今天我們來看看家庭網絡硬件：各個部分的作用、何時需要它們以及如何最好地部署它們。繼續閱讀以更清楚地了解優化家庭網絡所需的內容。

什么時候需要開關？樞紐？路由器具體是做什么的？如果您只有一臺計算機，是否需要路由器？網絡技術可能是一個相當晦澀的研究領域，但只要掌握正確的術語和設備如何在家庭網絡上運行的一般概述，您就可以放心地部署網絡。

通過網絡圖了解家庭網絡

與其從網絡術語的詞匯表開始，在這個過程中用沒有簡單參考點的技術術語來攻擊你，不如讓我們直接看網絡圖。這是可用的最簡單的網絡配置：直接連接到調制解調器的計算機，而調制解調器又通過電話線/電纜/光纖上行鏈路連接到個人的互聯網服務提供商。

沒有比這種安排更簡單的了，但是這種超簡單的設置是有代價的。該用戶無法使用Wi-Fi設備訪問互聯網(因此無法使用智能手機、平板電腦或其他無線設備)，并且他們失去了在其計算機和更大的互聯網之間使用路由器的好處。我們來介紹一下路由器，并強調一下使用路由器的好處。在下圖中，我們向網絡引入了兩個元素：一個無線路由器和一臺通過無線連接連接到網絡的筆記本電腦。

什么時候應該使用路由器？考慮到家用路由器的低成本和在你的網絡上安裝一個的好處，你應該總是使用路由器(它幾乎總是包括防火墻功能)。

家用路由器實際上是三個網絡組件的組合：路由器、防火墻和交換機。在商業環境中，這三個硬件是分開的，但是消費者路由器幾乎總是路由和交換組件的組合，并且為了更好的措施還添加了防火墻。首先讓我們看看路由器功能是做什么的。

在最基本的層面上，路由器將兩個網絡連接在一起，一個是您家中的網絡(無論大小)，另一個是您家外面的網絡(在這種情況下，是互聯網)。ISP為您提供的寬帶調制解調器僅適用于將單臺計算機連接到互聯網，通常不包括任何路由或交換功能。路由器執行以下功能:

• IP共享：您的ISP為您分配一個IP地址。如果你有一臺臺式機、一臺筆記本電腦、一個電視媒體盒和一臺iPad，那么一個IP地址顯然不夠用。路由器管理這些多重連接，并確保正確的信息包到達正確的地方。如果沒有這個功能，臺式機上的人和筆記本電腦上的人就無法同時瀏覽網頁，因為無法區分哪臺計算機在請求什么。
• 網絡地址轉換(NAT)：與IP共享功能相關，NAT修改進出網絡的信息包中的報頭，以便將它們路由到正確的設備。可以把NAT想象成路由器中一個非常有用的接待員，它確切地知道每個傳入/傳出的包應該去哪里，并相應地給它們打上部門的標記。
• 動態主機配置：如果沒有DHCP，您將不得不手動配置并將所有主機添加到您的網絡中。這意味著每當一臺新的計算機進入網絡，你必須手動分配它一個網絡地址。DHCP會自動為您完成這項工作，因此當您將XBOX接入路由器、您的朋友接入您的無線網絡或者您添加一臺新電腦時，無需人工干預即可分配一個地址。
• 防火墻：路由器以多種方式充當基本防火墻，包括自動拒絕不屬于網絡內計算機與外部世界之間正在進行的交換的傳入數據。例如，如果你從Pandora請求一個音樂流，你的路由器會說，“我們在等你，進來吧”，數據流就會被定向到發出請求的設備。另一方面，如果突然爆發的端口探測來自一個未知的地址，你的路由器就像一個保鏢，拒絕請求，有效地偽裝你的計算機。即使對于一個只有一臺電腦的用戶來說，一個簡單的50美元的路由器僅僅是為了防火墻的功能也是值得的。

除了上面概述的內部到外部網絡功能外，家庭路由器還充當網絡交換機。網絡交換機是一種硬件，可促進內部網絡上計算機之間的通信。如果沒有切換功能，設備可以通過路由器與更大的互聯網通信，但不能相互通信——通過網絡將 MP3 從筆記本電腦復制到臺式機這樣簡單的事情是不可能的。

大多數路由器都有四個以太網端口，允許您插入四個設備并讓它們通過開關功能進行通信。如果您需要四個以上的以太網連接，則需要升級到具有更大端口組的路由器（這是一個相當昂貴的提議，通常只會為您提供多達八個端口），或者您可以選擇一個專用交換機。注意：僅當硬線連接的物理端口用完時才需要升級。如果您只有一臺計算機和一臺聯網打印機插入您的四端口路由器（并且網絡上的所有其他內容都是基于 Wi-Fi），則無需升級以獲得物理端口。也就是說，讓我們看一下具有專用交換機的網絡。

盡管絕大多數家庭路由器的四端口限制對于大多數家庭用戶來說已經綽綽有余，但在過去的 10 年里，家庭中可聯網設備的數量已經顯著增加。將多臺計算機、多臺游戲機、媒體中心、打印機、文件服務器等都連接到以太網 LAN 的情況并不少見（而您可能會將 Wii 放在 Wi-Fi 網絡上，例如專用視頻流和媒體服務器訪問，最好有硬線連接）。一旦達到設備飽和度，就需要添加一個具有 8 個、16 個或更多端口的交換機，以正確支持您不斷增長的家庭網絡。

作為一個題外話，歷史上人們經常依賴集線器，因為它們比昂貴的開關便宜得多。集線器是一種簡單的網絡設備，它不檢查或管理通過它的任何流量——它是一種“啞”網絡設備——相比之下，交換機實際上與數據包交互并主動引導它們。由于集線器沒有管理組件，因此包之間經常發生沖突，從而導致整體性能下降。集線器有許多技術上的缺點，你可以在這里讀到。

在過去的10年里，消費者級網絡交換機的價格急劇下降，以至于很少有集線器被生產出來(最大的消費者級集線器制造商之一Netgear甚至不再生產集線器了)。由于網絡集線器的缺點和高質量的消費級網絡交換機的低價格，我們不建議使用集線器。當你可以花25美元買到一個非常好的高速8端口交換機時，就沒有理由在家庭網絡上使用過時的集線器了——如果你好奇為什么網絡管理員會部署集線器，你可以在這里閱讀。

回到交換機的話題：交換機是增加家庭網絡規模的一種極好的、廉價的方法。如果你的路由器后面的4個端口超出了你的容量，你能做的最簡單的事情就是購買一個端口數量適當的交換機來擴展你的網絡。把設備從路由器上拔下來，把所有設備都插到交換機上，然后再把交換機插到路由器上。

注意：交換機絕對沒有路由功能，不能代替路由器。你的路由器很可能內置了一個四端口交換機，但這并不意味著你新的八端口專用交換機可以取代你的路由器——你仍然需要路由器在調制解調器和交換機之間進行協調。

解碼網絡速度標志

現在您已經清楚地了解了網絡應該如何進行物理配置，讓我們來談談網絡速度。我們感興趣的主要有兩個名稱：以太網和 Wi-Fi。我們先來看看以太網。

以太網連接速度以10BASE為單位。最初的以太網協議現在已有30年的歷史，最大速度為10 Mbit/s。1995年推出的快速以太網將速度提高到100 Mbit/s。千兆以太網在1998年推出，但直到最近才在消費者市場上獲得很大的吸引力。顧名思義，千兆位以太網能夠達到1000 Mbit/s。您通常會在networking gear及其包裝上看到這些名稱，如10/100或10/100/1000，表明該設備與哪個以太網版本兼容。

為了充分利用最大速度，傳輸鏈中的所有設備都需要達到或超過您想要的額定速度。例如，假設您在地下室有一臺安裝了千兆以太網卡的媒體服務器，在客廳有一臺安裝了千兆以太網卡的媒體控制臺，但您使用10/100交換機將這兩臺設備連接在一起。這兩種設備都將受到交換機上100 Mbit/s上限的限制。在這種情況下，升級交換機將大大提高您的網絡性能。

除了通過家庭網絡傳輸大文件和流式高清視頻內容之外，幾乎沒有必要外出將所有設備升級到千兆位。如果您的主要計算機網絡使用包括瀏覽網頁和輕型文件傳輸10/100是非常令人滿意的。

了解Wi-Fi速度

Wi-Fi速度是用字母而不是數字來表示的。與我們在以太網中發現的將數字轉換為網絡速度的簡單方法不同，Wi-Fi名稱實際上是指IEEE 802.11網絡標準的草案版本，該標準規定了Wi-Fi協議的參數。

• 802.11b 是第一個被消費者廣泛采用的版本。 802.11b 設備的最大傳輸速度為 11 Mbit/s，但速度很大程度上取決于信號強度和質量——實際上用戶應該期望 1-5 Mbit/s。使用 802.11b 的設備會受到嬰兒監視器、藍牙設備、無繩電話和其他 2.4GHz 頻段設備的干擾。
• 802.11g 是下一個主要的消費升級，將最大傳輸速度提高到 54 Mbit/s（考慮到糾錯和信號強度，實際上約為 22 Mbit/s）。 802.11g 遭受與 802.11b 相同的 2.4GHz 頻段干擾。
• 802.11n 是對 Wi-Fi 標準的重大升級——設備使用多輸入多輸出天線 (MIMO) 在 2.4GHz 和相對空閑的 5GHz 頻段上運行。 802.11n 的理論最大值為 300 Mbit/s，但考慮到糾錯和不太理想的條件，您可以預期 100-150 Mbit/s 范圍內的速度。
• 802.11ac 是一個巨大的升級，它帶來了更寬的頻道（80 或 160 MHz 與 40 MHz）、更多的空間流（最多 8 個）和諸如波束成形之類的東西，它可以將波直接發送到您的設備，而不是四處彈跳，使事情變得快多了。快多少？有一些模型可以每秒處理 1 GB。它非常快。

與以太網一樣，Wi-Fi 速度受到直接網絡中最薄弱的鏈路的限制。如果您有一個支持 802.11n 的 Wi-Fi 路由器，但您的上網本只有一個支持 802.11g 的 Wi-Fi 模塊，那么您將在 802.11g 速度下達到最高速度。

除了速度限制之外，還有一個非常緊迫的原因要放棄最古老的流行 Wi-Fi 協議 802.11b。您必須在網絡中的每臺設備上使用相同級別的加密，并且 802.11b 設備可用的加密方案很弱并且已被破壞（例如，WEP 加密可能會在幾分鐘內被技術中等的孩子破壞）升級您的 Wi-Fi 路由器和無線設備可讓您升級無線加密并享受更快的速度。

與以太網一樣，升級到最高速度（在本例中為 802.11n）最適合人們移動大文件和流式傳輸高清視頻。升級到 802.11n 對您的網絡瀏覽速度的影響可以忽略不計，但會對您在家中無線傳輸高清內容的能力產生巨大影響。

至此，您已經掌握了家庭網絡的布局方式，并且了解了網絡速度的含義以及它們對您和您的網絡的影響。是時候升級您的交換機，推出一些新的Wi-Fi帶寬，并享受更優化的家庭網絡了。