标题：【好玩的网络-第1期】家庭中常用的网络设备（上）全屋覆盖，光猫，路由器，交换机需要配几个？

本期知识点

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【好玩的网络】基础篇系列一共10期

已经发布第0期：

这期视频是正式开始的第一期，主要是认识一下家里常见的网络设备，以及它们的工作模式，这对我们后期搭建服务器，组织复杂网络非常重要。现在，让我们一起认识一下它们吧！

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1.光猫

1.1光猫简介

现在城市、小区里的宽带线路基本上都是光纤，最后到家的终端设备是“光纤猫”。光纤猫是一种光电转换设备，将光信号转换为电信号。光纤猫一般放在家里的弱电箱中，一般有多个接口。其中上联的是运营商的线路，下联的是家庭的上网设备。

1.2光猫的工作模式（路由模式和桥接模式）

光猫的因特网上网功能有两种工作模式，分为路由模式和桥接模式。

在路由模式下，光猫首先自动拨号获取到自己的ip地址，然后通过NAT技术（Network Address Translation），生成子网地址分配给连接的设备。关于路由模式的功能和NAT技术，与路由器的功能完全一样，我会放到“路由器”(传送门）章节重点介绍。

在桥接模式下，光猫下联设备（路由器，电脑等），通过账号密码（办理宽带时运营商提供的）进行拨号，认证成功后，再下联设备上直接分配运营商提供的ip地址。

我们仅需要知道，一旦光猫使用了路由模式，内部的设备一定不可能获取到原生的公网IP地址，而原生公网IP地址对远程访问功能（从外部网络访问家庭网络）非常重要！

1.3光猫承载的功能

光猫除了承载上网链路外，还承载了IPTV等专用链路。这里我们暂时不详细展开讲解IPTV，我们只需要知道上网的链路和IPTV的链路不互通，它们通过不同的Lan进行了隔离，网线也不能胡乱接。关于Lan和VLan，我们会在“交换机”（往下看，“2.交换机”）章节展开讲解。

1.4光猫能否配置

光猫的功能非常强大，但是我们有权限设置的功能非常少，甚至在管理界面都无法显示高级配置。因为设置光猫的高级功能需要“超级管理员密码”，超级管理员密码动态变化，掌握在运营商或宽带装维师傅手中。关于路由模式和桥接模式的切换，公网IP的获取，必须由运营商和装维师傅才能操作。你只需要拨打运营商的服务电话，请师傅上门或者远程下发配置后，重启光猫即可配置好。因为我们很难有光猫的配置权限，所以我不再对光猫的配置进行详细的讲解。如果有具体的问题，可以在评论区留言讨论。

2.交换机

2.1交换机简介

交换机是我们第一个认识到的网络数据转发设备。工作在网络协议栈的第二层，数据链路层。我们关心的问题只有两个，其中一个是网络数据可以传到哪里？另外一个是传输的速率有多快？

2.2交换机的工作原理

关于“数据可以传播到哪里”的问题，我们只需要类比“网络协议栈OSI模型”即可理解二层交换设备的工作模式。数据包在协议栈第二层采用的地址是MAC地址，也就是常说的“物理地址”，由12个16进制数字组成，是网卡的本质属性，不会发生改变。（除非强行改变，如MAC地址克隆技术）数据包带有源MAC地址（发送方）和目的MAC地址（接收方），就像寄快递时，寄出地址和目的地址一样。

交换机的工作原理，用简短的话来说就是，交换机第一次收到一个网络数据包之后，会将此数据包转发给所有的接口（interface）。当有接口回复时，会记录下数据包的目的MAC地址和交换机端口的对应关系，下次再遇到类似数据包时（目的MAC地址相同），就直接转发给那个端口了。也就是说，连接在交换机上的所有设备，相当于把网线“并联”了起来。同样，把两台交换机用网线连接起来，两台交换机上所有的端口也处于“并联状态”。那么理论上数据可以传播到哪里呢？交换机上所有的设备相当于直接相连！

2.3交换机的转发速率

交换机的传播速度很容易就能获得，一般在包装上和交换机上都会写明。

其中有3个重要的参数，一个是端口带宽，一个是背板带宽，一个是包转发率。

包转发率和我们关系不大，暂时不讲。

端口带宽很好理解，网线插在上面最大的速度是多少。

背板带宽一般人很少关注，但却是非常重要的一个参数。

假设一个千兆（1Gbps）交换机有8个端口，每个端口都处于全双工满载状态（每个端口同时上传和下载1Gbps），那么在交换机内部实际需要交换16Gbps的数据，才能保证每个端口全速工作。这个16Gbps就是交换机的背板带宽，也叫CPU处理带宽。当背板带宽小于16Gbps时，每个端口就不可能全速工作了。

2.4Lan与Vlan

我们把交换机能传输的最大范围叫做一个Lan（Local Area Network），当然也包括多台交换机之间通过网线相连。那么VLan是什么呢？VLan的全称为Virtual Local Area Network，是一组逻辑上虚拟划分的Lan。现在我们可以解释光猫的上网端口和IPTV的端口的网线不能混插了，因为这两个功能不在一个Lan中。那么在光纤线路中包含了那么多业务，为什么一起传播了呢？正是因为VLan起到了隔离的作用，两者互不干扰。从光猫的配置页面，我们可以看到（普通账号也能看），上网业务和IPTV业务的VLan ID不同，逻辑上不相通。

Lan的传输不限介质，可以是光的（光纤线），可以是电的（普通网线），也可以是无线的（常说的WiFi）。家里使用的Wifi，设备连接上无线网后，也都是处于同一个Lan，你们非常熟悉的应用“无线投屏”就是这个原理。多设备文件共享软件有时也会出现这样的提示：“请确保你的设备已经连接同一个Wifi”。

3.总结以及常见布线

现在你知道了吗？如果你家的每个房间的端口都需要上网，只需要将他们接到交换机，使他们属于同一个Lan就可以了，同一个Lan可以共享同一种功能。如果房子太大，无线信号传播不到的地方，再加一个设备，使这个设备也在这个Lan里就可以了。无线桥接和有线桥接扩展Wifi信号都是这个原理。

这里也顺便提前讲一下路由器吧，路由器的WiFi信号和路由器上的Lan口也是处于同一个Lan哦。