入的信号广播到集线器的所有端口上。当然,也有一些产品具有信号整形、错误抑制等功能,但基本上就是将输入的信号原封不动地输出到网线接口。
接下来,信号从所有接口流出,到达连接在集线器上的所有设备。然后,这些设备在收到信号之后会通过 MAC 头部中的接收方 MAC 地址判断是不是发给自己的,如果是发给自己的就接受,否则就忽略 。这样,网络包就能够到达指定 MAC 地址的接收方了。
网络包经由交换机又会是怎样呢?交换机又是什么呢? ------>https://lan6193.blog.csdn.net/article/details/103876972