網路是如何連線的--第四章筆記

第四章 接入網與運營商

4.1 ADSL 接入網的結構和工作方式

Ⅰ ① 網際網路也是通過路由器進行轉發包的，不同的地方在於轉發的距離以及如何控制轉發目標，因為路由表記錄的維護方式不同。

Ⅱ 網際網路發包的規則與接入網有關，接入網就是公司家庭等連線網際網路的通訊線路包括 ADSL、FTFH、CATV、電話線、ISDN等。

Ⅲ ADSL Modem 需要將資料拆成訊號單元
① 最終的目的是 轉換成電訊號傳送給分離器；
② 整體過程：客戶端路由通過Modem和電話線傳送網路包到ADSL的網路運營商；
③ 從客戶端到網際網路網路包的變化： 1)客戶端生成的網路包到接入網路由器包中有IP頭部、MAC頭部；2)路由器接收包去除IP包並新增PPP、PPPOE、MAC包;3) 到達ADSL Modem接收包並且拆分成 ATM訊號，將其轉換成電訊號傳送出去；4）此時到網路運營商的DSLAM接收電訊號並且還原成ATM信元；5）將ATM信元撥送給BAS，BAS還原網路包去除PPP包並新增L2TP 頭部；6）通過隧道連上網際網路。
④ 網路包最開始根據PPPOE的規定用乙太網標準進行轉成電訊號傳送給路由器。
⑤ DSLAM 是局端多路Modem，BAS是 寬頻接入伺服器，也是一種路由器。

Ⅳ ADSL將 信元 調製到 訊號
① ADSL 調製訊號，是因為方波訊號容易失真，覆蓋了從低頻到高頻的寬廣頻段，頻率越高，電磁的噪聲越大。

② 調製的方式：振幅調製(ACK) 和 相位調製(PSK) 以及兩者相結合的正交振幅(QAM)

③ 振幅調製： 利用訊號的強弱，振幅小，訊號為0；振幅大。訊號為1.
相位調製：Modem產生的訊號是一定週期的波，相位按每個週期從0 到 360 來表示，以 0 開始的是 0.以 180 開始的是 1
正交振幅是將以上兩者結合起來的。

Ⅴ ASDSL 通過多個波來提高傳輸速率
① 不同頻率的波可以合成，也可以使用濾波器從合成的波中分離出來；
② 以 ADSL 為例，間隔為 4.3125KHZ的上百種不同頻率的波以正交振幅的形式合成的。
③ 噪聲小的分配多個位元，噪聲大分配少的位元。ADSL 傳輸速率不相同的原因在於 上行與下行使用頻段的數量不同。
④ Modem 通訊時，會經過握手(訓練),檢查線路質量，動態判斷使用的頻段數量和每一個頻段分配的位元數。

Ⅵ 分離器的作用：主要是將電話的訊號和 ADSL的訊號分離，電話的訊號是低頻率，ADSL的頻率是高頻率，遮蔽 ADSL的高頻訊號，僅保留電話的低頻訊號；還有一種快速握手的技術 G.992.2 對ADSL是沒有影響但是對電話仍有影響。

Ⅶ 從使用者到電話局： 分離器出來之後到電話線的介面；走室內電話線到大樓的IDF和MDF中，通過配線盤到達保安器，最後通過電纜與電話局相連

Ⅷ 噪聲的干擾也同樣來源於兩個地方，一個是外部電磁的影響；一個是內部漏電的串擾。所謂的干擾是訊號和噪聲的頻率相同，可用訊號的減少使速率下降。

Ⅸ 通過 DSLAM 到達 BAS
① 訊號經過電話線到達電話局，電話局離通過配線盤、分離器到達DSLAM；
② 在 DSLAM 中將訊號還原成信元；
③ DSLAM 相當於多個ADSL Modem 的功能集中在一個裝置裡；
④ DSLAM 是具有 ATM 的介面，沒有乙太網的介面，傳遞 ATM 信元；
⑤ 從 DSLAM 就到達 BAS,BAS 先接收信元然後還原成包，去掉MAC、PPPOE 新增隧道專用頭部傳送過去；⑥ 最後隧道頭部去掉，IP包取出並轉發到網際網路的內部。

4.2 光纖接入網(FTTH)

Ⅰ 光纖的原理：光纖是由雙層結構的纖維狀透明材質構成的，亮代表著 1，暗 代表著 0；
大體過程：先將數字訊號轉成電訊號，然後將電訊號通過LED、鐳射、極管等發出光，接收裝置根據光敏元件產生不同的電壓，轉換成電訊號；電訊號最終轉成數字訊號。

Ⅱ 光纖的單模與多模：

① 透光率、折射率和纖芯直徑會影響傳導；
②一般在光源處，入射的角度過大，光線會在纖芯的包層和邊界處折射出去；
③ 入射角度小了可以進入，在裡面傳導過程中會發生反射，如果反射之後相位不一致也會相互抵消。(與水波相似，相位相同增強，相位相反就減弱。)；
④ 兩種直徑：單模直徑在 8 ~ 10 um 之間，多模的直徑 50 um 或者 62.5 um。
⑤ 單模中相一致時，只有入射角度最小的才可以被折射出去，所以對光敏原件要求較高，且不易失真。在多模中，入射角度稍大一些也會被折射進去，所以對光源和敏感元件的要求相對低一些。

Ⅲ 光纖分路能夠降低成本

① 光纖連線有兩種方式，一種是直接相連(FTTH 光纖入戶)，一種是安裝分光器，使用者端不用光纖接收器而是 ONU(光網路單元) 裝置。
② 從使用者端到運營大體的過程： 使用者使用 ONU 傳送到 BAS 前面的 OLT(光線路終端)裝置；OLT 和 ONU 聯合避免訊號的碰撞，OLT會給 ONU 下達指令，傳送資料，反過來到達的資料會傳送給所有的ONU終端，ONU再通過資訊進行判斷。

4.3 接入網中的PPP和隧道

Ⅰ 使用者的認證和配置下發

主要做兩件事情：使用者身份的認證和將帶有公網IP等的配置資訊傳送給使用者
使用者身份認證：使用進化型路由器 BAS，作為認證視窗，通過 PPPOE 來實現這個功能。
PPPOE的工作： 1）向接入點撥號(傳送請求認證報文)；2）接通後輸入使用者名稱和密碼；3）密碼通過RADIUS 協議從RAS傳送到認證伺服器；4）確認無誤之後返回配置資訊；5）使用者根據返回的配置資訊配置IP地址等

Ⅱ PPP 訊息

傳輸PPP訊息，由於 PPP 協議沒有規定固定的格式，所以在撥號的時候使用了 HDLC 作為容器；但在 ADSL 和 FTTH 中不能將 HDLC 作為容器而是使用乙太網包，同時對這個包做了部分修整就是 PPPOE。

Ⅲ 通過隧道傳送資訊(兩個路由之間)

①何為隧道：使用者與運營商之間通過TCP連線將資料原封不動地從一端傳送到另一端。就像一種管道，僅僅負責資料的傳輸，不負責辨別。 ② 兩種方式：一種是直接對原資料不做任何更改直接傳遞；第二種是進行資料的封裝。

Ⅳ 接入網的大體過程

① 接入網的路由器配置使用者名稱和密碼，然後尋找BAS的MAC地址(用PPPOE的發現機制)。
② 在使用者認證階段，一種是CHAP加密傳輸；一種是PAP方式不加密傳輸。
③ 下發的資訊包括 公網IP地址,DNS伺服器地址和預設閘道器的IP地址。
④ 接入路由器向 BAS傳送資料所需要新增的頭部資訊包括： MAC、PPPOE、PPP 三個部分; 此時一個完整的包是： MAC、PPPOE、PPP、IP、TCP、資料。
⑤ BAS將PPP頭部以及後面的部分傳送出去，通過隧道到達網路運營商的路由器。

Ⅴ 不分配IP地址的無編號埠

如果兩個埠是一對一直接連線的無需要判斷跳轉可以不用分配IP地址

Ⅵ 接入路由器將公有地址轉換成私有地址

這裡可以對比我們們日常家庭中的兩種上網的方式：一種是連線路由器，從路由器出來連線電腦；第二種是直接與電腦相連。
在第一種的情況下，路由器的地址是這個公網的地址，電腦的地址是路由器的子網的地址。當傳送資料的時候需要將子網的IP轉成公網的IP傳送出去，反過來也是一樣，返回的是公網的IP到達路由之後，轉給子網。
第二種情況下，電腦的網路卡IP地址直接是公網的IP地址。

Ⅶ 還有其他的上網方式比如： PPPOA、DHCP等

4.4 網路運營商的內部

Ⅰ POP 和 NOC

① POP 是 Point Of Presense 接入點；
② 網路包通過接入網到達POP路由器。
③ POP根據不同的業務有不同型別的路由器：1） 專線： 不需要使用者認證和配置下發；2）電話、ISDN 使用 RAS 路由進行身份驗證； 3） PPPOE 接入網服務提供商需要BAS身份驗證，運營商的路由器與服務商的BAS路由相連，僅僅負責包的轉發； 4） PPPOA：DSLAM 通過ATM交換機與ADSL運營商的BAS相連，然後再連線到運營商的伺服器
③ NOC 運營商的核心裝置從 POP的包傳遞進來，轉發給其他的運營商或者更接近目的地址的POP，NOC 可以說是 規模擴大的 POP

Ⅱ 室外通訊線路因為超過了雙絞線能容納的極限，所以一般使用光纖連線。對於自身有光纖的可以直接將NOC與 POP相連。對於自身沒有的可以通過租借光纖線路來使用。

4.5 跨越運營商的網路包

Ⅰ 運營商之間的連線
在網際網路內部，資料從運營商的POP裝置出來之後，如果web服務來源於同一個運營商，直接根據路由表來判斷轉發給對應的 NOC 或者 相鄰的POP。如果不是同一個運營商，則也是根據路由表中的資訊轉發給伺服器所對應服務商的NOC。

Ⅱ 運營商之間如何連線

連線的方法是相連的路由器互相告知路由資訊並且寫入到路由表中，這個過程是路由自動完成的稱之為邊界閘道器協議。

連線的方式一共有三種：轉接，對等(XI),對等（直接連線）。
1） 轉接是 將整個運營商的全部路由資訊告訴對方；2） 對等（IX），進行物理連線，通過相互告知路由資訊之後才能交換網路包；3） 直接連線，只將與自己直接連線的網路的路由資訊告訴對方，然後對方只向與自己直接連線的那些網路傳送包(可以理解為：僅僅是兩個運營商之間可以連線)

Ⅲ 與公司中自動更新路由表和機制的區別

在網際網路內部運營商之間路由交換是在特定的路由器上一對一進行的，其次再判斷最短路由以及當多條路由時候設定路由的優先順序等

Ⅳ 對等網路通過 IX 連線的重要性。

IX 是指的 網際網路交換中心Internet Exchange，如果沒有的話，每個運營商之間都要一對一連線才能交換所有的資訊但全世界有上萬個網路運營商，所以是不可能的。當有 IX 的時候，所有的運營商都與 IX 相連，就可以進行與所有連線IX 的運營商進行交換資訊了。

Ⅴ 運營商如何與 IX 相連

IX 一般是大量乙太網埠的高速二層交換機。在一座大樓的某個角落裡
一般有四種方式：① 運營商與 IX 在同一個大樓裡，直接用光纖將路由器連線到交換機上；② 不在一個大樓裡：將運營商的路由器搬到安裝XI的機房裡連線，路由器通過 通訊線路或者直駁光纖等方式與運營商的NOC相連；③ 運營商的路由器通過通訊線路或者直駁光纖與IX 的交換機相連；④ IX出來一個二層交換機連線到核心的交換機，運營商的路由器連線到這個交換機上，間接與核心交換機相連。