软路由和家庭网络架构

1 说明

随着硬件设备的快速发展，加之所需联网终端的指数级增长，对网络性能特别是路由器的工作强度要求越来越高；此外，一些个性化的用网需求，也愈发导致普通的家用路由器难以很好地承担家庭网络的数据收发任务。为此，一些能够执行路由功能、并能完成其它特有工作的设备————软路由，受到人们关注。软路由的出现已经很早了，只是笔者在近期对其饶有兴趣地研究了一番，在此简要记录。（只考虑面向家用小型用网需求，非大型工业企业用网场景）

为了说清软路由这件事，首先界定几个概念以铺就讨论的共识。

2 路由器

什么是路由器，广泛地说，能够执行NAT数据转发（以下简称“路由”）功能的设备都可以称为路由器。
事实上，只执行“路由”功能的“纯种”路由器现在很少现身在家庭网络中了，如今在各平台买到的路由器除了具备“路由”的核心功能外，还兼具其它功用，如无线发射信号、内网数据交换、拨号上网等。因此，市面上常见的家用成品路由器是一个具有多种功能的路由器。
当然，也正因为这种路由器“身兼数职”，所以应付小规模的用网需求完全不在话下，而且基本上家庭只需这样一种网络设备就足够了，无需额外添置其它硬件。
与此同时，当家庭用网需求增加或者需要一些个性化的网络服务时，这种“多面体”路由器就难以招架了。它可以干多个活儿，但所有活儿都让它一个去做，自然干活效率低，质量也很难让人满意。
总而言之，能够执行“路由”操作的设备都可以称为路由器，这也是路由器这种网络设备得名的决定性因素，但不妨碍它可以兼有其它功能。

3 软路由与硬路由

上一节提到，判断一个设备是否为路由器的关键在于，其是否承担NAT数据转发任务，那么如何完成这项任务，就成了鉴别硬、软路由的重要判别依据。
硬路由通过专门的转发芯片执行数据转发，但正是由于它的芯片过于专业化，所以只能在转发这件事上做到极致，而不能干其他事儿。
软路由通过CPU的计算完成数据转发，但众所周知的是，CPU可以干的事儿完全多于专业的转发芯片。换句话说，硬路由只专注于数据转发这一件事，软路由会的活非常多，数据转发只是其中一种。
所以，判断是否需要软路由的一个重要参考就是：是否有除了数据转发这件事以外的需求？
如果没有额外需求，那么市面上的普通路由器已经可以满足需要，无非是不同价位在网速快慢、带宽高低、信号强弱等方面水平有差。
如果除了数据转发以外，另有个性化的上网需求（如广告过滤、数据分流、内网穿透），那么可以考虑设置软路由。需要注意的是，由于软路由依靠的是CPU的计算来完成路由功能，并且还需要承担其它任务，因此对软路由设备的CPU性能具有一定要求。

4 旁路由

首先，旁路由不是路由器，因为它并没有路由器所必需的NAT数据转发功能。其次，之所以称其为旁路由，很大一部分原因是它通常作为局域网中的一个终端设备接在主路由之下，更准确的说法是旁路由在局域网中承担网关服务器的角色。

5 家庭网络架构实例

实例说明

图中所有设备的子网掩码均为255.255.255.0

该网络架构中，存在两个实体路由器，一个是随身路由器（类似于随身wifi，只不过可以发射无线信号，同时具备有线接口），一个是TP-LINK普通的路由器

随身路由器的无线信号与有线接口分属两个不同的网段，无线网段为192.168.43.XXX(网关地址为192.168.43.1),有线网段为192.168.42.XXX(网关地址为192.168.42.129)

随身路由器有线接口处，接了TP-LINK作为二级路由器，因为TP-LINK产生了192.168.1.XXX这个新的网段。在TP-LINK的网段下，有一个作为旁路由的Macmini硬件设备，其地址为192.168.1.2，其网关指向192.168.1.1，该网段下的其余终端设备的网关指向192.168.1.2这个旁路由

从转发效率上说，不推荐在家庭网络中加深网络层次，因为每一次数据转发都会消耗资源和时间。之所以有上图这样的实践，是因为随身路由器的有线接口只有一个（旁路由连接时尽量用有线连接以保持稳定工作），如果直接连接旁路由的话，则其余设备无法使用192.168.42.XXX网段。

由于TP-LINK和随身路由器相距较远，因此没有考虑无线中继的方式。如果TP-LINK以无线中继方式连入192.168.43.XXX网段，则多数设备都处于192.168.43.XXX网段，192.168.42.XXX网段最多只能以有线方式连入一台设备（无交换机等其它网络设备情况下）