家庭网络结构入门科普贴：基础知识与案例分析

现在家家都有网络，但我们真的能分清楚家里的各个网络设备都是干嘛用的吗？它们又是如何组合起来工作的？运营商现在都是说的千兆光宽带，和以前的网络有啥区别呢？带着这些问题，我们需要了解下我们家庭里面有哪些设备。

家里的网络基本结构图

画了一个简单的网络结构图，家庭网络其实目前来说大部分家庭都很简单，有的甚至没有其他额外的设备，都是宽带运营商提供的设备，正常情况服务商最少会提供一个带WiFi功能的光猫。

门神：光猫。

随着国内网络基础设施的发展，现在基本都是光猫，以前的老式调制解调器（用电话线拨号上网那种）都差不多淘汰掉，所以主要讲目前用的光猫。

光猫是啥子猫？

光猫也可以被称为光调制解调器或光纤调制解调器。关于光猫的一些信息：

基本定义

• 光猫是光纤宽带接口与光纤模块之间的转换器，其主要作用是将光猫收到的光信号转换成电信号，然后通过网线连接到计算机、路由器或其他网络设备上，使网络信号能够传输到电脑、手机等终端设备上，从而实现上网功能。

功能

• 信号转换：光猫的主要功能是接收和处理来自运营商的光信号，并将其转换为可以被家庭网络设备识别的信号。

• 数据封装与解封装：确保数据在光纤和网络设备之间顺畅传输。

• 多业务支持：除了基本的互联网接入服务，光猫还可以支持IPTV、语音服务等其他业务。

• 网络连接：提供至少一个以太网端口用于连接到用户的路由器或其他设备。

光猫的形状：

图片来源：jd

大概的外形就长这个样子，根据地区不同，外形和功能都有明显区别，但又有些是光猫必须具备的接口

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必须具备光纤链接口，网络运营商拉一条线入户，这条线就是光纤。

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光纤入户就是这样的接头，大家一定要注意光纤虽然有加固但不要随便去动这一条线，家里网络不好的时候就直接联系运营商上门处理，这条线或者接头一旦弄断就不是手工能接上的，我记得以前宽带师傅说的光纤熔接设备几万一台。

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光纤入户后通过光猫就能提供IPTV、语音通话、联网甚至WiFi功能，所以目前很多运营商提供的带WiFi光猫，接口最少有电话也就是座机接口、以太网接口最少一个、iptv接口一个；像我家的光猫和上图很像，但是是最高千兆，两个百兆口，一个itv、一个电话口。

图片来源：jd

可以看出有的家庭就这一个运营商光猫提供所有的网络服务，也不奇怪为啥会有人老是说网不好，看看光猫一个人默默地承受了所有，特别是夏天高温还把它闷在一个全是网线的所谓弱电箱子里。

仙女：电视机顶盒

IPTV（Interactive Television）机顶盒是一种专门用于接收和播放交互式电视服务的设备，它可以提供高质量的电视节目、视频点播（VoD）、时移电视（如回放或暂停直播电视）等功能。国内中国电信提供的IPTV服务被称为“天翼ITV”或简称“ITV”，而移动、联通和广电也都有自己的iptv业务，只是叫法不同，本质也是IPTV。

ITV机顶盒的基本功能

• 电视节目：接收和播放直播电视节目。

• 视频点播：允许用户从云端服务器点播电影、电视剧等视频内容。

• 时移电视：支持暂停、回放或快进直播电视节目。

• 互动功能：提供诸如游戏、在线教育、购物等附加服务。

• 互联网连接：通过有线或无线方式连接到互联网，获取内容和服务。

• 智能家居集成：某些型号可能支持智能家居设备的集成。

IPTV机顶盒外形大概长这个样子，之所以叫仙女，并不是说外形多么好看，而是她可以从门神光猫那里获取一条专线，然后就可以接到电视上翩翩起舞，呈现出丰富的电视节目。

IPTV机顶盒一般都有一个网口（大多数都是百兆的）、一个HDMI接口链接电视、一个电源接口、一个老式视频输出莲花头接口，大多数还有USB接口（多少是升级用的并不能拓展），有的配置高点的会有蓝牙，而WiFi功能大多数是不配备的。机顶盒LAN口只能连上光猫的IPTV专用接口，因为这是运营商提供的流媒体专用线路；所以有的人会混淆网上买的那种网络机顶盒，虽然看起来网络机顶盒功能更多甚至可以看直播节目，实际他们的本质区别就是运营商提供的IPTV机顶盒有正规的直播牌照、而且有专用传输线路，在流畅度和稳定性方便更优，何况很多还是宽带运营商免费赠送的呢。如果确实有网络机顶盒需求，现在的电视都有很多个HDMI接口，无非就是遥控器切换一下信号源的操作，一点也不冲突，直播节目用IPTV机顶盒，网络机顶盒提供更多的影视资源，都可以为我们和家人带来丰富的影视节目。

千里眼：无线路由器

无线路由器的定义

• 无线路由器是一种带有无线覆盖功能的路由器，用于用户上网。它作为转发器将宽带网络信号通过天线转发给附近的无线网络设备。

无线路由器的功能

1. 无线覆盖：通过天线将宽带网络信号转发给附近的无线网络设备。

2. 接入方式：支持多种接入方式，如专线xDSL/Cable、动态xDSL、PPTP等。

3. 网络管理功能：提供DHCP服务、NAT防火墙、MAC地址过滤、动态域名等功能。

4. 信号范围：一般信号范围为半径50米，部分高端型号可达半径300米。

5. 网络地址转换（NAT）：支持局域网用户的网络连接共享。

6. 虚拟拨号软件：内置简单的虚拟拨号软件，可以存储用户名和密码自动拨号上网。

无线路由器的优势

• 可移动性：用户可以在覆盖范围内自由移动。

• 多设备性：可以同时支持多个设备连接。

• 易于设置：很多无线路由器都支持简易的安装向导，便于用户快速设置。

无线路由器很多家庭都有配置，因为光猫的无线性能有限，经常出现网络拥堵情况，也就是常说的网不好，接上一个无线路由器后，手机上网一下就会流畅许多，外形上会有外置天线和内置天线的产品，其实原则上我们购买的无线路由器只要不是太便宜那种缩水版，功能和性能都明显优于光猫，特别是接入设备多和网络流量大的时候，增加一个无线路由器可以有效缓解网络拥堵情况，只要我们的接入宽带速度够，就能很好的突破光猫的性能瓶颈。

现在无线路由器接口大多数时间都有4-5个以太网口，其中必须一个WAN口，也就是用来接上级光猫，相当于把水管接上主管道，剩下3-4个以太网口都是LAN口，相当于水龙头，想用哪个接哪个，高端的路由器还有USB接口可以提供usb存储和拓展功能；无线路由器很重要的就是芯片和内存大小，决定了无线路由器的性能，当然自己购买的无线路由器还有一点很重要的就是WiFi天线，很多人喜欢看天线数量，实际只能起个参考作用，WiFi版本和天线mimo技术、功放芯片这些都是影响平时无线上网体验的因素。性能好的无线路由器拨号可以很好的解放光猫的负载，让光猫专注光电转换的调制解调，然后把光猫的wifi模块关掉又可以减少光猫的硬件发热，这部分工作也可以让无线路由器干，至于家里有线设备多的，比如电脑主机多的，无线路由器的接口往往会不够用，这时候就该交换机登场。

散财童子：交换机

网络交换机是一种网络设备，主要用于在局域网（LAN）中连接多个设备，并在这些设备之间高效地传输数据。下面是对网络交换机的一些详细介绍：

网络交换机的定义

• 定义：网络交换机是一种扩大网络的器材，能为子网络中提供更多的连接端口，以便连接更多的计算机。

• 工作层级：网络交换机主要工作在数据链路层（OSI七层模型中的第二层），有时也会有支持网络层（第三层）功能的交换机。

工作原理

• 数据帧转发：交换机根据数据帧的头部信息进行转发，有效地隔离了以太网中的冲突域，提升了以太网的性能。

• MAC地址表：交换机中有一个MAC地址表，存放了MAC地址与交换机端口的映射关系。根据数据帧的目的MAC地址，交换机会执行泛洪、转发或丢弃操作。

• 学习能力：交换机能检查进入的帧的源MAC地址，并将其与进入的端口进行映射，然后将这个映射关系存放到MAC地址表中。

交换机的外形一般是一个方形盒子，家用的不用太复杂，根据家里设备情况，最少选8口的，根据目前的网络趋势，2.5G的8口交换机是性价比很高的选择，2.5G不会造成家庭千兆网络的瓶颈，而万兆交换机目前价格还有点高。三室两厅的家庭每个房间可以分到2口左右，链接上级网络占用一个口，8口可以满足大部分家庭，而有线网络又可以很好的弥补无线网络的信号不足。稍微了解一下网络知识，用有线还可以桥接无线路由器提供更好更稳定的无线信号覆盖。

简单的了解家庭里面的各个网络设备的作用后就可以很好的弄懂家里的网络布局

案例一：

网络运营商提供的光猫直接拨号好，然后通过无线路由器拓展无线信号供手机使用，交换机链接光猫分发数据供有线设备使用，ITV机顶盒链接光猫专用接口，光猫承担了DHCP动态ip管理功能，这样的好处是网络结构简单，缺点是光猫仍然有较重的负担，适合家庭联网设备不多的情况，也可以有较好的网络体验。

案例二：

光猫仅仅只用于光电信号转换的调制解调和iptv专线，高性能无线路由器（是千兆网络的优先选择无线路由器以太网口是2.5G的）链接光猫后拨号，这里需要联系运营商光猫改桥接模式并且要把宽带拨号账号和密码弄清楚，然后无线通过WiFi收发信号，家里有线设备多的在无线路由器后面再桥接一个2.5G交换机完成有线网络的拓展，这样压力基本集中在无线路由器，光猫的负载较小，而且目前市面上的无线路由器性能基本都能满足家庭那么十多二十个设备的网络需求，这样优点是网络更流畅，无线更好用，缺点是无线路由器不能买太差的缩水版容易造成网络瓶颈在无线路由器这里。

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