初识路由器
本文示例路由器 ASUS RT-AC86U AC2900
路由器的内部组成
路由器主要分为有线路由器（主要商用）和无线路由器（含有线功能），目前国内家用市场主流的基本是千兆无线路由器，包含有线功能。
路由器本质上和个人PC一样，只不过它的的主要功能是提供路由转发和WiFi信号，主要由CPU，Switch，WiFi芯片，FEM构成，还有就是RAM和flash
路由器的按键
如上图所示，常用的按键都有
- WPS按钮功能主要是针对支持WPS功能的手机实现一键免密关联
- 重置按钮用来将路由器恢复出厂设置，在忘记登录密码或者无线密码时很有用
- WAN口是整个路由器网络的对外接口，一般都是接运营商预留的网线或者接在光猫的网口后面，所有通信数据均从这个口发往外网。
- 4个LAN口主要用来有线上网，通过网线接电脑有线网卡，相对无线WIFI来讲，有线更稳定，所以一些高稳定、低延时需求的使用场景依然推荐有线连接（电脑游戏，监控摄像头，电视）
路由器的基本工作原理
路由器本质上是一种网关，是互联网的一个结点设备。实现的功能是对不同网络之间的数据包进行存储和分组转发。简单来说，大家可以把路由器理解为网络分发工具。
除了分发工具，还有一个名词大家应该也比较熟悉。学名Modem，一般称之为猫。Modem的本质是调制解调器，转换数字信号和模拟信号。
网络通过光纤等方式入户，在Modem处完成信号转换，由Modem传输到路由器上进行无线/有线网络分发。
如上图所示，光纤通过光猫入户，路由器的WAN口通过网线连接到了光猫上，这个时候路由器本身就是可以连接网络。电脑通过路由器的LAN口进行有线网络连接，笔记本电脑则是通过连接WIFI进行无线网络连接。
WAN口和LAN口
名词解释
- WAN (Wide Area Network)，广域网，通俗讲就是和Modem连接的网线口。
- LAN （Local Area Network)，局域网，路由和用户之间网线口（比如连接电视/电脑）。
百兆网口&千兆网口
这个时候选择一个路由器的比较重要的知识点出现了，百兆网口&千兆网口*
如果路由器的WAN口和LAN口都是百兆的话，理论传输速率会被限制在100Mbps，折合下来峰值不超过12.5MB/S，考虑到干扰衰减等情况，实际速率会更低。（计算方式见文末补充说明）
目前市面上也确实有打着2100M路由器的口号，而网口都是百兆的产品，大家还是要自己擦亮眼睛，能选择千兆网口还是尽量选择千兆网口，毕竟以后带宽肯定会变得越来越大。
理论峰值速率&实际速率
这个时候我们的第二个知识点就来了，理论峰值速率和实际速率。
目前市面上的路由器，动辄1200M，2100M，2900M，上面列出来的速率都是理论峰值速率，是在理想状态下才能达到的速率，有的甚至还是列的速率总和。
数字解释
我们用本文示例的路由器举例 ASUS RT-AC86U AC2900
中文名称是 RT-AC86U 2900M 双频无线路由器，也就是对应上面的2900M。首先我们看一下官网的说明
第一眼看到无线速率是2900M=750M+2167M。意思是，这个路由器可以发射两个频段的无线信号：2.4GHz和5GHz，两者独立，前者最高速率是750M，后者最高速率是2167M，一般说总速率就是两个相加凑个整数就是2900M。如果是三频路由器，就是三个速率相加。可以看到2900M前缀是AC，意思是wifi5路由器，按照802.11ac协议。如果前缀是AX，就是wifi6路由器，按照802.11ax协议。
接下来我们来说750M和2167M这两个速率是怎么来的，它跟协议、调制方式和天线数量有关。而且强调的是，这里的速率都是理论值，协议的上限，需要CPU，RAM等计算资源无穷时可以达到的值。
首先，对于wifi5中，2.4G的协议用的是802.11n，只有5G用的才是802.11ac协议；而wifi6对2.4G和5G都做了更新，因此两者都是802.11ax协议。上面这台路由器是wifi5，所以我们先来看2.4G的速率750M的得来。802.11n用的HT PHY规范做调制[1]，见下图
注意红色标出的值，这是「一根天线在802.11n下64-QAM编码时最高速率150M」。看一下AC86U路由器中，2.4GHz的天线是3根（参数表最后一项），那么最高速率就是150M*3=450M，跟参数表「数据传输率」一项中「802.11n：可达450M」一致。
但是前面不是标称750M吗？怎么只有450M了，这是因为华硕自己搞了一个更高的调制方式1024-QAM，把单根天线的速率提高到了250M，三根就是750M，但是这个不在802.11n的标准协议中，因此不能保证手机电脑等终端设备支持。事实上大多数手机电脑都不支持，所以这个750M只是一个噱头了，真正用的时候，除非终端支持1024-QAM，否则理论上限是450M。
5GHz也是同样的计算方法，查表看802.11ac（用VHT规范）的单根天线最高速率：
上述路由器在5G频段最高支持80MHz的带宽，那么红色标出的值是「一根天线在802.11ac下256-QAM编码和80MHz带宽时最高速率433.3M」。注意到路由器5G频段有4根天线，因此最高速率是433.3M*4=1733.2M。这个和路由器参数表「数据传输率」一项中「802.11ac：可达1734M」一致。同样的，这里华硕也在标准802.11ac协议外搞了一个1024-QAM编码，把5G频段最高速率提升到了2167M，这同样需要终端的支持！
另外，补充一点：上述的最高速率都是所有天线同时用上时的速率，但是一般终端设备并没有那么多天线，比如一般电脑是3根天线，手机是2根天线，智能Iot设备是1根天线。那么当手机连上路由器的5G频段时，它最多跟2根天线交换数据，也就是手机最高速率是433.3M*2=866.4M。与此同时，由于路由器有4根5G频段天线，那么它能同时跟两个手机进行数据通信，从而达到满血性能。
协商速率&周围无线电干扰
在宽带速率已经确定了的情况下，路由器在实际应用过程通常会受到两个条件影响，一是协商速率，二是周围无线电干扰。协商速率不是路由器所能决定的，所以这里不多讲解。
对于家用路由器而言，干扰的主要来源就是邻居们的路由器。 目前所有的路由器都是在2.4G Hz和5G Hz两个频段下工作的。这里的2.4G是一个频率范围，在我国指2.412-2.461GHz，并不是一个固定的值。为了提高利用效率，把这个范围又划分成了11个不同的信道分开运行。大家可以类比理解做马路的八车道，四车道。
我们可以看到，每个信道频宽是20MHz，但是信道中心频率差只有5MHz。这就代表着，不管你选取哪一条信道，都会不可避免地受到相邻几条信道的干扰。，可以参考下图：
这也是为什么大家都觉得2.4G网络卡顿缓慢的原因，干扰实在太大太多。所以目前都在往5G方向发展，如果还有路由器或者终端不支持5G WIFI的话，不建议选购。
至于2.4G和5G的性质和特征区分我这里不赘述了，大家只要记住，5G WIFI的优劣决定了你90%的使用体验。
常见组网方式
说明
一般而言，我们把网络拓扑结构分为：总线型，星型，环状，树型和网状。其中网状就是我们这里说的mesh，而一般我们家庭所使用的无线中继，或者是无线桥接的方式属于星型，也即AC+AP。
AC即无线控制器(Wireless AccessPoint Controller)，是一种网络设备，用来集中化控制局域网内可控的无线AP，是一个无线网络的核心，负责管理无线网络中的所有无线AP，对AP管理包括：下发配置、修改相关配置参数、射频智能管理、接入安全控制等。
AP即无线访问接入点(WirelessAccessPoint)，传统有线网络中的HUB。AP相当于一个连接有线网和无线网的桥梁，其主要作用是将各个无线网络客户端连接到一起，然后将无线网络接入以太网，从而达到网络无线覆盖的目的。
AC+AP
早年间，AC+AP方案主要用于车站，大型商场，企业，宾馆等无线终端接入众多的场所。像优倍快（Ubnt）,思科（Cisco）、优客（Ruckus）、安移通（Aruba）都有很面向企业级的成熟解决方案，但价格高配置比较复杂对于家庭用户来说不太实用。近几年wifi技术高速发展，wifi 6中的5G频段速率已达到1000Mbps,但5G频段传输距离短，穿墙能力弱，各大厂商纷纷推出了面向家用的AC+AP wifi覆盖方案。
对于一般大户型，我们会使用一个主路由，然后使用路由桥接或者是AP设备中继的方式来进行无线网络的扩展，但是最终所有设备的出口都是入户的路由猫或光猫。
AC+AP模式有一个硬性要求，就是必须要提前部署网线，一般来说在装修的时候就要计划好。后期折腾起来也比较麻烦，不太适合普通家用。
AC+AP组网方式布组简单，现在大多数商品房都已经从弱电箱到每个房间预埋好了网线，这样的话把AC控制器放在弱电箱，AP如果是墙壁开关安装方式的话，直接把原来的网线插口换成AP就可以。
mesh组网
mesh说明
无线Mesh网络是一种全新的无线局域网类型。
Mesh组网方式是一种新的局域网类型，与传统WLAN不同的是，无线Mesh网络中的AP可以采用有线或无线连接的方式进行互连，无线连接时AP间可以建立多跳的无线链路。当采用大于三个节点时，每个节点之前的通路不再只有一条，每个节点至少与两个节点相互连接，如此可靠性和稳定性大大提高。将传统WLAN中的无线“热点”扩展为真正大面积覆盖的无线“热区”。具有自配置、自愈合、高带宽、高利用率和兼容性5大特点。
简单点说，无线Mesh网络比传统网络要更加稳定，信号不容易受阻，大房子多户型多点覆盖范围很少会出现死角的情况。即使是某点网络连接出现问题，节点特有的多通道特性也会让用户继续保持正常上网。
优缺点
优点
自动无缝漫游，跨路由时不掉线， 传统中继，一个路由器到另一个路由器会出现掉线
无线配置信息可以自同步，修改主路由器（母路由器），子路由会自动同步wifi等参数配置信息；
网络的自修复功能（无线回传时超过三个路由器）
拓扑的自适应，连接方式分为：有线连接、无线连接、有线无线混合连接，按拓扑结构分为链型、星型、混合型
安装相对简单，部署非常灵活，特别是无线回传方式，如果想增大覆盖面积。只要多加几个设备就可以搞定
缺点
延迟由于每次转发都需要一定延迟，多次转发之后延迟较高。特别是无线回传时采用链型连接，对于实时性要求较高的网络，mesh网络就不适合了。
节点不能过多，特点是无线回传时，过多的节点会影响带宽容量
有线组网和无线组网
有线组网：传输稳定，速度快，现在大多路由器有线网口都是千兆口，如果再配合超五类及以上的网线就能达到千兆稳定的传输速度。当然前提是有网线。
无线组网：无线回传组网的话，路由器一边要终端通信，一边要和别的路由器回传数据，对于二频的Mesh路由器来说，网速有很大损耗，如果实在没法布网线，可以选择三频的Mesh路由器，三频是两个5G频段和一个2.4G频段，一般都是用一个5G频段专门用于回传。这样无线路由器的终端通信和无线回传分开了，互不影响，通信效率更高。
示例路由器就是三频的Mesh路由器
补充说明
带宽和下载速度的说明
首先，运营商所说的100M宽带光纤，完整单位是100Mbps，而我们电脑中所说的下载速度单位是：MB。
因此100M宽带下载速度并不代表下载速度就是100Mb/s，而是需要按照如下公式进行换算：
1Mbps=1024Kbps=1024/8KBps=128KB/s
也就是说 1M 的宽带下载速度是 128kb/s ，也就是理论上1秒钟，可以下载128k的内容，实际上1M宽带，下载速度100k/s就属于正常，毕竟理论值不一定能达到。
100M宽带的下载速度理论上为：128kb/s x 100 = 12800 kb/s = 12.5M/s
评论区