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网络

Wi-Fi、路由器和 ISP 的作用

Wi-Fi、路由器、互联网线路、ISP 在日常对话中常常被统称为“网络”。 但是,它们并不是同一种东西。

Wi-Fi 是把终端以无线方式连接到网络的机制。 路由器是连接家庭或工作场所网络与外部网络的设备。 ISP 是提供互联网连接的服务商。

能够区分这些角色后,就更容易整理通信从哪里通向外部,以及在哪些位置可能看到信息。

Wi-Fi 不是互联网本身

Wi-Fi 是用于把 PC、手机等终端连接到无线 LAN 的机制。 技术上,它通常指 IEEE 802.11 系列无线 LAN 标准,用无线方式连接终端和接入点。

家用设备有时会把路由器、Wi-Fi 接入点、交换机、简易防火墙等整合在一台设备中。 因此会使用“Wi-Fi 路由器”这个说法,但严格来说,Wi-Fi 功能和路由器功能是不同角色。

能够连接 Wi-Fi 的状态,基本上是指终端能够连接到附近的接入点。 如果其后没有互联网线路或 ISP 连接,即使连接了 Wi-Fi,也无法到达外部网站或服务器。

例如,路由器电源开启并且可以连接 Wi-Fi,但光纤线路侧发生故障时,终端虽然连接着 Wi-Fi,却无法进入互联网。

路由器是连接网络与网络的设备

路由器是连接不同网络并转发 IP 数据包的设备。 在家庭或工作场所,它常被放在内部网络和外部网络的边界。

内部网络中会连接 PC、手机、平板、打印机、电视、游戏机等。 外部网络一侧有 ONU、调制解调器、线路运营商、ISP 的网络等。

家用路由器并不只是单纯中继通信。 很多情况下,它还会同时具备下面这些功能。

功能作用补充
路由在不同网络之间转发通信路由器本来的核心作用
NAT让内部网络的终端能够向外通信家用路由器中常见
DHCP向终端分发 IP 地址等设置终端可以自动接收网络设置
Wi-Fi 接入点用无线方式把终端连接到内部网络原本是不同于路由器功能的功能
简易防火墙控制从外部进入内部的不必要通信行为因产品和设置而异

不过,这些功能并不全都包含在“路由器”这个词本来的含义中。 家用设备会把多个功能一体化,因此理解为它们被统称为路由器会更容易。

互联网线路是通往外部的物理和逻辑路径

互联网线路是连接自家或工作场所与通信运营商侧网络的路径。 连接方式有光纤线路、有线电视线路、移动线路等多种。

固定线路中,家中可能设置 ONU 或调制解调器。 ONU 是转换光信号和电信号的设备,常用于光纤线路。 调制解调器是根据线路方式转换信号的设备。

家庭内结构会因合同和设备而不同。 例如,ONU 和路由器可能是分开的设备,也可能是 ONU、路由器、Wi-Fi 功能一体化。

重要的是,仅仅放置 Wi-Fi 设备并不会完成互联网连接。 要走向外部,需要线路本身,以及提供互联网连接的服务商侧网络。

ISP 是提供互联网连接的服务商

ISP 是 Internet Service Provider 的缩写,指提供互联网连接的服务商。 家庭或工作场所的通信会经由线路运营商或 ISP 的网络,进入外部互联网。

在日本,有些合同形式中线路运营商和 ISP 是分开的,也有一体提供的合同形式。 因此,从使用者角度看,“线路合同”和“提供商合同”的边界有时并不清楚。

不过,作为概念应该分开思考。 线路是连接自家或工作场所与通信运营商侧的路径。 ISP 在该路径之后提供连接互联网的服务。

术语主要作用容易混淆的点
Wi-Fi以无线方式把终端连接到网络能连接 Wi-Fi 不一定能进入互联网
接入点把 Wi-Fi 终端连接到有线网络侧常内置在家用路由器中
路由器在不同网络之间转发通信常与 Wi-Fi 功能和 NAT 功能一体化
ONU、调制解调器根据线路方式转换信号有时与路由器一体化
互联网线路连接自家或工作场所与通信运营商侧只有线路并不代表通信整体完成
ISP提供互联网连接有时看起来和线路运营商是同一家公司

固定线路到达外部服务器的流程

从家庭或工作场所的 Wi-Fi 访问网站时,通信大致会经过下面这样的路径。

终端
  ↓
Wi-Fi 接入点
  ↓
路由器
  ↓
ONU、调制解调器
  ↓
线路运营商、ISP 的网络
  ↓
互联网上的路径
  ↓
连接目标服务器

看这个流程可以知道,Wi-Fi 只不过是最开始的一部分。 终端通过 Wi-Fi 连接到路由器后,通信会经过线路运营商和 ISP 的网络,最终到达连接目标服务器。

另外,通信并不一定是简单的一条直线。 实际会经由多个网络、路由器、运营商间连接、数据中心等。 不过,为了理解基本结构,把它分成家庭内、通信运营商侧、连接目标服务器侧来思考很有效。

能连接 Wi-Fi 却不能进入互联网的理由

“显示 Wi-Fi 图标却打不开网站”的状态并不少见。 这是因为 Wi-Fi 连接和互联网连接是不同的问题。

即使显示 Wi-Fi 图标,它也只表示终端能够连接到接入点。 如果路由器之后发生问题,就无法到达外部服务器。

主要原因包括下面这些。

发生问题的位置可能发生的状态结果
终端侧IP 地址或 DNS 设置有问题能连接 Wi-Fi,但名称解析或通信失败
Wi-Fi 区间信号弱、干扰强通信变得不稳定
路由器侧路由器无法连接外部线路能连接家庭内部,但无法走向外部
ONU、调制解调器侧与线路的连接断开通信到不了 ISP 侧
ISP 侧有认证故障或网络故障大范围外部连接失败
连接目标侧网站或服务器停止只有特定服务无法使用

这样,思考通信故障时,需要分开“Wi-Fi 的问题”和“互联网连接的问题”。

移动通信中,基站和移动运营商是入口

手机的移动通信与家用 Wi-Fi 的路径不同。

在移动通信中,手机连接的不是 Wi-Fi 接入点,而是手机基站。 之后,通信会经过移动运营商的网络,进入外部互联网。

也就是说,在移动通信中,通往外部的入口不是家庭内路由器或固定线路 ISP,而是基站和移动运营商网络。

通信方式终端最先连接的对象通往外部的主要路径
家庭或工作场所 Wi-FiWi-Fi 接入点路由器、固定线路、ISP 的网络
有线 LAN路由器或交换机固定线路、ISP 的网络
移动通信手机基站移动运营商的网络

移动通信中,终端也不是直接跳到整个互联网。 它会经由基站、移动运营商核心网络、外部连接点等,到达互联网上的服务器。

分开思考家庭内、通信运营商、连接目标服务器

理解通信路径时,重要的是分开家庭内、通信运营商、连接目标服务器。

家庭内有终端、Wi-Fi 接入点、路由器、ONU 或调制解调器。 通信运营商侧有线路运营商、ISP、移动运营商的网络。 连接目标有网站、应用 API 服务器、云服务等。

这个区分模糊时,容易产生下面这些误解。

  • 连接了 Wi-Fi,所以也能连接互联网
  • 有路由器,所以通信内容外部看不到
  • ISP 与通信路径无关
  • 移动通信不使用家用路由器,所以路径变简单
  • 使用 后,所有信息都会对所有对象隐藏

实际上,通信是通过多个层次和多个运营商成立的。 哪里可能看到什么,会因通信路径、是否加密、DNS 的处理、是否使用 VPN 或 而变化。

通信的哪些位置可能看到信息

思考通信的可见方式时,至少需要分开下面这些位置。

位置相关对象可能看到的信息
终端PC、手机、浏览器、应用访问目标、收发内容、认证信息、本地设置
家庭内路由器路由器、Wi-Fi 接入点哪个终端正在向外通信、连接目标 IP 地址等
ISP、移动运营商固定线路 ISP、线路运营商、移动运营商从签约线路向外发出的通信目标、通信量、时机等
连接目标服务器网站、API、云服务访问源 IP 地址、请求内容、账号信息等

使用 HTTPS 时,通信内容的很多部分会被加密。 因此,ISP 或中途网络设备并不能原样读取网页正文、密码、发送表单内容。

另一方面,即使已经加密,连接目标 IP 地址、通信量、通信时机等元数据仍可能可见。 另外,根据 DNS 设置和 TLS 处理方式,有时也能看到试图连接哪个域名。

也就是说,需要分开考虑“是否加密”和“通信路径上的谁能看到什么”。

这是理解 VPN 和 Tor 的前提

使用 VPN 或 Tor 后,通信路径的可见方式会改变。 不过,并不是所有信息都会对所有对象隐藏。

例如,使用 VPN 后,ISP 看到的通信目标基本上会变成 VPN 服务器。 但是,VPN 服务商可能看到与使用者通信有关的信息。 另外,从连接目标服务器看,访问源有时会显示为 VPN 服务器,而不是使用者的家庭线路。

Tor 也是一样,ISP 可能看到正在连接 Tor 网络。 连接目标服务器通常会看到来自 Tor 出口节点的访问,而不是使用者的家庭 IP 地址。 不过,登录信息、浏览器行为、使用模式等网络路径以外的要素,也可能产生识别线索。

这样,要正确理解 VPN 和 Tor,首先需要分解普通通信路径来思考。 如果不了解终端、家庭内路由器、ISP、连接目标服务器的位置关系,就无法准确判断“什么被隐藏,什么仍然留下”。

总结

Wi-Fi、路由器、互联网线路、ISP 分别具有不同角色。

Wi-Fi 是把终端以无线方式连接到网络的机制。 路由器连接家庭内或工作场所内网络与外部网络。 互联网线路连接自家或工作场所与通信运营商侧网络。 ISP 是提供互联网连接的服务商。

即使能够连接 Wi-Fi,如果路由器之后没有线路或 ISP 连接,也无法进入外部互联网。 在移动通信中,通往外部的入口不是 Wi-Fi 路由器,而是基站和移动运营商的网络。

要准确理解通信,需要分开思考家庭内网络、通信运营商侧网络、连接目标服务器。 能够进行这种区分后,不仅普通通信,在使用 VPN 或 Tor 时,也更容易整理哪些信息会对哪些对象隐藏,以及哪些信息仍可能可见。

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