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为什么宽带账号分路由模式和桥接模式?

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整理:曲靖长城宽带客服电话

小朋友喜欢吃意大利面。有一次坐飞机问道,飞机上的餐食为何还要有米饭?


爸爸喜欢吃米饭啊!

小朋友继续问道,为何坐在最前面的人坐下就有饮料喝?


因为,他们是土豪。。。




宽带接入作为一项进入千家万户的服务,为了满足用户不同的应用需求,所以会提供多样化的接入模式。

需要纠正问题里的表述不够准确的地方。

宽带账号,“用户名/密码”的组合,在PPPoE拨号时,需要拿着“用户名/密码”出示给PPPoE服务器看,以示合法的用户。所以,宽带账户本身并不区分“路由模式”、“桥接模式”,仅仅用户认证时使用。

用户的宽带接入是“路由模式”、还是“桥接模式”,通常是由小黑/白盒来决定的。

光猫(FiberModem)

小黑/白盒,就是电信公司送的光猫。之所以叫光猫,是因为外部的接入线是光纤。如下图的最右边的端口,连着白线,白线里就是光纤。



早在10年前,光纤还没有到户时,用户通常使用电话线上网,此时宽带接入有一个英文名字:ADSL。

下图中最左侧的接入线,就是电话线,连接着电信公司的电话交换机。

中间的网线用于连接用户的电脑,如果用户有多台电脑都要上网,那么网线就连接在交换机上,用户的电脑再连接到交换机上。

这个小盒子就叫“猫”。



“猫”的由来

Modem这个英文单词,是由两个单词“Module”、“De-Module”加黑部分复合而成。

Module,调制,将用户网线上的数字信号,转换成电话线上可以传输的模拟信号。


De-Module,解调制,将电话线上接收到的模拟信号,转换成用户网线上的数字信号。

这两个功能是放在一起,就是Modem,意译成中文“调制解调器”。但调制解调器一词太过专业,而其音译“猫”却朗朗上口而流行起来。

介绍完以上背景知识,再来看看宽带接入需要解决哪些问题。

方案一:电脑软件PPPoE拨号

猫、无线路由器、电脑、电话线、网线统统连接好,如下图所示:




用户的电脑就可以上网了吗?

当然不可以了!这些硬件设备及其连接线,仅仅解决了OSI参考模型的物理层(一层)、数据链路层(二层),网络层还没有解决呢!

用户要上网,需要一个全球IP,这个全球IP哪里来呢?用户自然没有,那谁有呢?

当然是电信运营商!需要向运营商临时租用一个全球IP,才可以上网。

如何临时租用?给电信的客服打个电话、或者发个短消息租用的吗?

不需要!

电脑软件自动给运营商的服务器发出租用全球IP请求,这个软件的名字叫“PPPoE拨号客户端”。如下图所示:


凡是在电脑上使用过“PPPoE拨号客户端”的读者,对这个界面再熟悉不过了吧!

电信公司的“PPPoE服务器”,尽管是跑在电脑上的程序。但被程序员赋予了一些简单的智能。如同客服人员一样,会问“PPPoE拨号客户端”一个简单问题:“你是谁”?

身份认证

“PPPoE拨号客户端”会把用户输入的“用户名/密码”告诉客服人员,客服人员查询数据库,身份验证成功。

全球IP租用

客服人员就临时租给“PPPoE拨号客户端”一个“全球IP”。 并开始计时,以生成账单,月底让客户支付租用费,这就是宽带的上网费。

“PPPoE拨号客户端”屁颠屁颠将这个好消息告诉TCP/IP协议栈,并通知TCP/IP协议栈为自己创建一个虚拟(软件)接口,将租用的全球IP绑定在该虚拟接口上。

至此,OSI参考模型的网络层(三层)就位。用户就可以在互联网上冲浪了。。。

在方案一中,猫所扮演的角色,仅仅是一个调制解调器!即信号的转换工作,这部分工作,称之为“桥接”(Bridge)功能,或“桥接模式”(Bridge Mode)。

何谓桥接(Bridge)?

只改变信号的形式,但不改变信号的内容,此谓“桥接”!

用户突然发现,电脑软件“PPPoE拨号客户端”拨号,只有一台电脑可以上网,家里其它电脑就无法上网了,其它的无线终端如手机、iPad也无法上网,怎么办呢?

方案二:无线路由器PPPoE拨号

中间带两根天线为无线路由器,它的体内也安装有“PPPoE拨号客户端”。由它来拨号,拨号过程与电脑软件拨号是一样的。唯一的区别是,租用的全球IP被无线路由器使用,并绑定在无线路由器的虚拟接口上。

全球IP被无线路由器使用了,电脑们傻了、手机们也傻了,咱们怎么上网呢?


无线路由器悠悠地说,莫急,孩子们,连在LAN口上的电脑们,会通过DHCP协议自动获取我给你们分配的私有IP地址。

使用无线的孩子们,一样也可以通过802.11获取我给你们分配的私有IP地址。

孩子们又傻了,私有IP能上网吗?


无线路由器胸有成竹地说,我会将你们的私有IP,转换成我的公网IP的,就可以上网了,IP地址的转换工作叫NAT。

孩子们顿时安静了,快乐地上网冲浪。。。


在方案二中,猫所扮演的角色,依然是“桥接”(Bridge)功能,或“桥接模式”(Bridge Mode)。

方案三:“猫”来PPPoE拨号

拨号原理与方案一、二雷同。区别是,租用的全球IP被猫使用,并绑定在猫的虚拟接口上。

这次该无线路由器傻了,全球IP被臭小猫霸占着,让老汉如何带着孩子们上网?

猫也不慌不忙地说,你急个P啊,我和你一样的套路,也是给你WAN口自动分配私有IP,也会将你私有IP报文,转换成全球IP报文。

另外,我的无线信号比较弱,为了让孩子们有更好地网速体验,我把我的无线已经关闭了。麻烦你给孩子们提供无线上网的功能。

在方案三里,无线路由器的WAN口、LAN口全部使用私有IP,全球IP被猫使用。

与方案二相比,多了一次NAT转换。无线路由器做了一次NAT,猫又做了一次NAT。

在方案三里,猫所提供的功能,就是“路由功能”,或者“路由模式”。

何谓路由(Routing)?

路由功能,会修改信号的内容,修改IP报文数据链路层的协议头。

三种方案都可以上网,最大的区别是,由谁来进行PPPoE拨号。

归纳

问题应该表述为“为何光猫/猫可以工作在路由模式和桥接模式”?这里讨论的桥接、路由,都是针对光猫/猫而言。

区分桥接与路由其实很简单:

如果猫来PPPoE拨号,租用的全球IP驻扎在猫上,就是路由模式。

如果猫没有PPPoE拨号,租用的全球IP没有驻扎在猫上,就是桥接模式。

无论桥接模式、还是路由模式,对于运营商来说没有任何区别,运营商看到还是由PPPoE封装好的IP报文。

原创: 车小胖谈网络