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篇名: 橋接不只是延伸訊號
作者: ౄீ꫞꯭Kriz@ོli	日期: 2015.04.21　　天氣: 　心情:

在網路通訊的領域裡，橋接（bridging/bridge）有不少涵義，最常見的用途就是來當作延伸網路訊號的功能或設備名稱，不管延伸的是無線或有線、實體或虛擬（如VM的應用），都是擴展網路涵蓋領域的一種作法。要玩橋接，「延伸」是一個很重要的概念，因為它代表了2件事：

一、延伸就是增強或增長網路訊號，並期許將節點前的網路速度（或頻寬）耗損降至最低，但不可能將節點後的速度放大至比節點前還高，有線與無線都一樣。舉個最簡單的例子，A節點傳至B節點的訊號強度為40%，B節點將其放大後傳至C節點可達90%，然而C連至A的速度不可能會高於B至A，這點用有線網路來想像會更清楚。

二、除了轉送網路訊號外，節點還可具備NAT機能，簡單的說就是身兼路由器。至於要不要開啟NAT機能取決於要實現的網路架構型態，比如是否建設多層子網路等，這點除了影響到封包的傳送路徑、也會同時決定傳輸效能。

以上2點可做為該選擇哪種橋接方式的前導思考，尤其在無線環境裡，橋接時的效能變數會比有線網路大，甚至比橋接後還慢也不一定，所以如何在效能與便利性間取得折衷是本文重點。

常見的幾種橋接方式

橋接型的網路架構隨處可見，就拿最基本的固網來說好了，很多人會在小烏龜（ATU-R）後面自行加上hub、switch或router之類的設備，再將其訊號分支或廣播給更末端的設備使用。有線網路在橋接時，頂多需要注意路由的設定就可，因為固網的訊號比較穩定，距離的影響力也比無線來得小，反觀無線網路在路由與設備距離的調整上都要更加嚴謹，橋接方式的選擇相對的也更多。

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AP 用有線連接無線
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AP（Access Point）是橋接家用Wi-Fi的根本。由於目前分享器大多同時具備AP及路由器機能，不少人會將其混為一談。事實上，AP的原始用途只是把有線訊號轉成無線而已，簡單的說就是無線版本的switch，無法像路由器一樣再重新產生一個自己的子網路。

子網路在無線橋接應用裡很重要。要不要讓橋接器後方自成子網路，取決於這個橋接器的任務性質。如果橋接器後方的設備間常需要高速互連（例如2台電腦間的檔案共享），那麼有獨立的子網路是比較理想的，因為封包們就不必繞出橋接器來穿過更上面一層的主分享器再繞回，也就不會受限於前文提過的B端點至A端點間可能比較窄的頻寬，省下不少時間與速度上的損耗。

換個角度看，如果這些設備們多只是為了存取最上層的資源（例如只是要讓它們能透過主分享器上網），那麼再架一個子網路就是多餘的，直接讓主分享器來管理橋接器後方的設備就好，這麼一來上下層的設備間要互連也比較方便，不必再透過路由。

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client 用無線連接有線
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AP是將有線訊號轉成無線，client則剛好相反。無線訊號比較容易分享，為什麼要再轉成有線呢？轉了也不會變快啊？有時某段距離裡就是無法拉線，需要透過無線傳送訊號，接收端再將其轉成有線來應付後端需要高速傳輸的子網路，這就是client模式最常出現的應用。

在家用網路環境裡，client模式的應用也很常見。比如沒內建無線網卡的電腦，就很需要client來將無線訊號轉為有線，或者是已經有了一張無線網卡、卻想再用另一張有線網卡來連上無線網路做其它事，這些都是client的任務。

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repeater 用無線連接無線
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針對本文主軸，repeater應是最符合的應用，因為重點就是不要拉線，讓橋接器的兩端都是走無線訊號，在視覺上一定是最乾淨的作法。然而，不想拉線就得犧牲速度，而且無線網路還得設置安全性，以下2點是架設repeater時得先面臨的前提：

前提一：頻寬減半

由於同時得處理2倍的無線訊號，repeater會先吃掉與上一層節點間的一半頻寬，再加上原本就會有的耗損，速度會降很多，可能比沒橋接還慢也說不定。

什麼是一半頻寬？如果repeater與上一層節點的實際傳輸速率是20Mbps，那麼透過repeater就會只剩10Mbps，所以repeater不能與上一層節點距離太遠。然而這10Mbps傳到下一層節點後還能剩多少也會受距離影響，所以架設repeater時，在距離與效能的考量上務必取得平衡，尤其repeater後方不一定只有1台電腦需要無線網路訊號，它該擺哪裡是需要複雜計算的。

前提二：安全設定

只要是無線訊號就會需要設定安全性。repeater既然已經連到了上一層節點，代表它已經通過了上一層節點的安全認證，如果它本身又沒有再做一層安全性的話，等於是門戶洞開。

用最簡單的例子解釋：repeater透過認證取得連上router A的權限，自己本身卻沒設安全機制，這麼一來連上repeater的設備就能透過掩護來連上router A，而且不必再向router A認證一次，整套安全機制於是變成廢材。

所以，只要上一層端點有設安全性，repeater就要跟著設定才安全。

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有沒有 bridge 差很多
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不管是repeater或client，如果只是當成單純的switch用，那麼在名稱上就可加一個「bridge」來識別。於是我們可以歸納出幾個分類技巧：repeater就是完全無線的路由器，repeater bridge是完全無線的switch，client bridge可當作是在主從架構上反過來運作的純AP，client則是再加上路由機能。

需要注意的是，bridge或bridging用在其它功能上時可能又會有不同的解釋（如WDS Bridging），不可一概而論。

看到這裡，應該有些讀者已經躍躍欲試了，然而這裡必須先點出個殘酷的事實：以上的幾個功能，都不是公定的協議或標準，大多數只是分享器裡本就有的功能組合而已。比如repeater bridge與repeater最大的差別就是在開關路由及DHCP機能，名稱差異主要出在細部設定上的不同，倒不是真的有repeater bridge這種特殊的協定。

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WDS 集大全尚未完成
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WDS也是如此，原本WDS的美意是結合多個無線網路節點來組合以上幾種功能，它一樣會因為動用了repeater機制而減半頻寬，但是在節點間的認證上至少能有比較正規的標準。

以repeater為例，只要repeater能夠連接上一個節點（不管是通過無線網路認證或上個節點根本沒設密碼），不需該節點同意，它就能夠轉送訊號。WDS則是得在被repeat的節點設定repeater的資訊，也就是B要repeat A得經過A同意，有大量設備要橋接時會整齊得多。

只是，百花齊放的功能設定是網通市場的長期亂象，即使有簡單的協議可依循，大多數網通業者總是喜歡在韌體上加油添醋或省油少醋，至今WDS仍然沒有一套公定的標準。即使你買了2台號稱都有WDS能力的分享器，也不一定能夠相容。

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沒有支援就刷機吧
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橋接方式會因不同的分享器型號、廠牌、晶片、甚至是韌體版本而無法相容，設定名稱也可能會有差異，所以最保守的方法就是一次採購多台相同的機器，而且最好還是經過原廠背書並明列其橋接機能及設定方法的型號，如此一來就算搞不定，也還有原廠能救援。

如果手邊已經有了不同廠牌的機器，倒也不必灰心，這幾種橋接技巧說穿了就只是幾個簡單的步驟設定，沒成功也不會傷害到分享器本身。除非是遇到了功能太過陽春的機種，怎樣都找不到橋接的相關功能，那麼就要第三方韌體出馬了，講得更明白一點，就是要刷機。

實戰repeater架設

前面介紹的幾種橋接方式，以repeater（bridge）及WDS最符合本文主旨，既然都要橋接了，用無線接無線才算是做了全套，同時也是挑戰性較高的接法。由於WDS對於機器的數量及要求比較嚴格，這裡只說明repeater的設定。

相較於WDS，repeater的優點是不必考慮到主分享器是否相容，所以在買機器時，不必2台都得具備repeater機能；在刷機器時，先刷一台就可以。當然了，有能力的話拿2台相同的機器來架設一定最容易，因為選項一致，在某些需要同步的設定上比較不容易出錯，以下就以相容性較廣的DD-WRT作說明。

刷機步驟力求精準

刷機的風險大家都了解，這裡就不必重提，而且安裝第三方韌體同樣會受到各種機器、型號、廠牌、晶片，甚至是韌體版本的功能限制，並不是每台機器刷完後就會享有完全相同的機能，麻煩的是這部分也沒有什麼辨別的訣竅，事先比對韌體官方的相容性列表是最實在的作法。

分享器的第三方韌體有2大主流，分別是：DD-WRT與Tomato，前者的應用性及資料庫都比較齊，官網有不少教學文件可參考。也因為如此，詳細的刷機流程及功能操作就不能放在這裡騙稿費了，以下只針對幾個比較重要的步驟做提醒。

一、請務必照著刷機步驟的流程來操作

每個步驟都要十分確實地做到，不可省略因為自己裝懂而覺得沒差的操作步驟，或更改次序、遺忘細項設定。

二、分享器的重開機動作該幾秒就要幾秒

在刷機前，將分享器重置回原廠設定（Restore Default）及重開機（Reset）這2個動作要嚴格執行，主要並不是關係到韌體的刷機成敗，而是避免機器變成磚頭。重開機不只是重插電源這麼簡單，請詳閱說明書，確保分享器裡的記憶體已被清空。

三、確認韌體版本及檔案正確性

韌體版本會隨著分享器的核心晶片而不同，但這不代表使用相同晶片的分享器就一定能用同一版韌體。韌體下載後請利用壓縮工具檢查檔案正確性，並透過實體網路線上傳至要刷機的分享器，以免刷到一半因為檔案錯誤而死機。

虛擬網卡是設定核心

刷完機後一樣要再重開機一次，把分享器裡頭的記憶體清空是好習慣。完成後就能進入韌體介面開始設定，因為橋接只是一堆分屬不同功能區域的設定選項組合，所以在韌體介面裡並沒有大分類，但不脫「Basic Settings」、「Wireless Security」、「Advanced Settings」這3個部分。

一開始，先到Basic Settings裡設定SSID，而且要設定2個，但為什麼要設定2個呢？repeater的原理其實很簡單，它是利用多重無線網路介面來同時扮演client與AP的角色。若以訊號的傳遞流程來解釋，在client模式下，網路封包會先經由無線NIC（Network Interface Controller）接收，然後再從有線NIC出去，AP則剛好相反。至於repeater因為兩端都得走無線訊號，但是無線NIC只有1個，所以要再新增1個虛擬的無線NIC來共享實體NIC資源。

在集合式無線網路環境裡，無線節點間需要藉由套用相同的SSID及頻段、加密模式來使自己成為路由中的一部分。無線節點可以是任何具備無線NIC的裝置，比如手機、筆電或USB網卡，這也是為什麼在連上某個無線網路前，要先輸入或指定特定的SSID、然後再通過不同的認證才能成功連線的原因。

所以了，repeater要連上主分享器的無線網路，在實體NIC的部分得填入與主分享器完全相同的資訊，包括SSID、頻段、加密模式等等。至於虛擬NIC因為要把訊號分享出去，所以也要再照表操課填一次，這些步驟其實只是把我們平常連上無線網路的過程手動化而已，厲害一點的玩家甚至可以寫Script來完成。

要特別注意的是，虛擬網卡的SSID最好設成跟主分享器不同，之後管理或連線時才不容易造成混淆，儘管部分機器可能允許你設成相同的SSID。

接下來，再視情況決定是否給予其路由器機能，就能實作出repeater與repeater bridge。

看到這裡，聰明的讀者一定已經查出端倪：如果電腦裡有2個無線實體NIC（比如2張無線網卡），那麼做repeater是否就不會減半速度？是的，如果剛好有必須不間斷開機的電腦，裝多張網卡加幾支大天線確實可實現多重不減速橋接，甚至還能套用更複雜的頻寬管理及路由機能，只是比較浪費電罷了。

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子網路設定不重疊
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比較會有問題的可能是NAT。基本上有線網路怎麼設，無線網路照做即可，兩者在路由設定上的規則是一樣的。只是前面有提過，repeater是用無線橋接訊號，讓封包跨太多層節點會大幅影響到傳輸速度，所以還是得看設備間的傳輸策略而定。

NAT的設定重點有幾個，首先是得決定repeater的角色。如果只是要使它成為單純的無線switch，那麼就幾乎不必做任何設置，也就是repeater bridge。至於要進一步實現路由機能的話，在DHCP的設定上要特別注意封包的轉送路徑。

repeater的WAN IP是主路由器給的，LAN IP則是自己指派。在指派子網路的IP範圍時，請使用與上層路由器不同的class C數字，比如主路由器的LAN IP是192.168.1.1，repeater最好就設為192.168.2.1，並在子網路遮罩的部分填入255.255.255.0，如此一來repeater後方的設備才連得上repeater前方的機器。

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repeater與repeater bridge的子網路環境
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repeater有自己的子網路，連線到repeater的無線設備間對傳速度較快。repeater bridge則是銜接上一層的子網路設定，所以每台設備間的傳輸都會經過最上層的分享器。

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計算出最適擺放位置
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至於要讓橋接器放哪裡，有個公式可依循。假若主分享器到電腦的速度為A，到repeater的速度為B，repeater再到電腦的速度則為C，那麼架設時B一定得是A的2倍，因為repeater會吃掉B一半的頻寬。至於C一定也得大於A，所以repeater跟電腦間的距離也得加入計算。

基於此點，我們可以利用二分法來調整repeater的位置。首先取得主分享器到電腦的極速（因為這兩者的位置是固定不變的），隨即再移動repeater至能達到2倍該速度的地方，以此為根據點向主分享器靠近，直到電腦端能取得的速度達到最大值為止。repeater與主分享器的距離是影響橋接效能的首要關鍵，靠得太遠或太近都會讓repeater形同虛設。

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架構盡量簡化為佳
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repeater能不能再接repeater？可以的，綜觀幾種橋接模式，只要組合恰當、精準、且不考慮訊號的衰減，那麼要讓無線網路一直無限延伸下去並非不可能，不同的橋接模式也未必無法混搭。比如repeater的效能減半問題可以靠client加AP的組合來解決，只是這麼一來就要多架一台機器。

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HomePlug、HomePNA與時俱進
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有線拉不成、無線也架不快，看似已經沒有其它解決方法。家用網路除了架Wi-Fi，很難自己實作出其它技術，朝有線網路思考會比較實在。然而拉明線不方便、拉暗線又沒空間，有線網路還能走哪裡？

若不嚴苛地計較速度及品質，有線網路訊號的傳輸在媒介上要求得倒不嚴格。電力線及電話線也都能拿來當網路線用，它們是除了乙太網路線外架設固網的2大技術主流，加上剛好又都是「暗線」，真的無計可施時倒是可以嘗試看看，成功率未必有如刻板印象中低，傳輸品質說不定也有出乎意料的穩定。

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HomePlug外網不嫌慢
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在2種主流暗線裡，HomePlug應該是大家比較耳熟能詳的。從一開始可憐的只有個位數Mbps的規格頻寬，現在已經有上看百位數的實力，雖然實際傳輸效能還是會因環境而異，但應用在某些場合上是很理想的，比如銜接ATU-R（小烏龜）時，更可以省略外網到第一層分享器之間的佈線。

大多數玩家對於HomePlug的疑慮，除了效能外多存於安全性以及架設難易度上。安全性而言，不外乎是考量到用電力線承載多一層訊號是否會對家電造成影響，這點反倒是十分輕微而可忽略的，從消耗功率上檢視，HomePlug的功率不可能會比一支吹風機對於電力負載上造成更大影響，反而是電線品質對於傳輸效能的損耗才是無法解決的物理面問題。

就架設難易度來看，HomePlug大多設計成隨插即用，在安裝上不致於麻煩，比較難解決的是迴路的判斷以及一些先天的電氣特性，這些變因要不是難以事先釐清，就是無法從理論上來參考，一定要實際安裝後才能知道效果。

以筆者家中的網路環境為例，電力線在同個廻路中由一樓峰迴路轉至三樓，約20公尺的距離能擠出約20Mbps的速度，以區網來看當然是不及格，但當成是外網連至內網的第一層橋接便不算慢，如果外網本身沒有達到這個速度的話。

典型的電力橋接產品
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HomePNA時機未成熟
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HomePNA相較於HomePlug的名氣較低，但起源較早，不少社區其實都是使用這種技術來當作住戶網路的接入點。它是透過電話線來傳輸資料，一般電話線裡頭會有2蕊實線，有的會有4蕊，通話會佔用2蕊，另外2蕊就能拿來傳數據資料。

只是，HomePNA一樣無法保證傳輸品質，而且會有與通話功能衝突的問題，就像以前的撥接網路上網時不能用電話一樣，在安裝及使用上要有更清楚的技術概念。目前台灣要買到相關產品也不容易，建議可以等市場更穩定再說。

最後還是要回到預算面，固網如不計施工成本，價格一定最低廉，就如本文章一開頭所提的，如果不怕醜，網路線是很耐風吹雨打的，久了再換一條也划算。無線分享器的價格範圍浮動較大，但應用性也最高，至於部分HomePlug機種其實也會支援無線分享機能，沒有誰一定能取代誰。

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小烏龜擺放位置可調整
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既然電話線也能承載大量的網路頻寬，那麼再買一台小烏龜接上不同樓層的電話線可不可行？當然是不行的。基本上同個電話號碼、同個電話廻路內只能存在1台小烏龜，你要硬再接上第二台的話，會造成衝突，2台絕對沒有辦法同時使用、也不一定能夠獨立使用。

原因很簡單，現行的小烏龜多已同時具備POTS Splitter（電話及網路訊號分岐器）機能，其中一台小烏龜只要沒接上線路，就等於是破壞迴路，會讓整棟樓的電話及網路都無法外連。而且一台小黑龜通常所費不貲，多買一台在成本或便利性上都不可靠。

退一步想，把小烏龜移動到能取得最佳無線網路效能比的樓層倒是可考慮，這個動作並不困難，只要搞清楚分岐器的線路繞送方式就好，去檢查一下小烏龜後面的電話線配置，就會知道怎麼做。

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