2020 生活手册系列：家用网络配置与选购指南

最近有好多朋友找我咨询该买什么路由，每次都需要花很长的时间去解释原理和了解需求，于是便写了这篇文章。本文将从基本原理层面带你去理解，该怎样去选购和部署家用网络设备。

基础元器件

首先我们需要了解，在 2020 年，搭起一个可以上网的家庭无线网络最少需要哪些「元器件」。

光电转换信号调制器：即猫 Modem，现在都是光纤入户所以都是光猫，如果还是网线入户则不需要。
拨号器：即 PPPoE 或 DHCP 客户端，通常网络运营商需要使用用户名和密码进行 PPPoE 虚拟拨号，其核心作用是用户鉴权。
NAT 网关：运营商只会给每个用户提供一个外网 IP，而我们现在早已不止一个设备需要联网，所以需要通过 NAT 的方式建立一个新的子网，让子网中的所有设备共享这个外网 IP。
DHCP 服务器：让子网中的设备能够自动获取到 IP、子网掩码、路由地址、DNS 地址等信息，免去手动配置的麻烦。
交换机：让多个有线设备可以接入到子网中。
Access Point (AP)：无线热点，让 Wi-Fi 设备能够接入到该子网中。

以上就是所需要的最少的 6 个基础元件，然而事实上，每个元件不一定都是一个独立的硬件。通常大众所说的「无线路由」，是包含了上述 2-6 五个组件的结合体，而现在运营商配置的光猫，为了简化用户配置，则是包含了全部六个组件的巨无霸。（后文中所提到的路由均指一般大众所说的无线路由，非真正意义上的路由）

注：路由通常提供四个 LAN 口，其实就是一个集成的五口交换机，其中一口直连了内部芯片。

对于企业级设备，一方面是为了稳定性，另一方面为了灵活扩展和配置，~~当然也可能是为了坑更多钱~~，这些元件大都是由不同硬件分开承载的。以 Ubiquiti 家的 UniFi 产品线为例：

UniFi Security Gateway 提供元器件 2、3、4。
各种型号的 Switch 提供元器件 5。（废话）
各项型号的 AP 提供元器件 6。（又是废话）

另外对于企业级设备，设备通常不提供家用设备上常见的网页管理界面，需要用单独的控制器进行配置。对于 UniFi，可以购买 UniFi Cloud Key 硬件作为独立的控制器，也可以使用一般电脑运行 UniFi Controller 软件作为控制器。

最后还需要知道的一个基础点是，网络性能由木桶原理决定，整个网络中的短板决定了最终的网络性能。

了解了这些基本概念，我们可以来看看有哪些组网方式。

组网方式

方式 1：仅光猫

光猫提供：1-7 所有功能

运营商所提供的光猫，其性能应该能够满足你的最大带宽，如果确认不能满足，可以联系运营商上门测试并更换光猫。

通常我们对光猫不满意的点有两个：无线信号太差、可调整的设置太少。这时一般人的解决方法是：重金购买一个「好的」无线路由插上去。

方式 2：光猫（路由模式）+ 无线路由（路由模式）

光猫提供元器件：1、2、3、4、5
无线路由提供元器件：2、3、4、5、6

我认识的绝大多数非专业朋友都采用了这种方式组网，但这种模式非常的不科学。光猫已经作为路由建立了一个子网，而插上的无线路由又再次建立了一个新的子网，至少会导致以下问题：

性能损耗，白白多进行了一次 NAT 地址转换，但是由于这部分性能损耗不是叠加的，所以一般实际使用中倒也无感知。
两个子网间的设备广播包无法互通，导致 AirPlay 等功能无法使用。
二层子网下的设备无法使用 UPnP 或其他类似机制在公网 IP 上暴露端口，会影响 BT 下载和游戏设备联机。

方式 3：光猫（路由模式）+ 无线路由（AP 模式）

光猫提供元器件：1、2、3、4、5
无线路由提供元器件：5、6

部分无线路由提供 AP 模式选项，AP 模式其实就是关闭元器件 2、3、4 的功能，只提供 5 和 6 的功能，同时将 WAN 口和 LAN 口在软件层面进行桥接。

对于没有 AP 模式的无线路由，在管理页面中关闭 DHCP 服务，然后只使用 LAN 口，效果等同于 AP 模式。

这种组网方式下，由于没有产生新的子网，不存在上面提到的问题。但是这种使用方法浪费了重金购买的路由器的大部分功能，有点浪费。

方式 4：光猫（桥接模式）+ 无线路由（路由模式）

光猫提供元器件：1
无线路由提供元器件：2、3、4、5、6

正统的组网方式，只有这样才能发挥重金购买的路由的全部功能。问题在于，修改光猫的工作模式并非一件简单的事情。你可以：

联系运营商的工作人员帮你修改，师傅可能不愿意配合，需要费一番口舌。
搜索自己光猫型号的超级管理员密码，自行进入超管页面修改。由于光猫型号繁多有可能搜不到。

方式 5：光猫（桥接模式）+ 企业级路由 + 交换机 + AP

光猫提供元器件：1
路由提供元器件：2、3、4
交换机提供元器件：5
AP 提供元器件：6

企业级组网方式，核心在于将原无线路由所承载的多项功能，拆解为不同硬件去实现，以提高稳定性和可扩展性，主要适用于单个 AP 无法完全覆盖的场景。不过对于最求极致稳定的单 AP 用户也适用。

其实企业级组网也可以配置成方式 2 的双网关，但这种做法也太业余了，就不单独列为一种方式了。

其他变体

Mesh

现在流行的 Mesh 无线路由，本质上是一个传统无线路由加上多个 AP，且路由和 AP 间靠特殊频道的无线连接。组网方式和上述的方式 2/3/4 本质上是一样的。

设备选购经验

说完了一些客观上的基本知识，以下是我个人对家庭网络设备选购的一些观点：

我对于网络设备的核心诉求是：稳定且性能足够。我非常不喜欢那种塞入了无数功能的家庭路由产品，一方面来说，功能的繁多必定导致稳定性的下降，其系统架构根本无法承载这么多复杂的功能，任何一个功能出现问题都有可能把整个系统拖死。
另一方面，也没必要在这么一个单一硬件上去折腾这么多功能性应用，几乎所有附加功能都可以放在一个树莓派上单独实现，树莓派不仅便宜而且具备完整的 Linux 环境，折腾起来既方便又稳定，缺点是没有集成化的管理界面。
预算更充足的话可选择群辉或者其他 NAS，提供更完备的功能和管理界面。特别想折腾的用户可直接买家庭服务器做虚拟化。（多说一句，家庭服务器的选购核心考察点应为：静音，现在合适的选项大概只有 HPE ProLiant MicroServer Gen10 Plus）
尽量选择拥有企业级产品线的专业厂商，企业级用户对问题更敏感，一旦发现问题会很快和厂商反馈并得到改进，同时厂商对于稳定性问题也会更加谨慎，即使你不打算购买企业级设备，这些经验也会被厂商用在家庭设备线的研发中。
先了解自己的需求和整个系统中的短板后再做选择，比如如果你是百兆宽带，那么整个网络的短板几乎只可能是无线信号覆盖问题。如果日常需求只是看看在线视频，那么随便任何一种组网方式都可以满足。

网络问题排查方法

一般家庭网络会遇到三种问题：

稳定性差，表现为莫名其妙的断网，通常是某个设备崩溃重启导致的，可以查看各个设备的管理后台日志寻找线索。
延迟高，通常为 Wi-Fi 信号弱导致的，可通过在不同位置进行 ping 确认，解决方式是换 AP 或者加 AP。
跑不满带宽，需要分环节逐个测试：
- 内网测试，在有线网络中找一个设备运行 iperf3，与另一个有线网络设备间进行测试，速度应达到 900Mbps 以上。如果只有 100Mbps 左右，说明有线网络协商在了百兆模式，可能的原因有：
  1. 设备只支持百兆，请查看设备的参数说明确认，2020 年了百兆设备可以丢了。
  2. 有线面板问题，由于百兆下只需要双绞线 8 根中的 4 根线即可工作，装修师傅可能偷懒只接了 4 根，或者由于没有独立电话线，用了网线中的两根去替代。需要拆开面板或用测通器确认。
  3. 网线质量问题，通常只有长距离且质量非常差才会导致千兆协商失败。
- 如果已确认内网设备可到千兆，下一步应该先在有线设备上测试外网网速，国内最准确的测试方式大概是用迅雷下载热门资源（比如 Windows 的 ISO）。如果有线网上都达不到套餐带宽，那么问题可能是自购路由的性能不足或光猫问题，直连光猫有线网口再次测试即可确认。
- 最后测试无线网络带宽，由于 2.4G 频段干扰过于严重，现在对于手机和电脑等高性能设备应该仅使用 5G 频段网络，测试方式为在有线网络设备上运行 iperf3，和无线网络设备间进行测试，测试结果在 400Mbps 以上即为正常水平。

TL;NR 你就说该怎么买

如果户型面积不大，运营商光猫 Wi-Fi 已足以覆盖，且没有 BT 或其他高级网络特性需求，直接用运营商光猫。
如果户型面积略大，觉得光猫 Wi-Fi 不够劲，可购买企业级 AP 或者家用路由改为 AP 模式后接入光猫子网，并关闭光猫自带 Wi-Fi 以避免干扰。
- 若选择家用路由作为 AP 建议选择大牌的弱功能性产品（如 TP-Link）。
- 企业级 AP 由于要考虑多 AP 干扰问题通常信号不会做的很强，如果准备用一个 AP 全覆盖，需要购买为长距离设计的型号，如 UAP-AC-LR。
如果户型面积很大，且尚未装修或者预埋了充足的网线，建议以方式 5 进行企业级部署，安装多个 AP 全覆盖。
如果户型面积很大，但没有预留有线线路，可以考虑使用 Mesh AP 扩展信号覆盖。
如果是发烧友且预算充足，想把一切都理顺，建议以方式 5 进行企业级部署，面积不大配合单个长距离 AP 即可。