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  • 只要安装了路由器软件,计算机也可以当路由器来使用。互联网的基本结构和家庭、公司网络是相同的,也是通过...ADSL接入网的结构和工作方式家庭和公司的内网是通过接入网连接到网络运营商的。接入网有很多类型。其中...

    只要安装了路由器软件,计算机也可以当路由器来使用。

    互联网的基本结构和家庭、公司网络是相同的,也是通过路由器来转发包的,也就是一个放大版的。不过也有不同点,距离的不同和由于量大引起路由的维护方式不同

    互联网接入路由器发送网络包的操作和以太网路由器有一点不同,互联网接入路由器是按照接入网规则来发送包的。

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    ADSL接入网的结构和工作方式

    家庭和公司的内网是通过接入网连接到网络运营商的。接入网有很多类型。其中一个是ADSL接入网。

    互联网接入路由器会在网络包前面加上MAC头部、PPPoE头部、PPP头部总共三种头部,然后发送给ADSL Modem。ADSL Modem将包拆分成信元,并转换成电信号发送给分离器,通过使用多个波来提高速率。

    分离器的功能是过滤掉高频信号,防止ADSL对电话产生的干扰,同时也是防止电话对ADSL产生干扰。

    信号通过电话线到达电话局之后,会经过配线盘、分离器到达DSLAM。DSLAM具有ATM接口,和后方路由器收发数据时使用的是原始网络包拆分的ATM信元形式。BAS负责将ATM信元还原成网络包并转发到互联网内部。

    光纤接入网(FTTH)

    另一种常用的接入网技术,与ADSL技术的利用率不相上下的光纤接术。

    光纤是一种双层结构的纤维状透明材质构成的,通过里面的纤芯中传导光信号来传输数据信息。ADSL信号是由多个频段的信号组成的,比较复杂,但光信号却非常简单,亮表示我,暗表示0。

    光纤通信的关键技术就是能够传导光信号的光纤

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    接入网中使用的PPP和隧道

    接入网需要通过用户名和密码验证用户身份,然后由网络运营商向用户分配公有地址。用户发送的网络包会通过ADSL和FTTH等接入网到运营商的BAS

    接入网连接发的路由器也称为BAS.ADSL和FTTH接入网时,都需要先输入用户名和密码,登录之后才能访问互联网,而BAS就是登录操作的窗口,是通过PPPoE方式来实现的。

    PPPoE是将PPP消息装入以太网包进行传输的方式。BAS除了作为用户认证的窗口之外,还可以使用隧道方式来传输网络包。所谓隧道,就是类似于套接字之间建立TCP连接。

    接入网的整体工作过程

    接入网的工作从用户端的互联网接入路由器进行连接操作开始。首先,接入路由器中需要配置运营商分配的用户名和密码。然后,接入路由器会根据PPPoE的发现机制来寻找BAS。这一机制和ARP一样是基于广播来实现的。

    BAS下发的TCP/IP参数会被配置到互联网接入路由器的BAS端的端口上,这样路由器就完成接入互联网的准备了。

    BAS在收到用户路由器发送的网络包之后,会去掉MAC头部和PPPoE头部,然后用隧道机制将包发送给网络运营商的路由器

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    网络运营商的内部

    接入网后面连接着网络运营商的网络,运营商网络也是以路由器为核心组成的,这一点和家庭、公司网络是一样的,包转发的工作原理也没有区别。不过也有用不同的技术。

    ADSL、FTTH等接入网是与用户签约的运营商设备相连的,这些设备称为POP,互联网的入口就位于这里。网络包通过接入网之后,到达运营商的POP的路由器。

    NOC是网络运营商的核心设备,从POP传来的网络包都会集中到这里,并从这里转化离目的地更近的POP,或者转发到其他的运营商。这里也需要配置高性能的路由器。

    跨越运营商的网络包

    互联网是由多个运营商网络相互连接形成的巨大网络,而多个运营商之间相互连接的部分可以说是互联网的核心部分。互联网内部使用BGP机制在运营商之间交换路由信息。

    与公司网络中自动更新路由表机制的区别:公司中使用的方式是寻找与目的地之间的最短路由,并按照最短路由来转化包,因此,周围的所有路由器都是平等对待的。但是运营商之间不行,不能区别哪些供应商走了这条路线,运营商之间的路由交换是在特定路由器之间一对一进行的。

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  • 连接互联网,家庭,公司网络的通信线路。 ADSL(不对称数字用户线):利用架设在电线杆上的金属电话线来进行高速通信的技术 FTTH(光纤到户):光纤接入家庭 接入网选项: 专线接入:无需用户认证,路由器为一般的...

    在这里插入图片描述

    四.局部网络接入互联网

    1.接入网

    连接互联网,家庭,公司网络的通信线路。

    ADSL(不对称数字用户线):利用架设在电线杆上的金属电话线来进行高速通信的技术

    FTTH(光纤到户):光纤接入家庭

    接入网选项:

    1. 专线接入:无需用户认证,路由器为一般的路由器
    2. 拨号接入:需要响应用户的拨号,使用RAS路由器,还具有身份认证和配置下发功能
    3. PPPoE接入:使用一般的路由器,但是需要设置专门的BAS来完成身份认证和配置下发
    4. PPPoA接入:DSLAM通过ATM交换机(转发信元到BAS),连接到一般路由器

    2.互联网接入路由器

    在网络包前面加上MAC头部、PPPoE头部、PPP头部,之后发给ADSL Modern(调制解调器)

    3.ADSL Modern(调制解调器)

    1. 将路由器发送的包拆分成ATM信元(异步传输,以“信元”为单位),并转换为正弦电信号,同时将多个频率的波合成,在后期再用滤波器分离(以太网中的方波容易失真,且方波覆盖了低频到高频的宽广频段,频率高则辐射电磁噪声强,通过振幅调制ASK和相位调制PSK结合的正交振幅调制QAM)
    2. ASK:振幅大的为1,振幅小的为0
    3. PSK:从0°开始的为0,从180°开始的为1
    4. 下行方向(互联网到用户)的频段比较高,信号容易衰减,所以只能表示比较少的比特数
    5. 握手:Modern通电后会发送测试信号,根据信号的接受情况来判断使用的频段数量和每个频段的比特数

    ps.拆分成为信元其实不是必须的,只是由于时代原因形成的一种规范

    4.分离器

    产生的信元信号会被混入电话线的信号一起发送到IDF(中间配线盘)和MDF(主配线盘)最终进入高处架设的电话线和地下的电缆隧道,在接收时,高频的ADSL会被拆分出来

    没有分离器,则电话接起和挂断则电话线会被连接和断开,会导致需要不断的握手

    5.电缆隧道

    1. 信号到达电话局,经过配线盘和分解器会进入DSLAM(数字用户接入复用设备,ADSL Modern组合体)
    2. 电信号被还原成数字信号(信元)
    3. ADSL Modern与接入网络路由器采用以太网接口,而DSLAM与后续的设备连接采用的是ATM接口
    4. 传递给BAS完成信元到原始信号的转换,PPPoE、MAC头部都被取出(它们用于将包传输到BAS),BAS在包前面加上隧道专用头部(L2TP),并传输到隧道出口专用路由器
    5. 隧道头部被去掉,包被取出转发到互联网内部

    6.光纤接入网

    1. 光纤:双层结构纤维透明材质(玻璃和塑料)

    2. 数字信息->电信号->光信号,1表示高电压发光亮,0表示低电压发光暗

    3. 入射角较小的光被包层全反射,入射角过大会发生折射,在纤芯中前进;光在光纤中传输可能会发生相遇,相位不同的光会被削弱,只有相位一致的光才能在光纤中传导。-----特定角度的光才能传输

    4. 单模和多模:纤芯很细,在相位一致的光中,只有入射角最小的才能传递;可以有多个入射角度的光传递

    5. 多模中不同光纤角度不同,导致到达的时间存在差异,则接收到信号的宽度被拉伸,会产生失真,光纤越长,失真越大,单模不会严重失真

    6. 光纤直接连接:用户的光纤收发器将以太网电信号转变成光信号,直接送达BAS前面的多路光纤收发器,之后光纤收发器将光变成电信号,通过BAS(包转发设备)转发到互联网内部

      分光器:用户使用ONU(光网络单元,可将电信号转换为光信号)送往BAS之前的OLT设备(光线路终端),OLT会给ONU下达发送数据的指令来避免光信息发送产生的碰撞。

    7. 波分复用:用户送往服务器和服务器响应回用户的光会在光纤中相遇,为了区分彼此,在一条光纤中会采用不同波长的光

    8. 整体工作

      1. 接入路由器配置运营商分配的用户名和密码
      2. 接入路由器根据PPPoE的发现机制来寻找BAS,类似于广播ARP来寻找MAC地址
      3. 用户认证,用户名和密码使用RADIUS协议发送给BAS,加密密码CHAP(挑战握手认证协议),不加密密码PAP(密码验证协议)
      4. BAS下发TCP/IP配置信息,发送到互联网接入路由器的BAS端
      5. 客户端发送访问互联网的网络包,加入目标的MAC头部(PPPoE查询),PPPoE头部,PPP头部到BAS
      6. BAS将MAC头部和PPPoE投去掉,取出PPP头部及其他内容的PPP包发送到隧道,传送到另一端的网络运营商路由器

    7.BAS 宽带接入服务器

    1. 提供ADSL和FTTH的用户名、密码登录操作窗口
      1. PPP拨号上网:用户向运营商接入点打电话,输入用户名和密码,通过RADIUS协议(远程认证拨号用户服务)从RAS(远程访问服务器)发送到认证服务器,认证成功则会给该用户一个IP(IP并不是事前就给定的),上网时包的传输通过一个包含报头,FCS,信号格式等元素的容器(HDLC协议,高级数据连接控制协议),将数据转换成线路信号通过电话线路或ISDN线路进行发送,数据Modem接收信号并还原成HDLC帧,取出其中的PPP信息,交给RAS认证模块
      2. 密码等数据存储在PPP信息中,利用HDLC容器包裹,通过Modem传递给RAS,去除头部,获得PPP并分析信息
      3. PPPoE将信息传递到BAS PPPoA不加MAC头部和PPPoE头部,而是直接将包装入信元中,缺少MAC头部,没办法用以太网传输所以ADSL Modem和计算机、路由器必须是一体的,可以将计算机和ADSL Modem用USB接口相连,也可以将ADSL Modem和路由器整合一体
    2. ADSL和FTTH中,用户和BAS通过电缆和光纤连接,没必要验证身份,上网时包的传输用以太网来代替HDLC,得到了一个新的规格PPPoE,密码存储于PPP信息,用MAC PPPoE作为拆分成信元传输
    3. 如果与电脑相连,则配置的TCP/IP地址会分配给电脑;如果是路由器则会分配给路由器,电脑获得私有地址,需要进行地址转换

    8.隧道

    1. TCP隧道:隧道路由器之间建立TCP连接
    2. 封装隧道:再加上一个头部,将完整的传递到另一个路由器

    9.POP和NOC

    1. POP路由器:接入点,ADSL、FTTH等接入网与用户签约的运营商设备相连
    2. NOC路由器:核心设备,完成网络包的转发

    10.互联网路由器的连接

    1. BGP:边界网关协议,通过相连的路由器,可以知道对方路由器连接的所有网络,同时告知自身的路由器信息
    2. 转接:告知自身连接的所有路由器信息
    3. 对等:仅告知与各自网络相关的路由信息
    4. IX:多个运营商交互的一个中点
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    2019-11-10 17:38:36
    问题收集 为什么要有路由器?路由器的本质功能是什么?如果没有路由器如何收发包?路由器是如何收发包的? 数据包在从用户到服务器,中间经历了哪几个部分?...如何与全互联网进行约定? TCP协议的握手标...

    问题收集

    1. 为什么要有路由器?路由器的本质功能是什么?如果没有路由器如何收发包?路由器是如何收发包的?
    2. 数据包在从用户到服务器,中间经历了哪几个部分?
    3. 集线器、交换机和路由器的作用分别是什么?区别有哪些?网关是什么?作用是什么?是如何实现的?
    4. IP表与MAC表的内容有哪些?增删改查的时机有哪些?
    5. 以太网是什么?
    6. 端口号的作用是什么?是否有上限?是否固定?如何与全互联网进行约定?
    7. TCP协议的握手标记详述
    8. 客户端与服务器的区别在哪里?socket的实现上实际是不分发送和接收的(这也是设计的精妙之处),但二者需要建立连接,就需要一个等待连接,一个主动发起连接,这就是客户端和服务端的本质区别。
    9. 服务器的等待连接是如何实现的?
    10. socket协议是如何工作的?与端口号的关系是什么?多个套接字使用相同的端口号,那么如何区分该套接字要发给哪个应用程序?
    11. IP头部有哪些标识?分别有什么作用?为什么要这么设计?
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    千次阅读 2017-11-01 17:21:45
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空空如也

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