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网络是怎样连接的(四)- 接入网、网络运营商

0 探索线路

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4 接入网、网络运营商

4.1 ADSL接入网的结构和工作方式

4.1.1 互联网基本结构和家庭、公司网络是相同的

区别:
(1)路由距离不同
(2)路由表记录数量庞大,路由表的维护方式不同 jpg

4.1.2 连接用户与互联网的接入网

互联网接入路由器是按照接入网规则来发送包的(接入网方式:ADSL、FTTH、CATV、电话线、ISDN等)

4.1.3 ADSL Modem将包拆分成信元

互联网接入路由器会再网络包前面加上MAC头部、PPPoE头部、PPP头部,然后发送给ADSL Modem(PPPoE方式下) jpg jpg

信元:用于一种叫做ATM(异步传输模式)的通信技术,开头5字节,后面48字节的一个小包

4.1.4 ADSL将信元“调制”成信号、通过使用多个波来提高速率

以太网传输,是采用方波模拟信号传输;互联网宽带上传输,采用的是正弦波合成的模拟信号表示0和1来传输。称为调制。
信号调制方式:
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不同频率的信号,可以使用滤波器分离出来

4.1.5 分离器的作用

将ADSL信号和电话的语音信号进行分离。ADSL Modem内部已经具备将ADSL频率外的信号过滤掉的功能。 jpg

4.1.6 从用户到电话局,通过DSLAM(电话局用的多路ADSL Modem)到达BAS(Broadband Access Server,宽带接入服务)

从分离器出来,就是插电话线的接口,通过室内电话线,到达大楼的IDF和MDF(中控配线盘之类的东西,这里会加入一些防雷电之类的保护措施),连接外部电话线。然后,信号进入电线杆上架设的电话电缆(或埋在地底下的),连接到电话局的MDF。

电话局采用多路ADSL Modem,最后到达BAS,会将受到的MAC头部和PPPoE头部丢弃,取出PPP头部以及后面的数据。接下来,BAS会再报的前面加上隧道专用头部,并发送到隧道出口

4.2 光纤接入网(FTTH)

4.2.1 FTTH接入网结构

单模光纤传输距离更远,所以FTTH一般用单模光纤(内部只传输一种角度的光信号,不会衰减);多模光纤传输多种角度的光信号,要求更高,但是传输距离更短(易失真),因此多用于建筑内。

ONU和OLT是用来识别信号是发送给自己的。 jpg

4.3 接入网中使用的PPP和隧道

4.3.1 用户认证和配置下发

ADSL和FTTH接入网中,都需要先输入用户名和密码,登录之后才能访问互联网,BAS使用PPPoE方式来实现这个功能。PPPoE由传统的PPP协议发展而来的。 jpg

4.3.2 在以太网上传输PPP消息

拨号上网使用PPP协议,PPP协议没有定义报头,所以需要容器(HDLC协议)。
FTTH和ADSL不能使用HDLC,使用新的PPPoE容器。

PPP认证流程:
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4.3.3 通过隧道将网络包发送给运营商

BAS作为认证和隧道的作用。隧道将接入网一直延伸到运营商路由器。
两种隧道方式:
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4.3.4 接入网的整体工作过程

(1)从用户端的接入路由器开始
(2)接入路由器中需要配置运营商分配的用户名和密码
(3)接入路由器根据PPPoE的发现机制来寻找BAS(类似ARP一样的广播包),发包获取MAC地址
(4)拿到MAC地址,准备开始通信
(5)进入用户认证阶段(用户名和密码通过加密CHAP方式,或者不加密PAP方式,发送给BAS)
(6)校验完密码,BAS向用户下发TCP/IP配置信息(包括分配给上网设备的IP地址-公有地址、DNS服务器的IP地址、默认网关的IP地址)
(7)开始发送网络数据包:BAS收到用户路由器发送的网络包之后,去掉MAC头部PPPoE头部,然后用隧道机制将包发送给网络运营商的路由器 jpg

4.3.5 不适用PPP协议,而使用DHCP协议

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4.4 网络运营商的内部

4.4.1 POP(Point of Presense,接入点)和NOC(Network Operation Center,网络运营中心)

网络包已经通过接入网,到达网络运营商的路由器,这里是互联网的入口,网络包从这里进入互联网内部。 jpg jpg

互联网内部的汇聚路由器(比如RAS路由器)是超高性能的,数据吞吐量达到1Tbit/s,而我们常规的是100Mbit/s,相差1万倍。。。。

4.5 跨越运营商的网络包

4.5.1 运营商之间的连接及路由信息交换

如果网络包目的Wrb服务器和客户端是连接在同一个运营商中的,那么POP路由器的路由表中应该有相应的转发目标。路由器之间会自动进行路由表交换。
如果不在同一个运营商中,借助于运营商之间的路由信息交换技术,来实现网络包转发。
运营商之间的路由交换技术核心BGP(Border Gateway Protocol,边界网关协议):相邻的路由器告知对方自身路由信息。 jpg jpg

4.5.2 与公司网络中自动更新路由表机制的区别

公司网络:寻找与目的地之间的最短路由,并按照最短路由来转发包。路由是平等的。
运营商之间:特定路由器间的一对一进行路由交换。

4.5.3 IX(Internet eXchange,互联网交换中心)的必要性

国外有非常多个运营商,这样,可以使用IX中心设备,来减少连接线路数量 jpg

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