［蔣福德 歐旭 譚彬］

1 引言

當今時代是一個互聯(lián)網時代，人們的社會生產已經跟互聯(lián)網緊密地聯(lián)系在一起了，特別是近年來“互聯(lián)網+”已經逐漸發(fā)展成為了各行各業(yè)的一種新業(yè)態(tài)，計算機網絡事實上已經成為了社會生產的一種重要基礎設施，人們對網絡的依賴性日益增強[1]。

很多中小型的社會組織機構或分支機構，為了上網，它們通常會從電信運營商處開通一條寬帶網絡線路，但基于成本考慮，它們一般不會再開通可用于容災備用的第二條及以上的寬帶線路。在現實生活中，由于城市化基建建設、雷擊、電信運營商設備故障等原因導致的寬帶網絡通信線路中斷事件時有發(fā)生，并且由于線路故障的原因與嚴重程度無法提前預料，從線路出現中斷到線路修復完好，期間的斷網時間長短也具有較高的不確定性，情況嚴重時，斷網時間甚至可能長達幾天。在寬帶網絡線路中斷的情況下，整個組織機構局域網里的計算機就無法上網了，但是有些重要的、關鍵的信息化業(yè)務是有時效要求的，由于網絡出現中斷，導致正常的信息化業(yè)務被迫中斷，生產經營活動被迫停滯，有時會給組織機構遭成意外的較大甚至重大損失。事實上，企業(yè)不論規(guī)模大小，都無法承受服務中斷等業(yè)務損失。[2]

在現實生活中，當寬帶網絡線路出現中斷時，很多組織機構除了打電話催促寬帶運營商盡快修復好網絡故障外，只是無奈地、焦慮地、被動地等待寬帶網絡故障的修復，其表現近乎“躺平”而不是主動有所作為，由于網絡中斷而導致的業(yè)務中斷、生產經營停滯的損失最后它們也只能默默地承受，筆者在很多地方就親眼見到過很多次這種“網絡災難”現象，對此深感痛惜。

如果能夠構建一種低成本的、易于實現的、靈活易用的容災備用網絡，在主網絡出口出現中斷的情況下，能夠快速切換到使用備用網絡出口上網，使得信息化生產經營業(yè)務不出現中斷、不受到影響，通過“有備無患”，避免因寬帶網絡中斷給生產經營活動帶來可能的意外損失，對組織機構而言將具有重要的現實意義！

2 電信運營商原配寬帶路由器無線功能的局限性

在現實生活中，一般的中小型組織機構出于成本的考慮，它們通常只從電信運營商處開通一條寬帶網絡線路（如光纖、ADSL 等），通常電信運營商在開通寬帶網絡時都會原配一個帶無線功能的路由器，但是該原配路由器的無線模塊一般只能工作在AP 模式，只能作為服務提供者接受無線終端的接入，不具備接入其他AP 的能力。

一般情況下，組織機構的整個局域網默認只能通過電信運營商原配的寬帶路由器WAN 口上的有線線路上網，由于原配寬帶路由器無線模塊的功能局限性，是無法通過寬帶路由器的無線模塊連接到其他無線網絡出口來上網的，如果僅有的寬帶網絡出口出現中斷，則整個局域網將無法上網。一般情況下，大多數的中小型組織機構的寬帶網絡拓撲結構大體如圖1 所示。

圖1 一般寬帶網絡拓撲結構圖

3 5G/4G 移動數據分享網絡價格低廉、易于實現，適合用于無線應急通信

隨著無線通信技術的發(fā)展，5G/4G 移動通信技術在我國得到了廣泛的應用，目前5G/4G智能終端已經相當普遍，5G/4G 網絡網速很快，目前資費也比較便宜，并且將來價格還可能越來越低。目前市面上的隨身WiFi、智能手機等設備都自帶網絡分享功能，能把5G/4G 移動數據連接通過創(chuàng)建WiFi 熱點分享出來，只要計算設備有無線網卡就可以通過連接分享出來的WiFi 熱點，使用5G/4G 移動數據網絡來上網。

在寬帶網絡出口出現中斷的情況下，通過使用5G/4G移動數據分享網絡來開展無線應急通信，是一種較為理想的低成本解決方案。

4 多模式無線路由器能打通有線局域網與5G/4G 移動數據分享網絡之間的藩籬

在現實生活中，各類組織機構的重要信息系統(tǒng)、信息資源大多部署在有線局域網（固網）的服務器、臺式機之上。服務器、臺式機由于設備本身的使用定位，基本都不裝配無線網卡，是通過有線網卡接入有線局域網再通過路由器上網的，是無法直接與5G/4G 分享網絡的WiFi 熱點相連接來上網的。

隨著無線網絡技術的發(fā)展，市面上無線路由器的功能越來越多，越來越強大，價格也越來越便宜，當今市場上出現了不少能同時支持無線中繼、無線橋接、無線客戶端、AP、無線路由等多種工作模式的無線路由器[2]，并且價格也非常低廉（如TP-Link TL-WR802N 無線路由器能同時支持無線中繼、無線橋接、無線客戶端、AP、無線路由多種模式，市場售價甚至都不到100 元）。

在組織機構的有線局域網中部署一個支持無線中繼/無線橋接/無線客戶端模式的無線路由器(只需支持無線中繼、無線橋接、無線客戶端三種模式中的一種就行)，在寬帶網絡出口出現故障的情況下，利用這個無線路由器與5G/4G 終端設備使用網絡分享功能創(chuàng)建的WiFi 熱點進行連接，就能建立起一條容災應急無線通信鏈路，使得組織機構的有線局域網（生產系統(tǒng)）可以通過5G/4G 移動數據網絡出口來上網，從而保障組織機構中重要的關鍵業(yè)務不出現中斷，最終避免因寬帶網絡故障而導致組織機構出現意外的、不必要的甚至是重大的損失。

5 基于多模式無線路由器及5G/4G 移動數據分享網絡的容災備用網絡的詳細設計、實施方法

5.1 在原有局域網上部署多模式無線路由器，作為容災備用網絡的關鍵設備

一般情況下，在大多數中小型組織機構的寬帶網絡中，寬帶路由器的LAN 口通常是與有線局域網的交換機相連接的，在平時寬帶路由器外網出口還能正常工作的時候，我們就預先在有線局域網上部署一個支持無線中繼（repeater）/無線橋接（bridge）/無線客戶端（client）等模式的多模式無線路由器，將多模式無線路由器的LAN口與有線局域網的交換機相連，使之與有線局域網上的計算機同屬一個二層網絡廣播域。

然后我們使用多模式無線路由器的配置功能，選擇一個在局域網的網段上不會用到的唯一的靜態(tài)IP 地址，給多模式無線路由器配置好，方便以后可以隨時通過網絡來對多模式無線路由器進行管理、設置。同時一定要記得關閉多模式無線路由器自帶的DHCP 服務，以避免對局域網原來的DHCP 服務造成干擾、導致網絡出現異常。

在平時寬帶網絡出口還能正常工作的時候，多模式無線路由器作為容災備用網絡的關鍵設備處于備用狀態(tài)，為了節(jié)能我們也可以直接關閉它的電源，在寬帶網絡出口出現中斷的時候再開啟。

5.2 在寬帶網絡出口出現中斷時，使用5G/4G 終端通過創(chuàng)建WiFi 熱點來分享5G/4G 移動數據連接

當寬帶網絡出口出現中斷的時候，整個局域網已經無法上網，這時需要我們人工啟用備用網絡來上網。首先，我們找到一個合適的能把5G/4G 網絡分享成WiFi 熱點的終端設備（如隨身WiFi、5G/4G 智能手機等），將它放置在一個5G/4G 網絡信號質量較好的地方（如靠近窗戶、寬敞無遮擋的地方），使用它的網絡分享功能，配置好要創(chuàng)建的WiFi 熱點的SSID、加密方式以及密碼等各項參數，開啟網絡分享功能后，就可用于給有線局域網提供一個應急無線上網出口。

5.3 在寬帶網絡出口出現中斷時，使用多模式無線路由器連接5G/4G 無線分享網絡，建立無線上網鏈路

當寬帶網絡出口出現中斷時，在5G/4G 無線分享網絡創(chuàng)建好之后，我們開啟有線局域網上備用的多模式無線路由器的電源，利用之前給多模式無線路由器預先配置好的IP 地址登錄其Web 管理界面，設置多模式無線路由器的工作模式，可以選擇讓多模式無線路由器工作在無線中繼（repeater）、無線橋接（bridge）、無線客戶端（client）三種模式中的任意一種模式，然后將多模式無線路由器連接到5G/4G 終端設備使用網絡分享功能創(chuàng)建的WiFi 熱點（如圖2 所示），即可為原有的有線局域網創(chuàng)建出一條應急無線上網鏈路。

圖2 多模式無線路由器以Client 模式與5G/4G 網絡分享熱點相連接

關于多模式無線路由器的工作模式應該如何選擇才好的問題，無線橋接（bridge）模式相比無線中繼（repeater）模式還多一個可以創(chuàng)建自定義SSID 的功能；無線中繼（repeater）、無線橋接（bridge）模式比無線客戶端（client）模式功能更豐富一些，不僅可以與使用5G/4G 網絡分享功能創(chuàng)建的WiFi 熱點相連接，為有線局域網建立無線出口鏈路，還能在局域網上為無線計算終端提供無線接入服務；但是由于無線計算終端的接入會對無線出口鏈路的速度、延時等性能造成影響，又具有一定的缺點，因此適合在有線局域網負載較輕的情況下使用，如果有線局域網負載較重，建議采用無線客戶端（client）模式為好，具體實施時，我們可以根據實際情況來靈活選用。

5.4 在無線上網鏈路建立好后，調整好局域網上的DHCP 服務，將局域網切換到使用5G/4G 無線分享網絡上網

在無線上網鏈路建立好后，為了確保有線局域網上的關鍵業(yè)務計算機可以通過新創(chuàng)建的無線網絡出口鏈路正常上網，我們還必須保證有線局域網計算機的IP 地址與5G/4G 無線分享網絡的WiFi 熱點同屬一個IP 網段，比較好的辦法是有線局域網計算機通過使用DHCP 協(xié)議來自動配置IP 網絡參數。

因為使用5G/4G 網絡分享功能創(chuàng)建的WiFi 熱點是自帶DHCP 服務的，所以我們必須關閉寬帶路由器自帶的DHCP 服務，同時確保多模式無線路由器自帶的DHCP 服務也是關閉的，整個網段上僅保留使用網絡分享功能創(chuàng)建的WiFi 熱點的DHCP 服務，只有這樣才能保證在有線局域網上的計算機使用DHCP 協(xié)議來自動獲取IP 網絡配置參數時，整個局域網上只有使用5G/4G 網絡分享功能創(chuàng)建的WiFi 熱點的DHCP 服務器在響應DHCP 請求報文，避免存在其他的DHCP 服務器搶先響應DHCP 請求報文，最終避免有線局域網計算機因獲取到錯誤的DHCP 配置參數而導致無法在IP 網絡層（三層）正常通訊、無法正常使用已經建立好的無線上網鏈路（二層）來上網的情況。這個步驟很重要，也比較容易被疏忽，具體實施時要特別注意。

此時，有線局域網上設置成自動獲取IP 地址、自動獲取DNS 服務器地址的計算機就可以自動獲取到正確的網絡配置信息，可以通過容災備用網絡的無線鏈路來正常上網了。在使用容災備用網絡的無線鏈路來上網時，局域網的網絡拓撲結構如圖3 所示。

圖3 啟用容災備用網絡時的拓撲結構圖

5.5 當寬帶網絡出口線路恢復正常時，將網絡切換回正常模式

當寬帶網絡出口線路恢復正常時，我們再將網絡人工恢復到正常上網模式。此時只需切斷多模式無線路由器的電源（或關閉多模式無線路由器的無線連接），將多模式無線路由器切換到備用狀態(tài)；開啟寬帶路由器的DHCP 服務，有線局域網上的計算機就又可以通過原來的寬帶路由器網絡出口上網了；提供5G/4G 網絡分享的終端設備這時也可以撤下了。至此，容災備用網絡完成寬帶網絡斷網時提供應急上網的使命，網絡切換回正常模式，整個局域網又恢復如初。

6 結語

在人們的社會生產跟計算機網絡深度融合在一起的互聯(lián)網時代，很多重要的生產活動需要依托計算機網絡才能開展，提高計算機網絡的健壯性、可用性具有很重要的現實意義，本文介紹的容災備用網絡成本非常低廉（百元級），網絡部署實施簡易靈活，對成本敏感型中小型組織機構具有較好的參考應用價值。