這篇文章，我們來了解下物聯網中的一些網絡設備的分類和含義。每一層的硬件都有不同，負責的事情也不一樣。

物聯網的網絡設備分類：

物聯網需要連接設備，傳輸數據。依賴特定的設備和線纜。網絡設備按照 OSI 七層模型分類，每一層有每一層的設備/線纜/插頭。

物理層主要有線纜、插頭、調制解調器、中繼器、集線器。數據鏈路層有無線接入點、網卡、網橋、二層交換機。網絡層有路由器也叫三層交換機。傳輸層有四層交換機。會話層有五層交換機。表示層有六層交換機。應用層有七層交換機、RTU、DTU、網關、防火墻。其中網關、防火墻可以工作在傳輸層及以上模型層。

物聯網的網絡每一層硬件作用（每一層有每層的作用）：

• 物理層負責傳輸電波或者光波。
• 數據鏈路層負責找 MAC 地址、傳輸數據幀、控制數據幀傳輸，可以組成局域網。
• 網絡層負責報文封裝、IP 尋址、數據傳輸、傳輸控制。
• 傳輸層主要負責端口建立會話，發送數據段、傳輸控制、差錯校驗、流量控制。
• 會話層轉發會話數據包，會話管理、高級流量控制、安全性。
• 表示層是處理數據的表示、加密、轉換。
• 應用層的硬件負責數據深度處理和轉發，負載均衡、內容過濾、安全控制、優化和緩存。

網絡相關硬件：

一、物理層

1. 鏈路

鏈路：將各個節點進行連接的線路，可以使用有線線纜或者無線電波。

1）雙絞線（網線）

雙絞線（網線）：由兩根具有絕緣保護層的銅導線組成，是目前局域網中最常用的一種傳輸介質，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層的銅導線相互絞合而成。線纜是兩根細導線一組，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：由內導體、絕緣層、外導體以及外部的護套組成，曾經在早期網絡中廣泛應用。

一般是由四層物料造成：最內里是一條導電銅線，線的外面有一層塑膠（作絕緣體、電介質之用）圍攏，絕緣體外面又有一層薄的網狀導電體（一般為銅或合金），然后導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、計算機系統之間的短距離連接以及局域網等。

3）光纖

光纖：以光導纖維為傳輸介質，傳輸速度快、帶寬大、抗干擾性強。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、保真度高、工作性能可靠等諸多優點。單根光纖的傳輸速率可以達到幾十甚至上百吉比特每秒（Gbps）。

隨著技術的不斷發展和進步，其傳輸速度還在持續提升。10～100Gbps。

4）電力線

電力線：利用電力線來傳輸網絡信號，較為方便，但可能存在信號不穩定等問題。

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 網線水晶頭

RJ45 接口，網線水晶頭，這是以太網中最常用的接口類型，用于連接雙絞線網線，廣泛應用于各種網絡設備。

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，在早期的視頻監控等領域較為常用。

5）RJ11 接口

RJ11，用于電話線連接，常用于傳統電話通信，但也可在一些特殊網絡應用中見到（電話線的線數量比網線少多了）。

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. 設備

1）調制解調器/貓/Modem

調制解調器，能使數字數據在模擬信號傳輸線上進行傳輸的設備。調制是將數字信號轉換為模擬信號。解調講模擬信號轉為數字信號。

調制解調器通常與電話線或有線電視線等傳輸介質連接，用于連接計算機與互聯網或其他遠程設備之間進行數據傳輸。

想起來之前電話線插貓上，路由器插貓上，然后撥號上網的場景。

2）光貓/ONT

Ontical Network Terminal， 光貓是一種網絡終端設備，主要用于光纖網絡的接入和轉換。它將光信號轉換成電信號，使得用戶可以通過光纖網絡接入互聯網。光貓一般由光接收模塊、光發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備。

光貓提供了以太網接口，用戶可以通過有線或無線方式將計算機、路由器或其他設備連接到光貓上，實現網絡通信。有時候光貓也具備路由功能，有多個 LAN 口，可以直連多個設備（一般不提供無線功能）。

3）中繼器

中繼器，物理層延長數據傳輸距離，調整放大波形。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）是指將多條以太網雙絞線或光纖集合連接在同一段物理介質下的裝置。

集線器是運作在OSI模型中的物理層，可以讓其連結的設備工作在同一網段。集線器上有多個I/O端口，信號從任意一個端口進入后，會從其他端口出現。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。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發。按比特轉發，不識別幀，也不執行CSMA/CD協議。不能互連不同速率的網段。會產生網絡風暴，就產生了網橋。有網線集線器、光纖集線器、USB 集線器。

二、數據鏈路層

1. 網卡

網卡，唯一 MAC 地址。將設備與網絡物理連接，進行數據處理、地址識別、通信協調功能。以太網網卡、無線網卡。你的臺式機沒有無線網卡，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，將有線網絡信號轉換為無線信號，從而創建一個可供無線設備連接的無線網絡區域。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網。路由器也集成了無線接入點。移動的 Wi-Fi 熱點也是 AP 設備。

3. 網橋

網橋，數據鏈路層，MAC 目標轉發，全雙工，支持網絡分段，每個端口一個沖突域，單個廣播域，有網絡基本管理功能，連接不同網段。

數據鏈路層延長數據傳輸距離，連接局域網，轉發數據幀，連接相同類型的設備，就是 LLC 邏輯鏈路控制協議一樣，MAC 協議可以不一樣（數據鏈路層的包頭是 MAC+LLC）。向特定 MAC 轉發幀。在向以太網網段轉發幀時必須執行CSMA/CD協議。連不同速率的網段。一個插口（也叫端口）對應一個局域網就是對應一批 MAC 地址，有張表存起來。有數據緩存。

4. 交換機

交換機，數據鏈路層，MAC 目標轉發，全雙工，支持網絡分段，每個端口一個沖突域，單個廣播域 VLAN 除外，VLAN 高級管理，用在局域網高效連接與瀏覽管理。數據鏈路層，向特定 MAC 地址轉發數據幀，是網橋的升級版本，插口變多。一個端口號對應一個 MAC 地址，有張表存起來。有數據緩存。

三、網絡層

1. 路由器

路由器，俗稱三層交換機，網絡層，基于 IP 的確定目標轉發數據報，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。用于互聯網接入與跨網絡連接。其實他就是有路由功能的交換機。路由器和交換機不同點在于，它的每個網口下，都有一個 MAC 地址和 IP 地址。正因為路由器具有MAC地址，因此它能夠成為數據鏈路層的的發送方和接收方。

四、傳輸層

1. 四層交換機

四層交換機，傳輸層，根據 TCP/UDP 端口號進行數據轉發和流量控制。比路由器更高級。用在數據中心和服務器的負載均衡、流量管理。

五、會話層

1. 五層交換機

五層交換機，會話層，轉發會話數據包，會話管理、高級流量控制、安全性。會用在 VoIP （Voice over Internet Protocol）網絡語音的應用會話管理。

六、表示層

1. 六層交換機

六層交換機，表示層，處理數據的表示、加密、轉換。用在 SSL 加密解密、數據的壓縮和格式轉換。

七、應用層

1. 七層交換機

七層交換機，應用層，數據深度處理和轉發，負載均衡、內容過濾、安全控制、優化和緩存。應用在對 Web 瀏覽的負載均衡和優化。還有對數據進行深度檢測和過濾。

2. RTU

RTU，遠程終端單元，專門用于將串口數據轉換為IP數據或將IP數據轉換為串口數據。負責對現場信號、工業設備的監測和控制。數據鏈路層和應用層。用于現場數據采集和基本控制。具備數據處理能力，使用專用的串口或通信協議（Modbus），用于與傳感器和執行器通信。

與PLC相比，RTU通常需要具有優良的通訊能力和更大的存儲容量，適用于極端惡劣的環境，并且可提供更多的計算功能。RTU通常用于監控和控制遠程設備，如管道、變電站、水處理廠等。需要插入一張 SIM 卡或者物聯網卡。

3. DTU

DTU，數據傳輸單元，專門將串口數據轉換為IP數據或將 IP 數據轉換為串口數據，通過無線通信網絡( 3G、4G、5G、WiF、NB、LoRa)，走 HTTP、TCP、UDP、MQTT 等協議將數據傳輸到遠端的服務器的無線終端設備，完成數據監控、本地邏輯控制、遠程升級、故障報警等功能。傳數據，不帶控制功能。

數據鏈路層和應用層。用于將采集數據通過網絡傳輸到遠程。負責數據傳輸和安全性，不具備數據處理能力， 通過無線、以太網與服務器連接。

需要插入一張 SIM 卡或者物聯網卡。

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優點包括：組網迅速靈活，建設周期短、成本低；網絡覆蓋范圍廣；安全保密性能好；鏈路支持永遠在線、按流量計費、用戶使用成本低。廣泛應用于 智慧城市、智慧農業、智能制造、電力、氣象、水利、地質等各行各業中。

RTU就是主要負責數據采集和控制，DTU主要負責數據通信，而工業網關則負責將不同設備和通信協議連接在一起。

DTU是串口數據與IP數據相互轉化的裝置。RTU是在DTU的基礎上，具備控制功能，能夠采集模擬量和開關量的輸入與輸出入的遠程終端控制系統， 物聯網工業網關是在RTU基礎上，支持多協議，實時和多任務，更安全的遠傳終端。

4. 網關

網關，轉換協議的設備。網關是將從傳輸層到應用層的數據進行轉換和轉發的設備。它與4~7層交換機一樣都是處理傳輸層及以上的數據，但是網關不僅轉發數據還負責對數據進行轉換，它通常會使用一個表示層或應用層網關，在兩個不能進行直接通信的協議之間進行翻譯，最終實現兩者之間的通信。網關就記住，他可以轉換數據。

通常會使用一個表示層或應用層網關，在兩個不能進行直接通信的協議之間進行翻譯，最終實現兩者之間的通信。網關通常支持多種通信協議，如Modbus、Ethernet/IP等。它可以將不同類型、不同協議的設備連接在一起，實現數據的無縫集成和傳輸。

5. 防火墻

防火墻，這里只說硬件網關防火墻，位于內部網絡與外部網絡之間的網絡安全系統。會話管理、報文結構解析、安全區域、安全策略、NAT 、VPN 、DoS 防御、報文攻擊防御、內容掃描、監控和報告、報文抓包。

總結一下：

• 物理層負責傳輸電波或者光波。
• 數據鏈路層負責找 MAC 地址、傳輸數據幀、控制數據幀傳輸，可以組成局域網。
• 網絡層負責報文封裝、IP 尋址、數據傳輸、傳輸控制。
• 傳輸層主要負責端口建立會話，發送數據段、傳輸控制、差錯校驗、流量控制。
• 會話層轉發會話數據包，會話管理、高級流量控制、安全性。
• 表示層是處理數據的表示、加密、轉換。
• 應用層的硬件負責數據深度處理和轉發，負載均衡、內容過濾、安全控制、優化和緩存。

參考資料

網橋（計算機網絡）-CSDN博客

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

什么是DTU、RTU、FTU和TTU？它們有什么區別？_控制_監控_的設備

百度安全驗證

學習網絡技術的方法和路徑

123 張圖詳解 177 個計算機網絡名詞

53 張圖詳解防火墻的 55 個知識點

25 張圖詳解交換機：秒懂二層交換機的 16 個問題

網絡設備的 38 個知識點