家庭网络的升级之路

　　你家的网络会卡顿么？你家的带宽是千兆的么？你家网络的真实下载速度和带宽是否一致？如果你想知道各种缘由，可以看一下本篇文章，会给你补充一点网络知识的同时，也会让家庭网络有一次蜕变的机会。  介绍
　　在 2020 年的时候就想给家里的电信宽带进行路由改桥接了，但是因为种种原因（主要还是每天在公司时间比较长，家庭网络使用的频率没有那么高）没有落地。在今年三月开始被隔离家中 3 个月。 由于夫妻两人都需要在家远程办公，此时家庭网络的流畅就变得格外重要了。还记得升级之前，两人开远程会议会错开时间或者错开网络（家里还接了赠送的移动网）。升级之后，下行带宽直接翻倍， 此外改桥接后，通过 DDNS 可以将家里的机器摇身一变成为云主机。当然智能家居也可以考虑。  基本概念
　　在升级家庭网络之前，我们需要了解以下三个设备（大学时计算机网络课程的知识）：光猫，路由器，交换机。  光猫
　　光猫又叫 调制解调器[1] ，英文叫 Modem，是 modulator-demodulator 的缩写。它是一种将数字信号调制 到模拟信号上进行传输，并解调 收到的模拟信号以得到数字信号的电子设备。它的目标是产生能够方便传输的模拟信号并且能够通过解码还原成原来的数字信号。根据不同的应用场合，调制解调器可以使用不同的方法来传送模拟信号，比如使用光纤，射频无线电或电话线等。
　　digitail_analog
　　下图是电信提供的光猫，可以看到当前使用的是光纤接入模拟信号，经过光猫解码后生成数字信号由 4 个网口进行输出。不过现在的光猫一般是路由光猫，也就是除了基本的光猫功能外，还附带简单的路由功能，以满足绝大多数普通用网需求的客户。
　　modem路由器
　　路由器又叫 路径器[2] ，英文叫 Router，是一种电讯网络设备，提供路由和转送两种重要机制。路由功能是指它可以决定数据包从来源端到目的端所经过的路径，而转送功能是指将路由器输入端的数据包移送至适当的路由输出端。这两种功能一个是 host 到 host 之间的传输路径，一个是路由器内部之间进行数据转发。它是工作在网络层（OSI 模型[3] 的第三层）
　　下图是华为 AX3 路由器，它采用 wifi6 无线协议，支持 3000M 的无线速率。此外还有儿童上网保护的功能，是家庭路由器一个比较好的选择。
　　router
　　交换机
　　交换机又叫 网络交换机[4] ，英文叫 Switch，是一种网络硬件，通过报文交换接收和转发数据到目标设备，它能够在计算机网络上连接不同的设备。 它工作于 OSI 模型[5] 的第二层，即数据链路层。交换机内部的 CPU 会在每个端口成功连接时，通过将MAC地址和端口对应，形成一张MAC表。在今后的通讯中，发往该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口，而不是所有的端口。因此交换机可用于划分数据链路层广播，即冲突域；但它不能划分网络层广播，即广播域。
　　下图是美科星 SG108C 交换机，家庭网络中使用比较少，毕竟家庭中没有那么多的终端设备需要有线入网，也没有那么多宽带账号。不过公司里肯定会有。
　　switch
　　设备区别
　　光猫
　　路由器
　　交换机
　　作用
　　光电/模数信号转换
　　多个终端共享一个宽带账号；数据包转发；防火墙；拨号上网等
　　多个终端使用各自宽带账号；不支持拨号上网
　　角色
　　快递打包和拆封
　　物流中转站
　　菜鸟驿站
　　用途
　　接入光纤
　　局域网-网络层
　　局域网-链路层
　　端口
　　光纤进，网口出
　　网口一般一进四出
　　网口一般8+
　　整个信息流在互联网传输的过程和快递物流有点类似，数字信号等价于快递物品，为方便传输，我们将各种各样的快递用打包盒包装（ 调制 ）好，交给菜鸟驿站（交换机 ），然后由菜鸟驿站转给所在区域的物流站点（路由器 ）。接着就是跨区的物流站点之间的物流流通（转送 ）。经过路由寻址，到达目的物流站点（路由 ）后，再下发到对应的菜鸟驿站，最后交到用户手上进行包装拆除（解调 ） 实战
　　在了解了光猫，交换机和路由器的基本概念以及区别后，我们大体可以按照下面的逻辑进行家庭网络的搭建：
　　• 家庭网络-初版 仅由路由光猫直连终端设备【终端设备较少或接受 wifi】
　　• 家庭网络-升级版 光猫直连路由器，再由路由器连接各个终端。最好由路由器拨号上网，光猫只是充当光猫的作用，而不需要路由功能。
　　• 公司网络 光猫直连路由器，路由器直连交换机，由路由器直连各个终端。【支持无上限的终端设备】
　　modem
　　常见模式
　　光猫和路由器的作用是不一样的，但是现实中为了方便普通用户，直接让光猫携带了路由的功能，这样的光猫叫做路由光猫。它既可以进行信号转化，又可以进行信号传输和分发。一般有以下两种模式：
　　•桥接模式，就是相当于传统的光猫，只是转换信号协议的功能；•路由模式，除了进行信号转换之外，还发挥着路由器的功能，拨号上网和发射无线 WiFi 信号。
　　这里所谓的常见模式就是路由光猫采用路由模式。目前市面上基本都是路由光猫，安装时默认都是采用路由模式。究其原因是为了方便普通用户简单的用网需求。因为这样只要安装师傅在安装时在路由光猫上设置好账号和密码，用户就可以直接连 WiFi 或者直连就可上网，而不需要借助路由器或者终端电脑上进行拨号上网。  网络升级
　　既然光猫可以发射 WiFi 信号，为什么大部分家庭仍然会另外买路由器呢？ 这主要因为光猫扮演着一个电信商送的附赠品角色，大部分光猫的路由功能并不强大。相比起单独购买的优质路由器，缺点如下：
　　1.无线网络不稳定: WiFi 信号是通过天线向外发射的，一般常见的带路由功能的光猫只有2根天线，带机量小，连接人数有线且容易掉线，而路由器相比起来，配置高，带机量大，因此路由器的无线网络比光猫更稳定，也不容易掉线。2.WiFi 信号覆盖范围小: 带路由的光猫发射Wi-Fi信号覆盖范围有限，穿墙能力受限，稍微远一点信号就很差。3.缺少常用的管理功能: 路由器的可玩性和功能性更全面，不管是APP还是网页管理，都能方便和快捷的对自己的网络进行查看和管理，而这些功能是光猫所缺乏的。
　　所以让运营商免费赠送的光猫路由超负荷 996 的工作，带来的只有很差的上网体验了。这也是本文想要表达的家庭网络的升级思路：路由光猫仅充当光猫角色，路由功能交给专业的路由器。
　　一般的升级流程有两步：
　　1.光猫改桥接 直接和维修宽带的师傅说光猫要改成桥接模式，一般师傅会告知这样会导致家里的 IPTV 不可用，不过我们只要接受并坚持既可。如果自己动手能力可以并有一定的网络知识，可以直接向师傅询问光猫路由的后台超级密码。以超级密码登陆光猫后面的管理地址（一般是 192.168.1.1）后进行桥接的设置。2.路由器拨号 路由器连接光猫后，同样是通过路由器的管理地址（一般是 192.168.2.1）登陆路由器，使用宽带的账户和密码进行拨号及路由设置。3.终端连路由 此时所有终端都可以通过有线或无线连接路由器进行网上冲浪。
　　bridge
　　TIPS: 光猫改桥接后
　　光猫改桥接后，路由的功能会被关闭，也就是之前能访问的光猫路由的设置页面将无法访问。
　　在家庭网络升级后，通过 测速网站[6] 测速下来发现，下载速度翻倍了，从 91.24/Mbps 增加到 225.78/Mbps。
　　network_upgrade
　　常见问题IPTV 在桥接模式的光猫下不可用
　　这个的原理我不是很理解，但是家里的电视是网络电视（支持有线和无线联网），所以光猫改桥接后直连路由器就可以正常使用，而且还支持手机投屏。  影响网速的因素
　　• 光猫是否已升级
　　要想满足千兆宽带，我们首先要从家庭网络入口找原因。而运营商安装宽带时赠送的光猫，就成了首要排查对象。光猫的网络端口，至少要满足是千兆网口。具体网络端口的制式，可以从光猫的系统后台查询到，显示1000M，虽然没法跑满千兆宽带，但至少可以900M左右，接近千兆网口的极限。
　　• 路由器是否至少千兆网口
　　解决了光猫的问题，还要看自己的无线路由器是否能够满足要求。用户在选购无线路由器时，最好选择千兆网口的产品，甚至最好选择2.5Gbps网口的无线路由器。这样一样，网口的制式能够匹配甚至超过千兆宽带的速率，才能够发挥千兆宽带的最大网速。
　　• 网线是否超五类级别以上
　　如果上面两类设备都已达标，但网速还是慢吞吞，达不到千兆宽带的水平，那就需要用户自查一下家中网线的级别，这也是大多数用户不易察觉的问题。因为网线长得都差不多，很多用户的网线用了很多年，甚至当初是随便扯了一根就用。甚至，有些用户家中墙体内埋设的网线在装修时被减配了，比如超五类线变成了五类线。
　　最后关于电信可能的超级管理员账号和密码(可以试一下，不一定相同)，通过关注下方公众号 技术茶话会 ，输入dxcjmm获取。 参考文献
　　1. 把光猫改成桥接，用路由器拨号上网[7]
　　2. 光猫桥接路由器的好处[8]
　　3. 测速网站[9]
　　4. 路由光猫[10]
　　5. 调制解调器[11]
　　6. 路由器[12]
　　7. 开放式系统互联OSI模型[13]
　　8. 交换机[14] References
　　[1] 调制解调器:  https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%B0%83%E5%88%B6%E8%A7%A3%E8%B0%83%E5%99%A8
　　[2] 路径器:  https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%B7%AF%E7%94%B1%E5%99%A8
　　[3] OSI 模型:  https://zh.wikipedia.org/wiki/OSI%E6%A8%A1%E5%9E%8B
　　[4] 网络交换机:  https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%B6%B2%E8%B7%AF%E4%BA%A4%E6%8F%9B%E5%99%A8
　　[5] OSI 模型:  https://zh.wikipedia.org/wiki/OSI%E6%A8%A1%E5%9E%8B
　　[6] 测速网站:  https://www.speedtest.cn/
　　[7] 把光猫改成桥接，用路由器拨号上网:  https://www.luyouwang.net/2465.html
　　[8] 光猫桥接路由器的好处:  https://jingyan.baidu.com/article/ca2d939de1e96bab6c31ced2.html
　　[9] 测速网站:  https://www.speedtest.cn/
　　[10] 路由光猫:  https://baike.baidu.com/item/%E8%B7%AF%E7%94%B1%E5%85%89%E7%8C%AB/5859472
　　[11] 调制解调器:  https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%B0%83%E5%88%B6%E8%A7%A3%E8%B0%83%E5%99%A8
　　[12] 路由器:  https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%B7%AF%E7%94%B1%E5%99%A8
　　[13] 开放式系统互联OSI模型:  https://zh.wikipedia.org/wiki/OSI%E6%A8%A1%E5%9E%8B
　　[14] 交换机:  https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%B6%B2%E8%B7%AF%E4%BA%A4%E6%8F%9B%E5%99%A8