​ 用户的手机、ipad、电脑使用蜂窝 4G/5G 无线移动网络，压根不需要什么路由器（Router）可以直接上无线接入网络，从而连接上互联网。电脑可能需要安装一个 USB 适配器（嵌入 SIM 卡）。这个 USB 适配器，其实就是一个 4G/5G 蜂窝网络的调制解调器（MODEM），MODEM 是 MOdulation（调制）DEModulation（解调制）的英文缩写，发音与猫近似，故 调制解调器（Modem） = 猫。

​ 为何电脑需要 Modem？

​ Modem 这个硬件适配器，集成了 4G/5G 网络的物理层（L1）/ 链路层 (L2) 的功能。可以与电脑上的 TCP/IP(L3/L4) 无缝对接，TCP/IP 与安全加密 TLS（L5）无缝对接，TLS 与应用层 http（L7）无缝对接，就形成了一个 L7-L6-L5-L4-L3-L2-L1 的数据包发送流水线（Send Packet），L1-L2-L3-L4-L5-L6-L7 的数据包接收流水线（Receive Packet）。

​ 没有这个硬件适配器，无法在物理层 / 链路层这两个层面与蜂窝网络沟通，所以这个硬件适配器（猫）是必不可少的。

​ 电脑的 Wi-Fi 适配器可以与蜂窝网络的 4G/5G 沟通吗？不能，完全不同的物理层 / 链路层协议。

​ 再回到固网的接入网，即电脑通过有线连入运营商的接入网络。网线的一端接入用户电脑，另一端接入运营商的交换机，是不是就可以上网了？还不能，用户电脑还需要 IP 地址、网络掩码、网关、DNS 服务器这些上网参数。这个简单啊，只要运营商使用 DHCP 服务器给电脑分配以上上网参数即可。可是问题来了，运营商如何知道 IP 地址是哪个用户在使用，用了多久，流量是多少，月底要生成账单的，DHCP 服务无法提供。运营商使用了 PPPoE 这个协议，来完成以上的所有的功能。所以，只要用户电脑上安装一个 PPPoE 客户端，运营商由 PPPoE 服务器端。每次用户上网，只要启动 PPPoE 客户端，与 PPPoE 服务器建立连接，输入用户名 / 密码，成功获得 IP 地址上网参数就可以上网了。

​ 用户并不一定要使用什么猫才能上网。可是，网线的有效传输距离有限（100 米），这个很好解决，只要将交换机放入居民楼里可以有效解决以上难题。一个潜在的大问题没有解决，用户的上行带宽、下行的带宽如何定制成用户流量套餐？

​ 使用传统的以太网技术，并不是非常易于实现。于是业界开发了一个新的物理层 / 链路层技术，即 EPON/GPON（Ethernet passive optical network）, 物理层使用光纤传输，上下行甚至可以共享一根光纤，使用不同的波长区分上行数据、下行数据。同一个楼栋用户家的光纤可以继续融合成一根光纤，再接入交换机，可以大大减少光纤的使用量。

​ 既然多用户的光纤最后融合成一根光纤，自然要使用一种复用技术 / 解复用技术将它们分离。EPON 在分离上行 / 下行数据时，使用的是频分（波长）FDMA 技术。而在分离不同的用户数据时，采用时分复用 TDMA 技术，即用户上行的数据，由运营商分配时间 Slot，分配的时间越多，带宽越高。下行的数据，采用 FIFO 队列发送，用户设备会收到共享光纤其它用户的数据包，凡是目的 MAC≠self 全部不接收，否则接收。

​ 用户的电脑能使用网线能连入运营商的 EPON/GPON 光纤网络吗？很显然不行，因为网线接口与光纤接口无法对接。用户需要一个适配器，一个物理接口是光纤接口 (L1)，用于接入 EPON/GPON 光纤网络。另外一个接口是以太网接口，用于接入用户电脑的网口。这个适配器还需要提供 EPON/GPON 网络的链路层（L2）软件功能，这个硬件适配器的名字就是光猫，简称猫。

​ 还有一个问题没有解决，如果光猫只有一个网口，是不是只能同时连入一台电脑？是的，所以光猫又在硬件上多开发了几个网口（通常 4 个），可以同时连入 4 台电脑。

​ 新问题又涌现了，PPPoE 客户端只能申请一个 IP 地址，这里一下子出现了 4 台电脑，这一个 IP 地址给谁用？还是每台电脑都有一个 PPPoE 客户端，各自申请一个 IP 地址用，互不干扰？很显然，这家需要 4 个账户，月租费 * 4，想必没有哪家会愿意这么用。

​ 运营商早把解决方案想好了，PPPoE 客户端嵌入在光猫里，由光猫来 PPPoE 拨号，分配的 IP 地址留给光猫的 WAN 口（光口）使用。4 个网口（LAN 口）放在另外一个广播域，使用 DHCP Server 给电脑分配私网 IP，如 192.168.x.x/24。

​ 众所周知，私网的 packet 是无法接入互联网的，光猫只要将 LAN 口的 IP 地址，地址转换 NAT 成 WAN 口的 IP 地址即可。

​ ** 还有一个小问题，手机没有网口，只有 wi-fi 接口，如何连入 EPON/GPON 光纤网络？** 只要光猫嵌入 Wi-Fi 无线功能即可。

​ 既然光猫什么都行，为何还要有无线路由器这个存在？因为运营商免费配送的光猫无线功能通常较弱，客厅里覆盖一下没问题，隔着 1-2 墙信号可能就弱的不行。此时需要更多的无线覆盖，就需要从光猫的 LAN 口拉出一根网线，连接无线路由器，由无线路由器的 Wi-Fi 接口完成更大面积的覆盖。

​ 最后，光猫的桥接模式（Bridging）和路由（Routing）模式如何区分？PPPoE 拨号由光猫来完成，分配的 IP 地址由光猫的 WAN 口使用，路由模式。PPPoE 拨号不是由光猫完成，而是由无线路由器或者电脑来完成，分配的 IP 地址由无线路由器或者电脑使用，桥接模式。