家庭网络设备与拓扑

拓扑

ISP —> 光猫 —> 路由器 —> 家用设备

ISP

internet service provider

运营商，比如中国移动 / 联通 / 电信

ISP的网线首先连接到光猫。网线通常是光纤，利用光的全反射不衰减特性进行传输信号。

光纤的布局通常是FTTH，全称光纤入户，一种光纤布局方式，将光纤直接引入用户的家庭或办公室，不作具体介绍。

光猫

功能：实现光纤内光信号 和 数字信号的相互转换

（高级光猫也会有路由器功能，详细看下面路由器部分）

概念区分：调制解调器

传输介质：

• 调制解调器通常用于通过电话线（DSL调制解调器）或有线电视线（电缆调制解调器）等传统的铜线传输数据
• 光猫使用光纤

技术原理：

• 调制解调器是基于调制解调技术（相关概念：调幅、调频、调相，分别通过调整载波信号的幅度、频率、相位来表示数字信号的变化。解调是逆过程）
• 光猫是基于光电转换技术

路由器

光猫一般再连接一个路由器。

这里需要补充一个前提条件：典型家用路由器一般同时具备了内网IP和公网IP。这个前提条件等价于视频中的将LAN口抽象出一个交换机的操作。

WAN口

WAN = Wide Area Network port

光猫一般连接路由器的WAN口（路由器上颜色独一无二的口），通过这个连接，WAN口获取了公网IP。根据视频内容，两种方式：

1. 路由器通过PPPoE拨号，获取运营商的公网IP
2. 光猫拨号，路由器得到光猫分配的内网IP

Anyway结论是WAN口获取到了公网IP。

LAN口

LAN口连接家庭的其他设备（有线连接）。这里便需要上面提到的：典型家用路由器有内网IP和公网IP。我们需要用到内网IP。

为什么需要路由器的内网IP？

• 管理维护方便
• 网络结构简单：从家庭外看，只看到了路由器
• ipv4不够用

如何获取内网IP？

路由器的内网IP自己设置。一般是192.168.0.1。下图是我家路由器的LAN口IP，可以手动设置

内外转换 — NAT

现在我们路由器有了公网IP和内网IP，需要在二者之间进行转换。

（note：可能存在多个公网IP — 我拉了多个网线；多个内网IP — 多个路由器）

NAT定义：在私有网络（如家庭网络或企业内部网络）和公共网络（如互联网）之间转换 IP 地址。

动机：

1. IPv4不够
2. 隐藏内部网络结构，防火墙

NAT 类型：

• 静态 NAT：手动配置静态映射，将内部 IP 地址与公共 IP 地址进行一对一的映射。适用于需要固定映射的场景。
• 动态 NAT：根据内部设备的使用情况动态分配公共 IP 地址。适用于需要动态分配 IP 地址的场景。
• PAT（端口地址转换）：通过使用不同的端口号来区分内部设备，允许多个内部设备共享单个公共 IP 地址。家庭最常用

注意：NAT允许级联，NAT一次之后再NAT。一层层封装

Host

家庭内连接到网络的设备。手机，iPad，电脑，笔记本

查看IP 命令行：终端输入 ipconfig

获取IP

1. 静态IP
2. DHCP（视频，或者可能另一篇文章）

网关

连接两个不同网络的设备，负责转发数据包。

在家庭网络中，网关通常是路由器的IP地址，用于将内部网络与外部网络（互联网）连接起来。

查看网关地址命令也是 ipconfig ，会发现通常就是路由器的内网IP。

在浏览器输入网关（路由器内网IP），就可以管理家庭内的所有网络设备。

小结

伴随着 ISP —> 光猫 —> 路由器 —> 家用设备 这个拓扑结构，简要解释了其中的细节。

引用：
该封面图片由Юрий Коврижных在Pixabay上发布