這篇文章，我們來了解下物聯(lián)網(wǎng)中的一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的分類和含義。每一層的硬件都有不同，負(fù)責(zé)的事情也不一樣。

物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分類：

物聯(lián)網(wǎng)需要連接設(shè)備，傳輸數(shù)據(jù)。依賴特定的設(shè)備和線纜。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備按照 OSI 七層模型分類，每一層有每一層的設(shè)備/線纜/插頭。

物理層主要有線纜、插頭、調(diào)制解調(diào)器、中繼器、集線器。數(shù)據(jù)鏈路層有無線接入點、網(wǎng)卡、網(wǎng)橋、二層交換機(jī)。網(wǎng)絡(luò)層有路由器也叫三層交換機(jī)。傳輸層有四層交換機(jī)。會話層有五層交換機(jī)。表示層有六層交換機(jī)。應(yīng)用層有七層交換機(jī)、RTU、DTU、網(wǎng)關(guān)、防火墻。其中網(wǎng)關(guān)、防火墻可以工作在傳輸層及以上模型層。

物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)每一層硬件作用（每一層有每層的作用）：

• 物理層負(fù)責(zé)傳輸電波或者光波。
• 數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)找 MAC 地址、傳輸數(shù)據(jù)幀、控制數(shù)據(jù)幀傳輸，可以組成局域網(wǎng)。
• 網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)報文封裝、IP 尋址、數(shù)據(jù)傳輸、傳輸控制。
• 傳輸層主要負(fù)責(zé)端口建立會話，發(fā)送數(shù)據(jù)段、傳輸控制、差錯校驗、流量控制。
• 會話層轉(zhuǎn)發(fā)會話數(shù)據(jù)包，會話管理、高級流量控制、安全性。
• 表示層是處理數(shù)據(jù)的表示、加密、轉(zhuǎn)換。
• 應(yīng)用層的硬件負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)深度處理和轉(zhuǎn)發(fā)，負(fù)載均衡、內(nèi)容過濾、安全控制、優(yōu)化和緩存。

網(wǎng)絡(luò)相關(guān)硬件：

一、物理層

1. 鏈路

鏈路：將各個節(jié)點進(jìn)行連接的線路，可以使用有線線纜或者無線電波。

1）雙絞線（網(wǎng)線）

雙絞線（網(wǎng)線）：由兩根具有絕緣保護(hù)層的銅導(dǎo)線組成，是目前局域網(wǎng)中最常用的一種傳輸介質(zhì)，分為屏蔽雙絞線（STP）和非屏蔽雙絞線（UTP）。由兩根具有絕緣保護(hù)層的銅導(dǎo)線相互絞合而成。線纜是兩根細(xì)導(dǎo)線一組，共 4 組。傳輸速度 10kb/s 到 10Gb/s。傳輸距離 100 米左右。

2）同軸電纜

同軸電纜：由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣層、外導(dǎo)體以及外部的護(hù)套組成，曾經(jīng)在早期網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用。

一般是由四層物料造成：最內(nèi)里是一條導(dǎo)電銅線，線的外面有一層塑膠（作絕緣體、電介質(zhì)之用）圍攏，絕緣體外面又有一層薄的網(wǎng)狀導(dǎo)電體（一般為銅或合金），然后導(dǎo)電體外面是最外層的絕緣物料作為外皮。有線電視傳播、長途電話傳輸、計算機(jī)系統(tǒng)之間的短距離連接以及局域網(wǎng)等。

3）光纖

光纖：以光導(dǎo)纖維為傳輸介質(zhì)，傳輸速度快、帶寬大、抗干擾性強(qiáng)。光纖利用光在這些纖維中以全反射原理傳輸光信號，具有頻帶寬、損耗低、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、保真度高、工作性能可靠等諸多優(yōu)點。單根光纖的傳輸速率可以達(dá)到幾十甚至上百吉比特每秒（Gbps）。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，其傳輸速度還在持續(xù)提升。10～100Gbps。

4）電力線

電力線：利用電力線來傳輸網(wǎng)絡(luò)信號，較為方便，但可能存在信號不穩(wěn)定等問題。

2. 接頭

1）DB9/25針腳頭

DB9/25針腳頭：一種 9/25 針的 D 型連接器，在串口通信等場景中使用。

2）RJ45 網(wǎng)線水晶頭

RJ45 接口，網(wǎng)線水晶頭，這是以太網(wǎng)中最常用的接口類型，用于連接雙絞線網(wǎng)線，廣泛應(yīng)用于各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

3）USB 頭

USB 頭，USB Type-A 、USB Type-B、USB Type-C 頭。下面少個了蘋果公司的 lighting 口，不過慢慢都變成 Type-C 頭了，趕緊統(tǒng)一掉。

4）BNC 接口

BNC 接口，主要用于同軸電纜的連接，在早期的視頻監(jiān)控等領(lǐng)域較為常用。

5）RJ11 接口

RJ11，用于電話線連接，常用于傳統(tǒng)電話通信，但也可在一些特殊網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中見到（電話線的線數(shù)量比網(wǎng)線少多了）。

6）光纖接口

光纖接口：常見的光纖接口類型有 FC 、ST 、SC 和 LC 。

3. 設(shè)備

1）調(diào)制解調(diào)器/貓/Modem

調(diào)制解調(diào)器，能使數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在模擬信號傳輸線上進(jìn)行傳輸?shù)脑O(shè)備。調(diào)制是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。解調(diào)講模擬信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號。

調(diào)制解調(diào)器通常與電話線或有線電視線等傳輸介質(zhì)連接，用于連接計算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)或其他遠(yuǎn)程設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

想起來之前電話線插貓上，路由器插貓上，然后撥號上網(wǎng)的場景。

2）光貓/ONT

Ontical Network Terminal， 光貓是一種網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，主要用于光纖網(wǎng)絡(luò)的接入和轉(zhuǎn)換。它將光信號轉(zhuǎn)換成電信號，使得用戶可以通過光纖網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)。光貓一般由光接收模塊、光發(fā)射模塊和電子信號處理單元組成。它通常被安裝在用戶家中或辦公室，作為光纖寬帶接入的終端設(shè)備。

光貓?zhí)峁┝艘蕴W(wǎng)接口，用戶可以通過有線或無線方式將計算機(jī)、路由器或其他設(shè)備連接到光貓上，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。有時候光貓也具備路由功能，有多個 LAN 口，可以直連多個設(shè)備（一般不提供無線功能）。

3）中繼器

中繼器，物理層延長數(shù)據(jù)傳輸距離，調(diào)整放大波形。一般分為無線的 Wi-Fi 放大器、有線的放大器、分路拓展中繼器。

4）集線器/Hub

集線器（Ethernet hub）是指將多條以太網(wǎng)雙絞線或光纖集合連接在同一段物理介質(zhì)下的裝置。

集線器是運作在OSI模型中的物理層，可以讓其連結(jié)的設(shè)備工作在同一網(wǎng)段。集線器上有多個I/O端口，信號從任意一個端口進(jìn)入后，會從其他端口出現(xiàn)。集線器：物理層，廣播，半雙工，單個沖突域，單個廣播域，用于小型局域網(wǎng)。物理層延長傳輸距離，無目的的廣播收到的bit 位。

集線器向所有接口轉(zhuǎn)發(fā)。按比特轉(zhuǎn)發(fā)，不識別幀，也不執(zhí)行CSMA/CD協(xié)議。不能互連不同速率的網(wǎng)段。會產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，就產(chǎn)生了網(wǎng)橋。有網(wǎng)線集線器、光纖集線器、USB 集線器。

二、數(shù)據(jù)鏈路層

1. 網(wǎng)卡

網(wǎng)卡，唯一 MAC 地址。將設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)物理連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、地址識別、通信協(xié)調(diào)功能。以太網(wǎng)網(wǎng)卡、無線網(wǎng)卡。你的臺式機(jī)沒有無線網(wǎng)卡，都連不上無線 WiFi，要買一個接收器。

2. 無線接入點/AP

無線接入點，將有線網(wǎng)絡(luò)信號轉(zhuǎn)換為無線信號，從而創(chuàng)建一個可供無線設(shè)備連接的無線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域。熱點是一個常見的公用的無線接入點，其中無線客戶端可以連接到互聯(lián)網(wǎng)。路由器也集成了無線接入點。移動的 Wi-Fi 熱點也是 AP 設(shè)備。

3. 網(wǎng)橋

網(wǎng)橋，數(shù)據(jù)鏈路層，MAC 目標(biāo)轉(zhuǎn)發(fā)，全雙工，支持網(wǎng)絡(luò)分段，每個端口一個沖突域，單個廣播域，有網(wǎng)絡(luò)基本管理功能，連接不同網(wǎng)段。

數(shù)據(jù)鏈路層延長數(shù)據(jù)傳輸距離，連接局域網(wǎng)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，連接相同類型的設(shè)備，就是 LLC 邏輯鏈路控制協(xié)議一樣，MAC 協(xié)議可以不一樣（數(shù)據(jù)鏈路層的包頭是 MAC+LLC）。向特定 MAC 轉(zhuǎn)發(fā)幀。在向以太網(wǎng)網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)幀時必須執(zhí)行CSMA/CD協(xié)議。連不同速率的網(wǎng)段。一個插口（也叫端口）對應(yīng)一個局域網(wǎng)就是對應(yīng)一批 MAC 地址，有張表存起來。有數(shù)據(jù)緩存。

4. 交換機(jī)

交換機(jī)，數(shù)據(jù)鏈路層，MAC 目標(biāo)轉(zhuǎn)發(fā)，全雙工，支持網(wǎng)絡(luò)分段，每個端口一個沖突域，單個廣播域 VLAN 除外，VLAN 高級管理，用在局域網(wǎng)高效連接與瀏覽管理。數(shù)據(jù)鏈路層，向特定 MAC 地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，是網(wǎng)橋的升級版本，插口變多。一個端口號對應(yīng)一個 MAC 地址，有張表存起來。有數(shù)據(jù)緩存。

三、網(wǎng)絡(luò)層

1. 路由器

路由器，俗稱三層交換機(jī)，網(wǎng)絡(luò)層，基于 IP 的確定目標(biāo)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報，全雙工，每個端口一個沖突域，每個接口一個廣播域，有高級管理功能 ACL、防火墻。用于互聯(lián)網(wǎng)接入與跨網(wǎng)絡(luò)連接。其實他就是有路由功能的交換機(jī)。路由器和交換機(jī)不同點在于，它的每個網(wǎng)口下，都有一個 MAC 地址和 IP 地址。正因為路由器具有MAC地址，因此它能夠成為數(shù)據(jù)鏈路層的的發(fā)送方和接收方。

四、傳輸層

1. 四層交換機(jī)

四層交換機(jī)，傳輸層，根據(jù) TCP/UDP 端口號進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和流量控制。比路由器更高級。用在數(shù)據(jù)中心和服務(wù)器的負(fù)載均衡、流量管理。

五、會話層

1. 五層交換機(jī)

五層交換機(jī)，會話層，轉(zhuǎn)發(fā)會話數(shù)據(jù)包，會話管理、高級流量控制、安全性。會用在 VoIP （Voice over Internet Protocol）網(wǎng)絡(luò)語音的應(yīng)用會話管理。

六、表示層

1. 六層交換機(jī)

六層交換機(jī)，表示層，處理數(shù)據(jù)的表示、加密、轉(zhuǎn)換。用在 SSL 加密解密、數(shù)據(jù)的壓縮和格式轉(zhuǎn)換。

七、應(yīng)用層

1. 七層交換機(jī)

七層交換機(jī)，應(yīng)用層，數(shù)據(jù)深度處理和轉(zhuǎn)發(fā)，負(fù)載均衡、內(nèi)容過濾、安全控制、優(yōu)化和緩存。應(yīng)用在對 Web 瀏覽的負(fù)載均衡和優(yōu)化。還有對數(shù)據(jù)進(jìn)行深度檢測和過濾。

2. RTU

RTU，遠(yuǎn)程終端單元，專門用于將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)或?qū)P數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串口數(shù)據(jù)。負(fù)責(zé)對現(xiàn)場信號、工業(yè)設(shè)備的監(jiān)測和控制。數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和基本控制。具備數(shù)據(jù)處理能力，使用專用的串口或通信協(xié)議（Modbus），用于與傳感器和執(zhí)行器通信。

與PLC相比，RTU通常需要具有優(yōu)良的通訊能力和更大的存儲容量，適用于極端惡劣的環(huán)境，并且可提供更多的計算功能。RTU通常用于監(jiān)控和控制遠(yuǎn)程設(shè)備，如管道、變電站、水處理廠等。需要插入一張 SIM 卡或者物聯(lián)網(wǎng)卡。

3. DTU

DTU，數(shù)據(jù)傳輸單元，專門將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)或?qū)?IP 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串口數(shù)據(jù)，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)( 3G、4G、5G、WiF、NB、LoRa)，走 HTTP、TCP、UDP、MQTT 等協(xié)議將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)端的服務(wù)器的無線終端設(shè)備，完成數(shù)據(jù)監(jiān)控、本地邏輯控制、遠(yuǎn)程升級、故障報警等功能。傳數(shù)據(jù)，不帶控制功能。

數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。用于將采集數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸和安全性，不具備數(shù)據(jù)處理能力， 通過無線、以太網(wǎng)與服務(wù)器連接。

需要插入一張 SIM 卡或者物聯(lián)網(wǎng)卡。

DTU硬件組成部分主要包括CPU控制模塊、無線通訊模塊以及電源模塊。

DTU優(yōu)點包括：組網(wǎng)迅速靈活，建設(shè)周期短、成本低；網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣；安全保密性能好；鏈路支持永遠(yuǎn)在線、按流量計費、用戶使用成本低。廣泛應(yīng)用于 智慧城市、智慧農(nóng)業(yè)、智能制造、電力、氣象、水利、地質(zhì)等各行各業(yè)中。

RTU就是主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和控制，DTU主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信，而工業(yè)網(wǎng)關(guān)則負(fù)責(zé)將不同設(shè)備和通信協(xié)議連接在一起。

DTU是串口數(shù)據(jù)與IP數(shù)據(jù)相互轉(zhuǎn)化的裝置。RTU是在DTU的基礎(chǔ)上，具備控制功能，能夠采集模擬量和開關(guān)量的輸入與輸出入的遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)， 物聯(lián)網(wǎng)工業(yè)網(wǎng)關(guān)是在RTU基礎(chǔ)上，支持多協(xié)議，實時和多任務(wù)，更安全的遠(yuǎn)傳終端。

4. 網(wǎng)關(guān)

網(wǎng)關(guān)，轉(zhuǎn)換協(xié)議的設(shè)備。網(wǎng)關(guān)是將從傳輸層到應(yīng)用層的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)發(fā)的設(shè)備。它與4~7層交換機(jī)一樣都是處理傳輸層及以上的數(shù)據(jù)，但是網(wǎng)關(guān)不僅轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)還負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，它通常會使用一個表示層或應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)，在兩個不能進(jìn)行直接通信的協(xié)議之間進(jìn)行翻譯，最終實現(xiàn)兩者之間的通信。網(wǎng)關(guān)就記住，他可以轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。

通常會使用一個表示層或應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)，在兩個不能進(jìn)行直接通信的協(xié)議之間進(jìn)行翻譯，最終實現(xiàn)兩者之間的通信。網(wǎng)關(guān)通常支持多種通信協(xié)議，如Modbus、Ethernet/IP等。它可以將不同類型、不同協(xié)議的設(shè)備連接在一起，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無縫集成和傳輸。

5. 防火墻

防火墻，這里只說硬件網(wǎng)關(guān)防火墻，位于內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間的網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)。會話管理、報文結(jié)構(gòu)解析、安全區(qū)域、安全策略、NAT 、VPN 、DoS 防御、報文攻擊防御、內(nèi)容掃描、監(jiān)控和報告、報文抓包。

總結(jié)一下：

• 物理層負(fù)責(zé)傳輸電波或者光波。
• 數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)找 MAC 地址、傳輸數(shù)據(jù)幀、控制數(shù)據(jù)幀傳輸，可以組成局域網(wǎng)。
• 網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)報文封裝、IP 尋址、數(shù)據(jù)傳輸、傳輸控制。
• 傳輸層主要負(fù)責(zé)端口建立會話，發(fā)送數(shù)據(jù)段、傳輸控制、差錯校驗、流量控制。
• 會話層轉(zhuǎn)發(fā)會話數(shù)據(jù)包，會話管理、高級流量控制、安全性。
• 表示層是處理數(shù)據(jù)的表示、加密、轉(zhuǎn)換。
• 應(yīng)用層的硬件負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)深度處理和轉(zhuǎn)發(fā)，負(fù)載均衡、內(nèi)容過濾、安全控制、優(yōu)化和緩存。

參考資料

網(wǎng)橋（計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）-CSDN博客

https://zhuanlan.zhihu.com/p/440970417

什么是DTU、RTU、FTU和TTU？它們有什么區(qū)別？_控制_監(jiān)控_的設(shè)備

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