路由器、猫到底有什么区别？

路由器和猫分别是做什么的，有什么区别，能不能介绍的通俗易懂？

用户的手机、ipad、电脑使用蜂窝4G/5G无线移动网络，压根不需要什么路由器（Router）可以直接上无线接入网络，从而连接上互联网。电脑可能需要安装一个USB适配器（嵌入SIM卡）。这个USB适配器，其实就是一个4G/5G蜂窝网络的调制解调器（MODEM），MODEM是MOdulation（调制）DEModulation（解调制）的英文缩写，发音与猫近似，故调制解调器（Modem） = 猫。

为何电脑需要Modem？

Modem这个硬件适配器，集成了4G/5G网络的物理层（L1）/链路层(L2)的功能。可以与电脑上的TCP/IP(L3/L4)无缝对接，TCP/IP与安全加密TLS（L5）无缝对接，TLS与应用层http（L7）无缝对接，就形成了一个L7-L6-L5-L4-L3-L2-L1的数据包发送流水线（Send Packet），L1-L2-L3-L4-L5-L6-L7的数据包接收流水线（Receive Packet）。

没有这个硬件适配器，无法在物理层/链路层这两个层面与蜂窝网络沟通，所以这个硬件适配器（猫）是必不可少的。

电脑的Wi-Fi适配器可以与蜂窝网络的4G/5G沟通吗？

不能，完全不同的物理层/链路层协议，鸡同鸭讲。

再回到固网的接入网，即电脑通过有线连入运营商的接入网络。网线的一端接入用户电脑，另一端接入运营商的交换机，是不是就可以上网了？

还不能，用户电脑还需要IP地址、网络掩码、网关、DNS服务器这些上网参数。

聪明的读者会说，这个简单啊，只要运营商使用DHCP服务器给电脑分配以上上网参数即可。

可是问题来了，运营商如何知道IP地址是哪个用户在使用，用了多久，流量是多少，月底要生成账单的，DHCP服务无法提供。

运营商使用了PPPoE这个协议，来完成以上的所有的功能。

所以，只要用户电脑上安装一个PPPoE客户端，运营商由PPPoE服务器端。每次用户上网，只要启动PPPoE客户端，与PPPoE服务器建立连接，输入用户名/密码，成功获得IP地址上网参数就可以上网了。

到目前为止，和猫（适配器）没有半毛钱关系，对吗？

是的，用户并不一定要使用什么猫才能上网。

可是，网线的有效传输距离有限（100米），这个很好解决，只要将交换机放入居民楼里可以有效解决以上难题。

一个潜在的大问题没有解决，用户的上行带宽、下行的带宽如何定制成用户流量套餐？

使用传统的以太网技术，并不是非常易于实现。于是业界开发了一个新的物理层/链路层技术，即EPON/GPON（Ethernet passive optical network）,物理层使用光纤传输，上下行甚至可以共享一根光纤，使用不同的波长区分上行数据、下行数据。

同一个楼栋用户家的光纤可以继续融合成一根光纤，再接入交换机，可以大大减少光纤的使用量。

既然多用户的光纤最后融合成一根光纤，自然要使用一种复用技术/解复用技术将它们分离。EPON在分离上行/下行数据时，使用的是频分（波长）FDMA技术。而在分离不同的用户数据时，采用时分复用TDMA技术，即用户上行的数据，由运营商分配时间Slot，分配的时间越多，带宽越高。下行的数据，采用FIFO队列发送，用户设备会收到共享光纤其它用户的数据包，凡是目的MAC≠self全部不接收，否则接收。

用户的电脑能使用网线能连入运营商的EPON/GPON光纤网络吗？

很显然不行，因为网线接口与光纤接口无法对接。

用户需要一个适配器，一个物理接口是光纤接口(L1)，用于接入EPON/GPON光纤网络。另外一个接口是以太网接口，用于接入用户电脑的网口。

这个适配器还需要提供EPON/GPON网络的链路层（L2）软件功能，这个硬件适配器的名字就是光猫，简称猫。

还有一个问题没有解决，如果光猫只有一个网口，是不是只能同时连入一台电脑？

是的，所以光猫又在硬件上多开发了几个网口（通常4个），可以同时连入4台电脑。

新问题又涌现了，PPPoE客户端只能申请一个IP地址，这里一下子出现了4台电脑，这一个IP地址给谁用？还是每台电脑都有一个PPPoE客户端，各自申请一个IP地址用，互不干扰？

很显然，这家需要4个账户，月租费 * 4，想必没有哪家会愿意这么用。

运营商早把解决方案想好了，PPPoE客户端嵌入在光猫里，由光猫来PPPoE拨号，分配的IP地址留给光猫的WAN口（光口）使用。4个网口（LAN口）放在另外一个广播域，使用DHCP Server给电脑分配私网IP，如192.168.x.x/24。

众所周知，私网的packet是无法接入互联网的，光猫只要将LAN口的IP地址，地址转换NAT成WAN口的IP地址即可。

还有一个小问题，手机没有网口，只有wi-fi接口，如何连入EPON/GPON光纤网络?

只要光猫嵌入Wi-Fi无线功能即可。

既然光猫什么都行，为何还要有无线路由器这个存在？

因为运营商免费配送的光猫无线功能通常较弱，客厅里覆盖一下没问题，隔着1-2墙信号可能就弱的不行。此时需要更多的无线覆盖，就需要从光猫的LAN口拉出一根网线，连接无线路由器，由无线路由器的Wi-Fi接口完成更大面积的覆盖。

最后，光猫的桥接模式（Bridging）和路由（Routing）模式如何区分？

PPPoE拨号由光猫来完成，分配的IP地址由光猫的WAN口使用，路由模式。

PPPoE拨号不是由光猫完成，而是由无线路由器或者电脑来完成，分配的IP地址由无线路由器或者电脑使用，桥接模式。

原文始发于微信公众号（车小胖谈网络）：路由器、猫到底有什么区别？