Internet第02章 INTERNET接入技术

第二章INTERNET接入技术 2 主要内容 INTERNET接入概述有线接入技术无线接入技术局域网技术 3 INTERNET接入概述 目前 Internet的接入方式主要有两类 有线接入和无线接入 有线接入 通过利用已有的传输网络 从而可以提供经济实用的接入方法 如 基于传统公用电话网 PSTN 的拨号接入 ADSL接入 专线接入等 无线接入 用户终端无需通过网线与网络相连 从而使上网变得更加自由和方便 如 利用微波 卫星等通信手段接入 频带传输 干扰较大 4 什么是ISP ISP 即因特网服务提供商 它是提供Internet服务的机构 是用户接入Internet的入口点 实际上 用户的本地计算机与Internet没有直接连接在一起 即本地计算机与Internet之间没有IP连通性 而真正与Internet直接连接的是ISP的主机系统 ISP具有以下三方面的功能 为用户提供Internet接入服务为用户提供各类信息服务为申请接入Internet的用户计算机分配IP地址等目前 国内的几大骨干广域网都相当于ISP 其中CHINANET是专门向公众提供Internet接入服务的 5 接入技术 常用的接入技术有 PSTN PublicSwitchedTelephoneNetwork 公共交换电话网络DDN数字数据网DDN DigitalDataNetwork xDSL数字用户线路 可以代表ADSL HDSL等X 25网是一种公用分组交换网 类似于公共电话交换网局域网接入光纤接入局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体有线电视同轴电缆的CableModem接入利用已有有线电视的混合光纤同轴电缆 HFC 系统接入Internet无线接入 6 有线接入技术 拨号接入 PSTN 拨号线连接是借助公用交换电话网 PSTN 通过电话线以拨号方式接入网络的广域网连接方法 PSTN通过调制解调器拨号实现用户接入的方式 工作原理 发送方的计算机在发送数据时 首先把数据传送给本端Modem 发送端Modem则把数字信号调制为模拟信号 并经PSTN将信号传送给接收端Modem 接收端Modem把接收到的模拟信号进行解调 恢复为数字信号 再送给本端计算机 7 拨号接入 PSTN 不用申请开户 只要家里有电脑 把电话线接入Modem就可以直接上网 8 ISDN拨号 通话上网两不误ISDN IntegratedServiceDigitalNetwork 综合业务数字网 接入技术俗称 一线通 它采用数字传输和数字交换技术 将电话 传真 数据 图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理 用户使用ISDN需要专用的终端设备 主要由网络终端NT1和ISDN适配器组成 网络终端NT1类似与有线电视上的用户接入盒 它为ISDN适配器提供接口和接入方式 9 ISDN拨号 采用ISDN拨号方式接入需要申请开户 初装费根据地区不同而会不同 10 公共数字数据网DDN DDN是我国电信部门专为国内用户提供多种不同传输速率 64Kbps 2Mbps 的数字专线租用服务而建立的公共网络系统 它由DDN交换机和传输线路 如 光纤和双绞线 组成 DDN可为用户提供一条高带宽 高质量的数据传输通道 数字专线有两个标准 T1是北美标准 带宽为1 544Mbps E1是欧洲标准 带宽为2 048Mbps 公共数字数据网 DDN 采用欧洲标准 每条信道的带宽是64Kbps 11 DDN数字专线常用于实现远程局域网之间点到点的连接 是目前应用最广泛的广域网连接技术之一 用户租用DDN业务需要申请开户 DDN的租用费较贵 普通个人用户负担不起 因此它不适合社区住户的接入 只对社区商业用户有吸引力 12 数字用户线 xDSL xDSL是ADSL SDSL HDSL IDSL和VDSL技术的总称 ADSL不对称式数字用户线 AsymmetricDigitalSubscriberLine 是一种调制技术 它利用普通电话线进行高速数据传输 ADSL能在现有电话线上传输高带宽数据 多媒体和视频信息 并且允许数据和话音在一根电话线上同时传输 它是单个计算机高速接入网络的最新技术 13 ADSL技术提供的数据传输速率是不对称的 下行速率 1 5Mbps 8Mbps 上行速率 16Kbps 640Kbps ADSL的最大传输距离为5 5公里 ADSL技术使用的协议为PPPOE 在ADSL接入方案中 每个用户都有单独的一条线路与ADSL局端相连 它的结构可以看作是星形结构 数据传输带宽是由每一个用户独享的 14 ADSL接入技术 15 16 HDSL HDSL2 High data rateDigitalSubscriberLine 高数据速率数字用户线这是一种上下行速率相同的DSL技术 它在两对铜双绞线上的两个方面上均匀传送1 544Mbit s带宽的数据 若是使用三条双绞线时速度还可以提升到E1 2 048Mbps 的传输速率 HDSL的传送距离比ADSL的传送距离短 当用户线长度超过3 6km时 电信局需要安装信号再生器以延长业务范围 由于HDSL需要两对双绞线 它最开始被用于PBX 公司内部使用的电话业务网络 连接Internet业务和专用数据局 17 单线对数字用户线SDSL它与HDSL类似 可以在两个方向上 上行和下行 传送1 544Mbit s的带宽 但它利用一对铜双绞线 一对铜双绞线的使用使其传送距离受到限制 SDSL应用的传送范围为3km左右 它的应用范围比较小 如住宅电视会议或远端LAN接入等 18 IDSL ISDNDSL 综合数字业务用户环路 技术也与HDSL相同 它可以提供ISDN的基本速率 144kbps 或基群速率 2Mbps 的双向业务 IDSL与ISDN完全不同 ISDN是交换技术 ISDL是网络技术 19 VDSL Very high data rateDigitalSubscriberLine 甚高数据速率数字用户线 VDSL是不对称的 它的传送范围在300m到1 4km左右 它的传送带宽很宽 在一对铜双绞线上 其下行速率可达3Mbit s到52Mbit s 上行速率可达1 5Mbit s到2 3Mbit s 很宽的带宽可以使电信部门能够用VDSL技术传送高清晰度电视 HDTV 节目 VDSL技术仍处于发展初期 长距离应用仍需测试 20 光纤接入 光纤接入是指局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体 根据光纤向用户延伸的距离 即光网络单元 ONU 所在位置 光线接入网有多种应用形式 其中最主要的3种形式是光纤到大楼 FTTB 光纤到路边 FTTC 光纤到户 FTTH 光纤接入网 特别是FTTH接入网 因具有频带宽 容量大 信号质量好 可靠性高等优点 可以提供多种业务乃至未来宽带交互型业务 被认为是接入网的发展方向 但目前光纤接入网成本较贵 普通用户难以承受 尽管FTTB FTTC采用若干用户共用ONU以分摊成本 降低平均成本方式 但却带来供电困难等问题 21 有线电视同轴电缆的CableModem接入 线缆调制解调器 CableModem 利用已有有线电视的混合光纤同轴电缆 HFC 系统接入Internet 其接入速率高 能共享接入传输总线 CableModem接入采用同轴电缆 抗干扰能力强 有线电视系统所用的CableModem上 下行速率为对称的10Mbit s 有较大带宽优势 这在Internet接入应用方面具有特殊优势 不仅CableModem接入速率高 有线电视网络中的接入同轴电缆带宽也达几百MHz 在上下行通道中具有极好的均衡能力 22 无线接入 无线接入主要指使用微波 WiFI 蓝牙 红外等无线接入的技术 包括三种技术 无线广域网 同广域网一样使用广域网协议 如微波传输 卫星传输等等 无线局域网 使用802 11协议的无线局域网 移动网 利用数字移动通信技术接入 GPRS 3G等 23 无线广域网 微波无线网微波通信是利用微波波段的电磁波在对流层的视距范围内进行信息传输的一种通信方式 是现代化通信的一种重要传输手段 利用微波通信技术可以实现局域网的远程互连 微波通信需要在通信双方各架设一个天线 且接收天线与发射天线必须精确地对准 微波沿着直线传播 它不能很好地穿过建筑物 要求在两个通信站点的直线范围内不能有遮挡物 建筑物 否则它将不能正确地传输数据 24 25 无线广域网 卫星通信网卫星通信利用人造地球卫星作为空中微波中继站 实现地球上两个或多个地球站之间的通信 卫星通信不仅可以为全球提供远距离的电视广播 移动通信服务 而且可以提供数据广播和定点式数据通信 利用卫星通信网可以实现更大范围的局域网互连 它具有覆盖地域广 传输距离长 传输质量好 通信速率快等特点 因此 卫星通信通常在覆盖面积广 规模大的互联网主干网的环境中使用 26 无线局域网 WLANWirelessLAN 无线局域络WLAN是相当便利的数据传输系统 它利用射频 RadioFrequency RF 的技术 取代双绞铜线所构成的局域网络 使无线局域网络能利用简单的存取架构让用户通过它 达到 信息随身化 便利走天下 的理想境界 无线局域网使用的802 11协议 1997年IEEE802 11标准的制定是无线局域网发展的里程碑 27 无线局域网络应用无线局域网络绝不是用来取代有线局域网络 而是用来弥补有线局域网络之不足 以达到网络延伸之目的 下列情形可能须要无线局域网络 无固定工作场所的使用者有线局域网络架设受环境限制作为有线局域网络的备用系统 28 移动网络 移动网络接入 利用蜂窝通信技术实现用户的移动接入 这种技术把一个地理区域分成若干个小区 称作 蜂窝 蜂窝技术因此而得名 手机就是采用这项技术 将一个大的地理区域分割成多个 蜂窝 的目的 是充分利用有限的无线传输频率 每一组连接 对于无线电话而言就是每一组会话 都需要专门的频率 而可以使用的频率一共只有大约1000个 为了使更多的会话能同时进行 蜂窝系统把给每一个 蜂窝 分配了一定数额的频率 不同的蜂窝可以使用相同的频率 这样 有限的无线资源就可以充分利用了 常见的蜂窝系统包括GSM和CDMA 29 移动接入模式 利用移动电话的modem功能直接用手机接入 WAP WirelessApplicationProtocol 30 GSM GlobalSystemforMobileCommunications 中文为全球移动通讯系统 俗称 全球通 是一种起源于欧洲的移动通信技术标准 是第二代移动通信技术 其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准 让用户使用一部手机就能行遍全球 我国于20世纪90年代初引进采用此项技术标准 目前 中国移动 中国联通各拥有一个GSM网 为世界最大的移动通信网络 GPRS是通用分组无线业务 GeneralPacketRadioService 的简称 它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务 它经常被描述成 2 5G 可说是GSM的延续 EDGE是英文EnhancedDataRateforGSMEvolution的缩写 即增强型数据速率GSM演进技术 31 3G 3rdGeneration的缩写 指第三代移动通信技术 3G将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统 它能够处理图像 音乐 视频流等多种媒体形式 提供包括网页浏览 电话会议 电子商务等多种信息服务 3G技术 W CDMA 宽频分码多址 支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商 CDMA2000 也称为CDMAMulti Carrier 由美国高通北美公司为主导提出 TD SCDMA 由中国独自制定的3G标准 大唐 全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD SCDMA标准 WiMAX 微波存取全球互通 又称为802 16无线城域网 32 中国的3G之路刚刚开始 最先普及的3G应用是 无线宽带上网 六亿的手机用户随时随地手机上网 而无线互联网的流媒体业务将逐渐成为主导 3G的核心应用包括 宽带上网 视频通话 手机电视 无线搜索 手机音乐 手机购物 手机网游等 33 3G中国发牌2009年1月7日14 30 工业和信息化部为中国移动 中国电信和中国联通发放3张第三代移动通信 3G 牌照 此举标志着我国正式进入3G时代 中国移动增加基于TD SCDMA技术制式的3G牌照 中国电信增加基于CDMA2000技术制式的3G牌照 中国联通增加基于WCDMA技术制式的3G牌照 34 局域网技术 什么是局域网 当一个计算机网络连接的区域范围不大 辟如说在一座办公大楼中 一个工矿企业的一群建筑物和现场中 或者一所大学的校园中 其范围在几公里或十几公里以内的网络就称之为计算机局域网 LocalAreaNetwork LAN 简言之 局域网就是在小范围内将各种数据通信设备互连起来 进行数据通信和资源共享的计算机网络 35 局域网最主要的特点是 网络为一个单位所拥有 且地理范围和站点数目均有限 局域网的主要优点 能方便地共享资源成本低 安装 扩充及维护方便支持多种通信传输介质 局域网技术 36 从不同的角度观察 局域网有多种划分方法 1 按网络拓扑结构划分 局域网主要分为总线型局域网 星型局域网 环型局域网等 2 按局域网的配置划分 局域网分为对等局域网和客户 服务器局域网两种 3 按局域网通信媒体类型划分 局域网分为有线通信媒体局域网和无线局域网两种 4 按局域网基本工作原理划分 局域网分为共享媒体局域网 交换局域网和虚拟局域网三种 局域网技术 37 LAN的特点 覆盖范围小 房间 建筑物 园区范围距离 25km高传输速率10Mbps 1000Mbps低误码率10 8 10 10可采用多种拓扑结构总线 星形 环形拓扑等支持多种通信传输介质电缆 光纤 无线传输为一个单位所拥有 自行建设 不对外提供服务 局域网技术 38 Switch Server stations stations stations 集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大 以扩大网络的传输距离 采用共享工作模式 交换机也叫交换式集线器 它通过对信息进行重新生成 并经过内部处理后转发至指定端口 具备自动寻址能力和交换作用 局域网技术 39 令牌环网络 TokenRing 令牌环的基本结构如图1 a 所示 工作站以串行方式顺序相连 形成一个封闭的环路结构 数据顺序通过每一工作站 直至到达数据的原发者才停止 图1 b 是基本环形结构的改进型 在此结构中 工作站未直接与物理环相连 而是连接到一种多站访问单元 MAU 称为IBM8228 MAU可连接8个工作站 图1 a 图1 b 40 令牌环网络工作原理 当环上的一个工作站希望好送帧时 必须首先等待令牌 所谓令牌是一组特殊的比特 专门用来仲裁由哪个工作站访问网环 一旦收到令牌 工作站便可启动发送帧 帧中包括接收站的地址 以标识哪一站应接收此帧 帧在环上传送时 不管帧是否是针对自己工作站的 所有工作站都进行转发 直到待回到帧的始发站 并由该始发站撤消该帧 帧的意图接收者除转发帧外 应针对自身站的帧维持一个副本 并通过在帧的尾部设置 响应比特 来指示已收到此副本 工作站在发送完一帧后 应该释放令牌 以便出让给它站使用 41 42 以太网组网技术 设备 交换机 RJ45网卡 RJ45插头 双绞线 43 网卡 网络接口卡 NIC NetworkInterfaceCard 又称网络适配器 NIA NetworkInterfaceAdapter 简称网卡 网卡用于实现联网计算机和网络电缆之间的物理连接 为计算机之间相互通信提供一条物理通道 并通过这条通道进行高速数据传输 在局域网中 每一台联网计算机都需要安装一块或多块网卡 通过介质连接器将计算机接入网络电缆系统 网卡的MAC地址 在每块网卡上都有一个全球唯一的MAC地址 该地址被存放在网卡上的站地址寄存器 PROM 中 44 MAC地址是一个48位地址 如00 80 c8 4b eb 0a MAC地址分为两部分 前24位表示网卡制造厂家的标识号 VendorCode 由IEEE统一分配 后24位是网卡的系列号 由网卡的生产厂家自行分配 MAC地址也叫物理地址 硬件地址或链路地址 由网络设备制造商生产时写在硬件内部 这个地址与网络无关 也即无论将带有这个地址的硬件 如网卡 集线器 路由器等 接入到网络的何处 它都有相同的MAC地址 MAC地址一般不可改变 不能由用户自己设定 IP地址通常工作于广域网 路由器处理的就是IP地址 MAC地址工作于局域网 45 集线器的英文称为 Hub Hub 是 中心 的意思 集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大 以扩大网络的传输距离 同时把所有节点集中在以它为中心的节点上 它工作于OSI 开放系统互联参考模型 参考模型第一层 即 物理层 集线器与网卡 网线等传输介质一样 属于局域网中的基础设备 采用CSMA CD访问方式 中继器是网络物理层上面的连接设备 适用于完全相同的两类网络的互连 主要功能是通过对数据信号的重新发送或者转发 来扩大网络传输的距离 网桥工作在数据链路层 将两个LAN连起来 根据MAC地址来转发帧 可以看作一个 低层的路由器 46 交换机 Switch 也称为交换式集线器 它是一种基于MAC地址 网卡的硬件标志 识别 能够在通信系统中完成信息交换功能的设备 其工作原理可以简单地描述为 存储转发 四个字 交换机支持 全