项目11 接入因特网

素质目标

1.提高大学生对网络信息的鉴别能力,增强大学生的网络素养。

2.推动高校思想政治教育与信息技术的高度融合,提升高校思想政治教育的针对性和实效性。任务分析探究学习任务实施关联拓展总结提高任务分析11.1.1任务描述随着Internet的日益普及,基于Internet平台的电子商务等互联网应用给企事业单位带来了革命性的改革与开放。SO公司由于公司业务和办公的需要,公司的网络需要接入Internet,以提高办事效率和市场反应速度,以便更具竞争力。当公司的规模扩大时,需要增加可上网的计算机。当设备升级时,如增设笔记本电脑和手机,也可以保证以上设备也能享受Internet上的各式服务。11.1.2需求分析通过以上的任务描述,明确本任务需要解决两个问题:

1.配置宽带路由器,实现共享接入。

2.配置无线宽带路由器,实现共享接入。11.1.3方案设计在确定了合适的ISP(InternotServiceProvider,Interner服务提供商)后,通过咨询当地的网络运营商,在了解各种宽带接入业务后,公司决定选择ADSL或LAN方式接入Internet,并添加一台宽带路由器进行简单改造,实现全公司共享上网。当公司的规模扩大时,可以增加若干台交换机和路由器。当需要扩展办公室时,可以用宽带路由器与一台交换机相连,用交换机作为办公室台式计算机的接入设备,也可以在办公室接入一台无线宽带路由器,作为笔记本电脑和手机的接入设备。本任务的拓扑结构图如图11-1所示。11.1.3方案设计探究学习11.2.1相关概念1.ISP要接入Internet,必须经过ISP。为用户提供接入Internet服务的是ISP,它一方面为用户提供Internet接入服务,另一方面为用户提供Internet的各类信息代理服务,如电子邮件、信息发布等。ISP是世界上的互联网用户通往Internet的必经之路。各国和各地区都有自己的ISP。用户首先通过某种通信线路连接到ISP,借助于ISP与Internet的连接通道便可以接入Internet。整个网络由核心层、汇聚层、接入层构成。社区端到末端用户接入部分就是通常所说的“最后一公里”。11.2.1相关概念2.核心层汇聚层和接入层11.2.2接入方式1.PSTN拔号上网

PSTN(PublicSwitchedTelephoneNetwork,公共交换电话网络),是一种常用旧式电话系统,即我们日常生活中常用的电话网。公共交换电话网络是一种全球语音通信电路交换网络,包括商业的和政府拥有的。

PSTN是一种以模拟技术为基础的电路交换网络。在众多的广域网互连技术中,通过PSTN进行互连所要求的通信费用最低,但其数据传输质量及传输速度也最差,同时PSTN的网络资源利用率也比较低。公共交换电话网是基于标准电话线路的电路交换服务,用来作为连接远程端点的连接方法。典型的应用有远程端点、本地LAN之间的连接和远程用户拨号上网。(1)概念11.2.2接入方式(2)入网方式通过普通拨号电话线入网１通过租用电话专线入网２由PSTN转入公共数据网入网方式３11.2.2接入方式2.ISDN上网综合业务数字网(IntegratedServicesDigitalNetwork,ISDN)是一个数字电话网络国际标准,是一种典型的电路交换网络系统。在ITU的建议中,ISDN是一种在数字电话网IDN的基础上发展起来的通信网络,ISDN能够支持多种业务,包括电话业务和非电话业务。ISDN有窄带和宽带两种。窄带ISDN有基本速率(2B+D,144kbit/s)和一次群速率(30B+D,2Mbit/s)两种接口。基本速率接口包括两个能独立工作的B信道(64kbit/s)和一个D信道(16kbit/s),其中B信道一般用来传输话音、数据和图像,D信道用来传输信令或分组信息。B代表承载,D代表控制。11.2.2接入方式3.xDSL接入11.2.2接入方式4.ADSL非对称数字用户线路(ADSL)是数字用户线路服务中最流行的一种。

ADSL的国际标准于1999年获得批准,称为G.dmt。它允许高达8Mbit/s的下行速度和1Mbit/s的上行速度。这个标准已被2002年发布的ADSL2超越,下行速度经过不断的改进,目前已经可以达到12Mbit/s,上行速度仍然是1Mbit/s。现在,我们又有了ADSL2+,它使用双绞线上的双倍带宽(2.2MHz)把下行速度翻了一倍,达到24Mbit/s。11.2.2接入方式主要特点高速传输上网、打电话互不干扰独享带宽,安全可靠11.2.2接入方式5.Cable接入

CableModem(电缆调制解调器)又名线缆调制解调器,俗称有线猫。Cable网络是基于有线电视网而组成的网络。Cable接入,就是基于CATV(HFC)网的网络接入技术,它是随着网络应用的扩大而发展起来的,主要使用有线电视网进行数据传输。

CableModem彻底解决了由于声音图像的传输而引起的阻塞,其速率已达10Mbit/s以上,下行速率则更高。而传统的Modem虽然已经开发出了速率为56Kbit/s的产品,但其理论传输极限为64Kbit/s,再想提高已不大可能。11.2.2接入方式6.LAN接入(局域网接入)

LAN是一种新型的宽带接入方式,它通过千兆光纤接入小区或大楼,百兆光纤到楼层,通过网线以十兆接入用户桌面,妥善解决了用户接入带宽瓶颈问题,可轻松实现信息高速传输和视频服务。如免费视频点播、网上教育、大型三维游戏、远程监控等。11.2.2接入方式①可提供小区内部的多种物业管理与个性化宽带服务。LAN可实现实时监控、智能化物业管理、小区/大楼/家庭保安、家庭自动化(如远程遥控家电、可视门铃等)、远程抄表等功能,提供智能化、信息化的办公和家居环境,满足不同层次对信息化的需求。②提供高速的网络接入。③安装简易。安装LAN非常简单,主要是配置IP地址、DNS和网关。装好网卡后,在网卡的TCP/IP属性中将电信提供的IP地址、DNS地址和网关地址填在对应的空栏中,重新启动计算机即可。(1)业务特点11.2.2接入方式(2)功能特点高速１便捷２11.2.2接入方式7.无线接入方式在项目8详细讲解过11.2.2接入方式8.FTTx接入(光纤接入方式)根据光纤到户的距离来分类,FTTx可分为FTTH(FibreToTheHome,光纤到户)、FTTB(FibreToTheBuilding,光纤到大楼)、FTTC(FibreToTheCurb,光纤到路边)、FTTSA(FibreToTheServiceArea,光纤到服务区)等。(1)分类11.2.2接入方式①简介

FTTH是现今为止,全业务、高带宽的接入需求的最好模式之一。

FTTH的发展主要有两条路径———有源光网络和无源光网络。有源光网络具有传输距离远的特点,但是设备专用程度大,不适合用户密集的区域,而且端口价格相对较高。另外,有源的特点也使得设备安装受到很大限制,而且容易受到周围环境中的电磁干扰影响,这样就增加了网络的故障点,并导致了维护成本较高。(2)FTTH11.2.2接入方式无源光网络因为是纯介质网络,具有天然的抗电磁干扰影响的能力,减少了接入网的故障点,系统可靠性较高,维护成本较低。同时无源光网络模式的FTTH通明性好,能够支持多种制式的应用,更适合于大规模发展用户。无源光网络逐渐成为FTTH的主流发展方向。

FTTH的物理层选用的是光纤,光网络的使用为高带宽的业务传送能力提供了良好的基础保障。但是只有物理层是不够的,要实现信息的传送更重要的是二层控制。所以FTTH的发展就经历了一个网络二层上的革命———从ATM向以太网发展的过程,分别对应着APON和E/GPON两个系列。11.2.2接入方式②优点

FTTH的优势主要有五点:第一,它是无源网络,从局端到用户,中间基本上可以做到无源;第二,它的带宽是比较宽的,长距离正好符合运营商的大规模运用方式;第三,因为它是在光纤上承载的业务,所以并没有什么问题;第四,由于它的带宽比较宽,支持的协议比较灵活;第五,随着技术的发展,包括点对点、1.25G和FTTH的方式都制定了比较完善的功能。将光纤直接接至用户家,其带宽、波长和传输技术种类都没有限制,适于引入各种新业务,是最理想的业务透明网络,是接入网发展的最终方式。虽然移动通信发展速度惊人,但因其带宽有限,终端体积不可能太大,显示屏幕受限等因素,人们依然追求性能相对占优的固定终端,也就是希望实现光纤到户。光纤到户的魅力在于它具有极大的带宽,它是解决从互联网主干网到用户桌面的“最后一公里”瓶颈现象的最佳方案。11.2.3PPPoE的应用1.PPP点到点协议(PointtoPointProtocol,PPP)是为在同等单元之间传输数据包这样的简单链路而设计的链路层协议。这种链路提供全双工操作,并按照顺序传递数据包。设计目的主要是通过拨号或专线方式建立点对点连接来发送数据,使其成为各种主机、网桥和路由器之间简单连接的一种共通的解决方案。(1)简介11.2.3PPPoE的应用(2)功能成帧链路控制网络控制11.2.3PPPoE的应用

(3)组成部分封装１链路控制协议

(LCP)２网络控制协议

(NCP)３11.2.3PPPoE的应用当用户拨号接入ISP时,路由器的调制解调器对拨号做出确认,并建立一条物理连接(底层up)。计算机向路由器发送一系列的LCP分组(封装成多个PPP帧)。这些分组及其响应选择一些PPP参数,并进行网络层配置(此前如有PAP或CHAP验证先要通过验证),NCP给新接入的计算机分配一个临时的IP地址,使计算机成为因特网上的一个主机。通信完毕后,NCP释放网络层连接,收回原来分配出去的IP地址。接着,LCP释放数据链路层连接。最后释放的是物理层的连接。(4)工作流程11.2.3PPPoE的应用

PPP协议是一种点—点串行通信协议。PPP具有处理错误检测,支持多个协议,允许在连接时刻协商IP地址,允许身份认证等功能。(5)特点11.2.3PPPoE的应用

PPP的认证方式有两种,一种是PAP,另一种是CHAP。相对来说,PAP的认证方式安全性没有CHAP高。PAP在传输密码时是明文的,而CHAP在传输过程中不传输密码,取代密码的是hash(哈希值)。PAP认证是通过两次握手实现的,而CHAP则是通过三次握手实现的。PAP认证是被叫提出连接请求,主叫响应。而CHAP则是主叫发出请求,被叫回复一个数据包,这个包里面有主叫发送的随机的哈希值,主叫在数据库中确认无误后发送一个连接成功的数据包连接。(6)认证方式11.2.2接入方式2.PPPoE

PPPoE(Point-to-PointProtocoloverEthernet,以太网上的点对点协议),是将点对点协议(PPP)封装在以太网(Ethernet)框架中的一种网络隧道协议。由于协议中集成PPP协议,所以能实现传统以太网不能提供的身份验证、加密以及压缩等功能,也可用于缆线调制解调器(CableModem)和数字用户线路(DSL)等以以太网协议向用户提供接入服务的协议体系。本质上,PPPoE是一个允许在以太网广播域中的两个以太网接口间创建点对点隧道的协议。它使用传统的基于PPP的软件来管理一个不是使用串行线路而是使用类似于以太网的有向分组网络的连接。这种有登录地址和口令的标准连接,方便了接入供应商的计费。并且,连接的另一端仅当PPPoE连接接通时才分配IP地址,所以允许IP地址的动态复用。(1)简介11.2.2接入方式(2)PPPoE的阶段PPPoE发现１PPP会话２11.2.4局域网共享上网1.软件共享方式代理服务器共享上网ICSNAT11.2.4局域网共享上网2.硬件共享方式硬件共享方式是通过一个路由器等硬件设备实现接入Internet和共享Internet的方式。宽带路由器集成了用于接入Internet的以太网WAN接口,并且内置了多个端口的交换机,方便多台计算机连接成局域网和共享Internet。宽带路由器除了具有路由功能外,通常还提供了DHCP、防火墙、网络控制、无线局域网连接等功能。11.2.5宽带网络设备1.Modem(调制解调器)调制解调器,俗称“猫”,是一种计算机硬件。11.2.5宽带网络设备(1)工作原理调制解调器,其实就是Modulator(调制器)与Demodulator(解调器)的简称,是一种把要传输的数字信号调制到载波上或从载波上把数字信号分离出来的设备。计算机在发送数据时,先由调制解调器把数字信号转换为相应的模拟信号,这个过程称为“调制”。经过调制的信号通过电话载波传送到另一台计算机之前,也要经由接收方的Modem负责把模拟信号还原为计算机能识别的数字信号,这个过程称为“解调”。正是通过这样一个“调制”与“解调”的数模转换过程,从而实现了两台计算机之间的远程通信。它主要用于电话网络的数据通信,在网络互连和远程访问方面起着重要的作用。目前的调制解调器在自适应、数据压缩和网络编码调制技术等方面已经非常成熟。11.2.5宽带网络设备(2)工作模式①ADSL桥接接入模式

ADSL桥接接入模式转换效率高,一般推荐用户使用该接入模式。

②ADSL路由接入模式

ADSL路由接入模式一般指的是ADSL路由器在“ROUTERENABLE(路由使能)”的工作模式下,具有PPPoE拨号、NAT、RIP-1等少量路由功能。11.2.5宽带网络设备(3)Modem的分类外置式Modem内置式ModemPCMCIA插卡式Modem机架式Modem11.2.5宽带网络设备(4)几种ADSLModem接入示意图①以太网接口外置式ADSLModem接入示意图,如图11-4所示。11.2.5宽带网络设备②USB接口外置式ADSLMODEM接入示意图,如图11-5所示。11.2.5宽带网络设备③PCI接口内置式ADSLMODEM接入示意图,如图11-6所示。11.2.4局域网共享上网2.宽带路由器宽带路由器是近几年来新兴的一种网络产品,它伴随着宽带的普及应运而生。宽带路由器在一个紧凑的箱子中集成了路由器、防火墙、带宽控制和管理等功能,具备快速转发能力、灵活的网络管理和丰富的网络状态等特点。多数宽带路由器针对中国宽带应用优化设计,可满足不同的网络流量环境,具备满足良好的电网适应性和网络兼容性。多数宽带路由器采用高度集成设计,集成10M/100Mbit/s宽带以太网WAN接口,并内置多口10M/100Mbit/s自适应交换机,方便多台计算机连接内部网络与Internet。11.2.5宽带网络设备(1)功能介绍①MAC地址功能大部分宽带运营商都将MAC地址和用户的ID、IP地址捆绑在一起,以此进行用户上网认证。带有MAC地址功能的宽带路由器可将网卡上的MAC地址写入,让服务器通过接入时的MAC地址验证,以获取宽带接入认证。②NAT功能

NAT功能将局域网内分配给每台计算机的IP地址转换成合法注册的Internet实际IP地址,从而使内部网络的每台计算机可直接与Internet上的其他主机进行通信。11.2.5宽带网络设备③DHCP协议

DHCP能自动将IP地址分配给登录到TCP/IP网络的客户工作站。它提供安全、可靠、简单的网络设置,避免地址冲突。这对于家庭用户来说非常重要。④防火墙功能防火墙可以对流经它的网络数据进行扫描,从而过滤掉一些攻击信息。防火墙还可以关闭不使用的端口,从而防止黑客攻击。而且它还能禁止特定端口流出信息,禁止来自特殊站点的访问。⑤虚拟专用网(VPN)

VPN能利用Internet公用网络建立一个拥有自主权的私有网络,一个安全的VPN包括隧道、加密、认证、访问控制和审核技术。对于企业用户来说,这一功能非常重要,不仅可以节约开支,而且能保证企业信息安全。11.2.5宽带网络设备⑥DMZ功能

DMZ(DemilitorlzedZome,隔离区)的主要作用是减少为不信任客户提供服务而引发的危险。DMZ能将公众主机和局域网络设施分离开来。大部分宽带路由器只可选择单台计算机开启DMZ功能,也有一些功能较为齐全的宽带路由器可以设置多台计算机提供DMZ功能。⑦DDNS功能

DDNS(DyramicDomainNameServer)是动态域名服务,能将用户的动态IP地址映射到一个固定的域名解析服务器上,使IP地址与固定域名绑定,完成域名解析任务。DDNS可以帮用户构建虚拟主机,以用户自己的域名发布信息。11.2.5宽带网络设备(2)使用方法线缆连接网卡检查自动获取IP地址11.2.5宽带网络设备(3)接入方式ADSL虚拟拨号接入FTTX+LAN接入11.2.6Internet接入图

1.ADSL单机接入示意图,如图11-4所示。

2.宽带路由器接入,LAN接入,如图11-7所示。11.2.6Internet接入图3.ADSL接入,如图11-8所示。11.2.6Internet接入图4.无线设备混合连接图,如图11-9所示。任务实施任务1单机通过PPPoE接入Internet步骤1安装网卡和驱动程序,项目6已讲,在此不重复。步骤2打开“网络和共享中心”窗口,如图11-10所示。任务1单机通过PPPoE接入Internet步骤3单击“设置新的连接或网络”,弹出如图11-11所示窗口。单击“连接到Internet”,单击“下一页”按钮。任务1单机通过PPPoE接入Internet步骤4弹出如图11-12所示窗口,单击“宽带(PPPoE)”。任务1单机通过PPPoE接入Internet步骤5在弹出的窗口中输入用户名、密码和连接名称,如图11-13所示。注意:用户名和密码由ISP提供。单击“连接”按钮。连接过程如图11-14所示。任务1单机通过PPPoE接入Internet任务1单机通过PPPoE接入Internet步骤6连接成功后,窗口如图11-15所示。单击“立即连接”连接到网络。任务2通过有线路由器组建网络步骤1连接线路。在没有路由器之前,我们是通过计算机直接连接宽带来上网的,那么现在要使用路由器共享宽带上网,当然首先要用路由器来直接连接宽带了。因此我们要做的第一步工作就是连接线路,把前端宽带线连到路由器(WAN口)上,然后把计算机也连接到路由器上(LAN口),如图11-8所示。步骤2设置路由器上网。打开网页浏览器,在地址栏输入,打开路由器的管理界面,在弹出的登录框中输入路由器的管理账号,查看说明书可得,此处设置与无线路由器一样。进入“设置向导”对话框,单击“下一步”按钮。选择正确的上网方式(常见上网方式有PPPoE、动态IP、静态IP三种,如图11-16所示)。请根据下面的描述选择对应的上网方式。任务2通过有线路由器组建网络任务2通过有线路由器组建网络三种上网方式比较:

PPPoE:拨号上网,单机(不使用路由器)的时候使用Windows系统自带的“宽带连接”来拨号,有一个用户名和密码。PPPoE是最常见的上网方式,ADSL线路一般都选用该上网方式。动态IP:不用拨号,也不用设置IP地址等就能上网