影响无线路由器的最大连接数因素分析

　　802.11协议规定，其中规定最大2007个节点，详见802.11的AID范围，802.11的协议性能，在初始802.11协议下，若节点数较多，比如50左右的节点数，从而会导致网络性能立刻降低，甚至无法工作，对于802.11n/ac之类的协议，该性能会有所改进，但是仍有极限。

　　路由器的设置，比如路由器存在默认的最大连接数设置，以及可以编辑的最大连接数，大于限制以外的节点不被关联，

　　路由器的性能限制，比如路由器的内存限制/CPU的限制，比如NAT可能是一个受影响的内容，貌似一个NAT会话维护大约需要300 byte左右的缓存，可以从这个方面估算下一个路由最多能够支持多少NAT。

　　-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PS：以下表述有个前提为，非硬件资源情况下，无线路由器的最大连接数，这里首先肯定是认同硬件资源对无线连接数的影响的，不过即使在硬件资源最佳的情况下也无法超过，单个无线接口也无法接入大量的设备，其原因就在于802.11协议的设计，不过这一块，协议也在不停的做改良，比如MU-MIMO机制之类，故因此，该回答主要是基于在硬件最佳的情况下，无线路由还是存在连接数量上限而言的。额。。。这里的确最大连接数的定义不明确，我理解是一个路由下最多能支持多少个设备进行接入，同时题设中把钱的层面忽略的话，那么就考虑硬件能做多好就做多好，不会出现由于一些小内存之类出现的性能缺陷。假设仅仅单个AP（即单个路由）的话，从协议设计上而言，本身就限定了其最大连接数，比如下图是经典的bianchi模型中，有关性能的图

　　可以看到随着节点数增加，其吞吐量是快速下降的（由于这里是用1M的速率，所以也可以认为纵轴是代表的网络的效率）。故这里我们需要知道，随着人数越来越多，系统的总带宽会快速减少，其基本原因就在于冲突概率大。所以这里能够注意到，不仅仅是由于共享带宽，人越多，每一个人分的越少，同时，总的带宽也变少了，从而每一个人所分时更加的少，换言之，就是“三个和尚没水喝”。如果对CSMA/CA机制有所了解的话，若两个节点同时backoff到0，那么就会冲突，这个Backoff是随机在一个范围内选值的，在图中，就是在［0，W］范围内随机选值，若冲突后，需要进行重发，每一重发的时候，协议规定要扩大一倍这里的W，即BEB算法，而增大也不是无穷无尽的，协议规定比如，增大5次以后，第6次保持W不变，再发送一次，若再失败则丢包。在图中，重发的次数限制就对应的m。（PS：若采用RTS/CTS模式会好一些，其基本思想是采用短帧冲突代替长帧冲突，从而若发生冲突仅仅损失RTS帧，不会损失数据，总而在上图中RTS/CTS模式下，吞吐量下降要好些，不过在显示环境下，要在一起传输中启用RTS/CTS需要满足待传数据包的payload长度大于RTS threshold的）所以，排除了路由器本身质量而言，协议本身就会限定接入节点个数的，故为了弥补这个缺点，比如MU-MIMO技术，都是扩展用户的增强型技术。故，即使硬件完美的情况下，无线网络最大接入节点数目还是有限制的。（实际上这里还没有加入讨论隐藏终端和暴露终端问题）同时为什么吞吐量会影响节点接入的情况，大致解释是，由于AP和节点为了发送数据需要同时接入信道，即竞争的层面上，AP和节点是一样的，比如我节点需要接入信道发送一个关联请求给AP，AP给我反馈了我才可以发起认证，认证过了我才关联上AP，若在中间AP无法竞争到信道，反馈一直迟迟发不出来，那么我的关联或者认证就会出现超时错误，从而发生无法关联AP。

　　再补充下，实际上早期的支持CSMA/CD的repeaters也是由于协议有最大客户端数限制的，所以由于协议导致的极限并不是第一次出现，如下图即是在《Ethernet： The Definitive Guide》中所述（注：第416页）：

　　是1024，该1024实际上是基于CSMA/CD的BEB最大回退10次所导致（第0~10次会指数增加回退窗口，第11~16次不增加），而若采用包交换的交换机，则没有这个限制。------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------@沈磊 一开始看到你贴的驱动里面，最大到2048，感觉好大。后来发现，貌似2000左右也有可能，不过可能应该更具体点到2007个节点。（PS：本文一开始讨论的是协议的性能限制，这里补充讨论下，协议中默认的一些配置，即不考虑性能的情况下的默认配置）。在协议中，最有关最大关联参数的应该是AID范围，即TIM字段中的AID。目前对AID的考证如下：

　　在TIM中出现的AID的bitmap最大范围是512字节（bitmap中每一位都是关联到一个节点），即AID的范围最大是2008

　　TIM中的Partial Virtual Bitmap（即AID存放的地方）的大小不是定值，即有多少个节点，这里位数就有多少，不是保持512byte位定值。（PS：根据抓包结果总结，我家路由的bitmap仅仅有4个byte）

　　在PS-Poll中也存在AID字段，具体是在duration字段中，其中AID是在14位（duration中的［0:13］），那么范围是0~16384，其中0-2007是使用，2008~16383是保留

　　第二、最大连接数目是由驱动决定的，比如OpenWRT下是2048，参考static const struct ieee80211_iface_limit if_limits［］ = {{ .max = 2048， .types = BIT（NL80211_IFTYPE_STATION） | BIT（NL80211_IFTYPE_WDS） }， { .max = 8， .types =#ifdef CPTCFG_MAC80211_MESH BIT（NL80211_IFTYPE_MESH_POINT） |#endif BIT（NL80211_IFTYPE_AP） }， { .max = 1， .types = BIT（NL80211_IFTYPE_P2P_CLIENT） | BIT（NL80211_IFTYPE_P2P_GO） }， { .max = 1， .types = BIT（NL80211_IFTYPE_ADHOC） }，};具体含义解释参考http://lxr.free-electrons.com/source/include/net/cfg80211.h#L2843但是实际上由于硬件性能和802.11协议的限制，有效的最大连接数目就很少了。

　　很多种因素限制路由器连接数量