计算机网络实用教程.

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1 计算机网络实用教程

2 第5章 网络互连技术 本章学习要求： 1、了解网络互连的准则； 2、理解网络互连设备工作原理及互联层次；
3、掌握各种路由协议的配置，包括静态路由协议、动态路由协议； 4、了解Internet接入技术。

3 5.1 网络互连准则 网络互连的优点： 可以扩大资源共享的范围，使更多的资源可以被更多的用户共享；
网络性能会随着网上结点的增加、网络覆盖范围的扩大而降低，网络互联可以隔离广播域，提高网络的性能； 将具有相同权限的用户主机组成一个网络，在网络互连设备上严格控制其它用户对该网的访问，从而实现网络的安全机制，可以提高安全性； 设备的故障可能导致整个网络的瘫痪，而通过子网的划分可以有效地限制设备故障对网络的影响范围，可以提高可靠性。

4 网络互连准则 不同的子网在性能和访问控制诸多方面存在差异，网络互连除了应当提供不同子网之间的网络通路之外，还应采取措施屏蔽或者容纳这些差异。 不能为提高网络之间传输的性能而影响各个子网内部的传输功能和传输性能。从应用的角度看，用户需要访问的资源主要还是集中在子网内部，一般而言，网络之间的信息传输量远小于网络内部的信息传输量。

5 5.2 网络互联层次及设备 网络互连设备是网络互连的关键，它既可以是专门的设备，也可以利用各子网原有的结点。网络互连设备在内部执行各子网的协议，成为子网的一部分；实现不同子网协议之间的转换，保证执行两种不同协议的网络之间可以进行互连通信。协议转换包括协议数据格式的转换、地址映射、速率匹配、网间流量控制等。参照ISO OSI/RM，协议转换的过程可以发生在任何层次，如果某设备在进行信息的转发时与其他系统共享第n层协议，不共享第n+1层协议，那么这个设备就称为工作在n层互联设备。例如：转发器与集线器工作在物理层，网桥与交换机工作在数据链路层，路由器工作在网络层，网关工作在应用层。

6 1、转发器与集线器 转发器又被称为中继器或放大器，执行物理层协议，实现电气信号的“接收-放大-整形-发送” .作为一种物理层设备网络互连部件，转发器用于互连两个完全相同的两类网络（例如：两个以太网段），其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。当被延伸的传输媒体为数字信道时，转发器（中继器）根据阈值电平识别输入信号，并将失真了的数字信号还原到原来的形状（整形）；当被延伸的传输媒体是模拟信道时，转发器（放大器）将衰减的信号放大到适合的数值（放大）。转发器最多只能使用四个

7 转发器的工作原理

8 集线器（HUB）就是一种具有多个转发端口的特殊转发器，例如8端口、16端口等，如图5-2所示：
图5-2集线器的结构

9 集线器也工作于OSI第一层，即“物理层”，各端口实现电气信号的“广播再生”，各端口的所有计算机共享整个集线器的带宽，采用CSMA/CD访问方式。集线器的同一时刻每一个端口只能进行一个方向的数据通信，而不能像交换机那样进行双向双工传输，网络执行效率低，不能满足较大型网络通信需求。

10 2、网络适配器 网络适配器也称网络接口卡（Network Interface Card,NIC），简称网卡，工作在数据链路层，与传输介质共同实现 OSI 参考模型中的物理层的全部功能和链路层的大部分功能，即接口的定义、信号的收发、编码、介质访问控制、串并转换等 。

11 图5-3 网卡的结构

12 对于网卡而言，每块网卡都有一个唯一的网络结点地址，它是网卡生产厂家在生产时烧入ROM（只读存储芯片）中的，我们把它叫做MAC地址（物理地址），是由48比特，6个八位组，每个组用16进制表示，如： A2-18-A6，其中前3个八位组（24位）是由生产网卡的厂商向IEEE申请的厂商地址O U I（o rganizationally unique identifier，组织唯一性标识），后3个八位组（24位）由厂商自行分配，如下图所示。

13 其中，O U I的3个八位组有一位表示G/I（组/个体）位，如果该位是0，则地址指一个特定的站点；如果该位是1，则地址是指站点的一个逻辑组。因此，全球机构并没有真正给出2 4位固定值，而只是固定值中的2 3位，剩下的一位是组/个体位。因此，当厂商购得一个地址块时，他得到了224个站点地址和224个组地址。另外一位是G/L（全球/局域）位，当厂商是从全球机构购得地址块时，全球/本地标志位将被设为0。

14 3、网桥与交换机 网桥又称桥接器或信桥，提供了一种对LAN的扩展，最早是为把那些具有相同物理层和介质访问子层的局域网互连起来而设计的，后来也用于具有不同介质访问MAC协议的局域网的互连，但LLC协议是一致的,如图5-3: 图5-5 网桥协议转换

15 也就是说，网桥工作在数据链路层，进行相似的网络间的帧的转发，实现MAC子层的连接，例如：以太网—以太网、以太网—令牌环、以太网--FDDI。

16 网桥的结构由端口模块，存储模块、软件模块（端口管理软件、协议转换软件、地址表）、转发模块四部分组成，如图5-4所示。
图5-6 网桥的结构

17 网桥的工作过程，就是由这四部分相互协调，实现“查找和转发”的过程。网桥从端口模块接收MAC帧，并把帧存放在缓存，即存储模块，软件模块检查该帧的源地址和目的地址，如果目的地址和源地址在同一网络中，则不对其进行转发，这起到了相应的“过滤”作用，从而实现了对网络的隔离。否则，根据它所保持的MAC地址表选择正确的转发端口，由转发模块进行“转发”，若在MAC地址表中未找到表项，则采用扩散算法转发到所有非输入端口。

18 根据网桥所采用的路由算法的不同，可以将局域网中使用的网桥分为生成树网桥和源路由选择网桥两种。

19 （1）生成树网桥 生成树网桥也叫透明桥（Transparent Bridge）。所谓“透明”，所有的路由判断全部由网桥自己确定。当网桥连接在网络中时，它能自动初始化并对自身进行配置，不需要人工做任何配置。网桥自动初始化的过程，采用一种称为基于向后学习(Backward Learning)的算法来建立和维护其路由表。为了处理动态拓扑问题，每当增加地址端口项时，在这项中注明帧的到达时间。每当表中已有的地址发来的帧到达里，用当前时间更新该项。网桥中的端口管理软件有一进程定期扫描地址端口表，清除存在时间大于某个设定值的全部项，这种处理意味着如果某台机器断开或停机一定时间，网桥中就不再保留该机器有关的地址端口项。

20 （2）源路由桥 源路由桥是由发送帧的源工作站负责路由选择。 为了选择最佳路由，源站以广播方式向目的站发送路由选择帧，沿所有可能的路径传送。当路由选择帧到达目的站后，就沿原路径返回源站，带回路由信息，源站从所有可能的路径中选择一条最佳路由，记入本站的路由选择表中。此后凡从这个源站向这个目的站发送的帧，其首部都携带源站所确定的路由信息。

21 路由信息可插入在MAC帧的源地址字段SA之后的路由信息（RI）字段中，用于详细说明从源站到目的站所经过的局域网段和网桥，并用MAC帧源地址字段中第一个字节的最低位1表示这种插入，因为源站只能是单个地址，不可能是为组地址，所以可以用这一位来标识。若源地址字段第一个字节的最低位为“0”，则表示该帧仅在本局域网上传送，不需要网桥转发，如下图。

22 图5-7源路由桥路由信息

23 交换机，也称为交换式集线器，是一种具有多个转发端口的网桥，工作在数据链路层。交换机和网桥的不同在于,交换机端口数较多,交换机的数据传输效率较高。网桥的数据转发功能是通过软件实现的，交换机的数据帧转发功能是通过硬件实现的，传输时延少，由网桥的几百μs减少到几十μs，传输带宽高。交换机的特点有:支持少量的存储能力、少量的地址表（提高查表速度）、处理相同的帧格式（相同类型的网络互连）、具有分割子网的功能、每个端口独享指定的带宽、支持多个独立的数据流，具有较多的吞吐量硬件交换，交换速度快。

24 路由器是工作在网络层上的网络互连设备，执行OSI网络层及其下层的协议转换 。
4、路由器 路由器是工作在网络层上的网络互连设备，执行OSI网络层及其下层的协议转换 。 图5-8 路由器协议结构

25 路由器的基本功能主要如下： 第一，网络互连：路由器支持各种局域网和广域网接口，支持局域网和局域网、局域网和广域网互联，实现不同网络互相通信； 第二，数据处理：提供包括分组过滤、分组转发、优先级、复用、加密、压缩和防火墙等功能； 第三，网络管理：路由器提供包括路由器配置管理、性能管理、容错管理和流量控制等功能。

26 路由器的工作原理是：当一个网络中的主机要给另一个网络中的主机发送分组时，它首先把分组送给同一网络中用于网间连接的路由器（一般为网关），路由器分析网络层数据包，根据目的地址信息，查找路由表（路由表是由管理员预先设定或路由器动态维护生成的，记录到达目的网络的下一站地址），选择合适的路径，把该分组传递到目的网络用于网间连接的路由器中，然后通过目的网络中内部使用的路由协议，最后递交给目的主机。

27 路由器与交换机的主要区别体现在以下几个方面：
（1）工作层次不同 （2）数据转发所依据的对象不同 （3）传统的交换机只能分割冲突域，不能分割广播域；而路由器可以分割广播域 （4）路由器提供了防火墙的服务

28 第三层交换技术 第三层交换技术也称多层交换技术或IP交换技术，是相对于传统交换概念而提出的。第三层交换技术就是将交换机制采用硬件进行基于MAC地址转发的思想引入路由器的设计中，大幅度缩短路由器对数据包的处理时间，提高网络数据交换能力。传统路由器通过软件实现路由选择功能，第三层交换的设备通过专用集成电路芯片实现路由选择功能，将数据包处理时间从传统路由器的几千μs减少到几十μs，大大缩短数据包在设备中的传输延迟时间。

29 其工作过程是： 假设两个站点A、B通过第三层交换机进行通信，发送结点A在开始发送时，把自己的IP地址与B的IP地址比较，来确定B站是否与自己在同一子网内。若B与A在同一子网内，则进行二层转发；若两个机器不在同一子网内，发送站A要向“缺省网关”发出ARP请求，而“缺省网关”其实是三层交换机的第三层交换模块软件中设置的IP地址。

30 所以当发送站A对“缺省网关”广播出一个ARP请求时，如果第三层交换模块在以往的通信过程中已得到B站的MAC地址，则向发送站A回复B的MAC地址；否则第三层交换模块根据路由信息向B站广播一个ARP请求，B站得到此ARP请示后向第三层交换模块回复其MAC地址，第三层交换模块保存此地址并回复给发送站A，同时将B站的MAC地址发送到二层交换引擎的MAC地址表中。

31 从这以后，当A向B发送的数据包便全部交给二层交换处理，信息得以高速交换。由于仅仅在路由过程中才需要三层处理，绝大部分数据都通过二层交换转发，这就是所谓的“一次选路，多次交换”。因此三层交换机的速度很快，接近二层交换机的速度，同时比相同路由器的价格低很多。

32 5、网关 转发器、网桥和路由器主要用于下三层有差异的子网的互连，互连后的网络仍然属于通信子网的范畴。而网关是工作在高层的协议翻译器。不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，必须使用网关。网关，同时也可以提供过滤和安全功能。网关根据工作的层不同可分为：传输层网关、应用层网关，大多数工作在应用层。

33 图5-9 网关协议转换图 图5-10 网关协议转换

34 5.3 路由选择技术 1、路由选择算法 网络互联，使得通信子网为端结点的通信提供了多条传输路径的可能性，端结点主要完成数据的分组和组装，中间结点则基于存储-转发技术，采用一定的算法在多条传输路径中选择一条来，并维持一个路由表来记录有关的路径信息，采用的算法就是路由选择算法。在数据报方式中，网络结点要为每个分组做出路由选择，而在虚电路方式中，只需在连接建立时确定路由。路由选择算法有多种，大致可分成静态算法和动态算法两大类。

35 静态路由是在路由器中设置的固定路由表。除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出反映，一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。静态路由的优点是简单、高效、可靠。在所有的路由中，静态路由优先级最高。当动态路由与静态路由发生冲突时，以静态路由为准。

36 动态路由是网络中的路由器之间相互通信，传递路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表的过程。它能实时地适应网络结构的变化。如果路由更新信息表明发生了网络变化，路由选择软件就会重新计算路由，并发出新的路由更新信息。这些信息通过各个网络，引起各路由器重新启动其路由算法，并更新各自的路由表以动态地反映网络拓扑变化。动态路由适用于网络规模大、网络拓扑复杂的网络。当然，各种动态路由协议会不同程度地占用网络带宽和CPU资源。

37 静态路由和动态路由有各自的特点和适用范围，因此在网络中动态路由通常作为静态路由的补充。当一个分组在路由器中进行寻径时，路由器首先查找静态路由，如果查到则根据相应的静态路由转发分组；否则再查找动态路由。

38 2、路由选择协议 在动态路由选择算法中，路由器通过与相邻结点周期地交换路由信息来更新和维护路由表，交换路由信息所使用的协议就是路由协议。
因特网采用分层次的路由选择协议，之所以采用层次的路由选择协议主要基于以下两点考虑。第一，因特网的规模非常大，如果让所有的路由器知道所有的网络应怎样到达，则这种路由表将非常大，处理起来也太花时间。而所有这些路由器之间交换路由信息所需的带宽就会使因特网的通信链路饱和。第二，许多单位不愿意外界了解自己单位网络的布局细节和本部门所采用的路由选择协议（这属于本部门内部的事情），但同时还希望连接到因特网上。

39 为了能够采用分层的路由协议，因特网引入了自治系统 AS的概念。自治系统 AS 的定义：在单一的技术管理下的一组路由器，而这些路由器使用一种 AS 内部的路由选择协议和共同的度量以确定分组在该 AS 内的路由，同时还使用一种 AS 之间的路由选择协议用以确定分组在 AS之间的路由。在AS的基础上，因特网引入了两大类路由选择协议 ：

40 内部网关协议 IGP (Interior Gateway Protocol) 即在一个自治系统内部使用的路由选择协议。目前这类路由选择协议使用得最多，如路由选择信息协议RIP（Routing Information Protocol） 、开放式最短路径优先OSPF (Open Shortest Path First)、中间系统到中间系统的路由选择协议IS-IS（Intermediate System to Intermediate System Routing Protocol）、Internet组管理协议IGMP（Internet Group Management Protocol）等。 外部网关协议EGP (External Gateway Protocol) 若源站和目的站处在不同的自治系统中，当数据报传到一个自治系统的边界时，就需要使用一种协议将路由选择信息传递到另一个自治系统中。这样的协议就是外部网关协议 EGP。在外部网关协议中目前使用最多的是边界网关协议BGP-4。

41 图5-11 Internet 路由协议关系 自治系统B 自治系统A 用外部网关协议 R1 （例如，BGP-4） 内部网关协议
内部网关协议（例如，RIP） （例如，RIP） 自治系统B 自治系统A 用外部网关协议 （例如，BGP-4） R1 内部网关协议 （例如，OSFP） 图5-11 Internet 路由协议关系

42 3、RIP协议 路由信息协议（RIP）协议是基于DVR距离矢量的路由选择协议。RIP协议中，如果路由器A和网络B直接相连，那么路由器A到网络B的距离就是1。如果从路由器A出发，到达网络B中间需要经过N个路由器，那么路由器A到网络B的距离就是N+1。RIP协议中的距离也称为“跳数”，每增加一个路由器，跳数就加1。 RIP协议允许一条路径上最多包含15个路由器，因此距离的最大值为16（表示网络不可达），所以RIP协议只适合于小型的网络。在RIP协议中，路由表不但要记录到达目的网络的下一站信息，还要记录到达目的网络的距离（跳数）。如图5-9所示：

43 图5-12 RIP路由表

44 RIP协议认为距离最小的路就是最好的路，其工作原理如下：
每个路由器每隔30s给自己的所有的邻居路由器广播RIP报文，报文的内容是这个路由器当前的路由表信息。 收到邻居路由器的路由表信息后，每个路由器都要更新自己的路由表，填加新的路由表项后更改旧的路由表项。这样下一次就可以将更新后的路由表告诉自己的领居。 如果180s内没有收到某个路由器的路由表信息，就认为这个路由器出了故障，路由表中所有以这个路由器为下一站的表项中的距离修改为16，表示目的网络不可达。 经过一段时间后，每个路由器都会知道到达每个网络的路由，构建出完整的路由表。

45 图5-13更新路由表

46 4、OSPF协议 RIP协议比较简单，但只适用于规模较小的网络（跳数<=16)。并且定期广播路由表会耗费比较大的网络资源。开放的最短路径优先OSPF协议（Open Shortest Path First）是对RIP的改进，支持大型的网络。OSPF是基于链路状态的路由协议。 对于一个路由器而言，它的链路状态是指这个路由器与哪些路由器相邻，以及它们之间链路的“度量”。 OSPF使用带宽、延时、负载、距离和费用等多种因素来考虑度量，度量越小，代价越低。链路状态不包含路由信息，只是表明了两个路由器之间的连接状态。 每个路由器都有一个链路状态数据库，记录当前网络的连接状况。

47 OSPF支持大型的网络，它将一个自治系统分为若干个区域，每个区域内的路由器相互交换链路状态信息，区域也不能太大，在一个区域内的路由器最好不超过 200 个。 存在一个主干区域，连接各个区域，主干区域负责收集非主干区域发出的汇总路由信息，并将这些信息发送给到各区域。划分区域的好处就是将利用洪泛法交换链路状态信息的范围局限于每一个区域而不是整个的自治系统，这就减少了整个网络上的通信量。在一个区域内部的路由器只知道本区域的完整网络拓扑，而不知道其他区域的网络拓扑的情况。OSPF 使用层次结构的区域划分。在上层的区域叫作主干区域(backbone area)。主干区域的标识符规定为 。主干区域的作用是用来连通其他在下层的区域，如图所示：

48 图5-14 OSPF划分区域

49 OSPF由五种类型的分组来完成链路的更新：
类型1，问候(Hello)分组。 类型2，数据库描述(Database Description)分组。 类型3，链路状态请求(Link State Request)分组。 类型4，链路状态更新(Link State Update)分组，用洪泛法对全网更新链路状态。 类型5，链路状态确认(Link State Acknowledgment)分组。

50 OSPF的工作原理就是由该五类分组完成 ：
每个路由器会周期性地向相邻路由器发送探测报文，检测其是否可达。如果邻站给与应答，说明链路正常；否则说明链路出了故障。 如果一个路由器检测到某条链路状态发生了变化，该路由器就发送链路状态更新报文，使用泛洪法对全网更新链路状态。所谓泛洪法是指每个路由器收到更新报文后都将这个报文发送给自己的相邻路由器，直到报文送达到整个网络。 即便链路状态没有发生变化，每隔30分钟路由器要向网络中的其他路由器广播链路状态信息，以确保链路状态数据库与全网保持一致。 每个路由器收到其他路由器的链路状态信息后，更新链路状态数据库，构建整个网络的拓扑图，利用Dijkstra的最短路径算法计算出到达每个网络的最短路径。

51 问候 数据库描述 链路状态请求 链路状态更新 链路状态确认 确定可达性 达到数据库的同步 图5-15 OSPF的基本操作

52 5、 BGP协议 BGP 是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议。 BGP 较新版本是 2006 年 1 月发表的 BGP-4（BGP 第 4 个版本）， 可以将 BGP-4 简写为 BGP。因特网的规模太大，使得自治系统之间路由选择非常困难。对于自治系统之间的路由选择，要寻找最佳路由是很不现实的。当一条路径通过几个不同 AS 时，要想对这样的路径计算出有意义的代价是不太可能的。比较合理的做法是在 AS 之间交换“可达性”信息，力求寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由（不能兜圈子），而并非要寻找一条最佳路由。

53 每一个自治系统的管理员要选择至少一个路由器作为该自治系统的“ BGP 发言人”，如图5-14所示：
AS1 AS3 AS2 AS5 AS4 图5-16 BGP发言人

54 一般说来，两个 BGP 发言人都是通过一个共享网络连接在一起的，而 BGP 发言人往往就是 BGP 边界路由器，但也可以不是 BGP 边界路由器。一个 BGP 发言人与其他自治系统中的 BGP 发言人要交换路由信息，就要先建立 TCP 连接，然后在此连接上交换 BGP 报文以建立 BGP 会话(session)，利用 BGP 会话交换路由信息。BGP 所交换的网络可达性的信息就是要到达某个网络所要经过的一系列 AS。当 BGP 发言人互相交换了网络可达性的信息后，各 BGP 发言人就根据所采用的策略从收到的路由信息中找出到达各 AS 的较好路由。

55 BGP-4 共使用四种报文来完成AS之间的会话，分别是：
打开(OPEN)报文，用来与相邻的另一个BGP发言人建立关系。 更新(UPDATE)报文，用来发送某一路由的信息，以及列出要撤消的多条路由。 保活(KEEPALIVE)报文，用来确认打开报文和周期性地证实邻站关系。 通知(NOTIFICATION)报文，用来发送检测到的差错。 在 RFC 2918 中增加了 ROUTE-REFRESH 报文，用来请求对等端重新通告。

56 BGP具有以下特点： 可靠的路由更新机制 丰富的Metric度量方法 从设计上避免了环路的发生 支持CIDR（无类别域间选路） 丰富的路由过滤和路由策略 周期性发送keepalive报文效验TCP的连通性 无需周期性更新,路由更新只发送增量路由

57 5.4 Internet接入技术 我国Internet骨干网是国家批准的可以直接和国外连接的城市级高速互联网，它由所有用户共享，负责传输大范围（在城市之间和国家之间）的骨干数据流。骨干网基于光纤，通常采用高速传输网络传输数据和高速包交换设备提供网络路由。建设、维护和运营骨干网的公司或单位就被称为Internet运营机构（也称为Internet供应商）。不同的Internet运营机构拥有各自的骨干网，以独立于其他供应商。国内各种用户想连到国外都得通过这些骨干网。我国现有Internet骨干网互联主要有：中国科技网（CSTNET）、中国公用计算机互联网（CHINANET）、中国教育和科研计算机网（CERNET）、中国联通计算机互联网（UNINET）、中国网通公用互联网（CNCNET）、中国国际经济贸易互联网（CIETNET）、中国长城网（CGWNET）、中国移动互联网（CMNET）、中国卫星集团互联网（CSNET），各网络状况如图所示：

58 中国公用计算机互联网 （ CHINANET ） 中国教育和科研计算机网 CERNET 中国卫星集团互联网 CSNET 中国联通互联网 UNINET 中国国际经济贸易互联网 CIETNET 中国移动互联网 CMNET 国家互联网 北京交换中心 NAP 上海交换中心 广州交换中心 中国科技网 CSTNET 中国网通公用互联网 ( 网 通控股 ) CNCNET 宽带中国 CHINA 169 网通集团 中国长城互联网 CGWNET 155 M 1000 1008 国际 Internet 国内 骨干网 出口带宽 867 310 4214 6912 2 39324 1490 822 建设中 图5-17 Internet骨干网连接示意图

59 Internet ISP（Internet Service Provider），即Internet服务提供商，是指为用户提供Internet接入和Internet信息服务的公司和机构，是进入Internet世界的驿站。依服务的侧重点不同，ISP可分为两种，IAP（Internet Access Provider）和ICP（Internet Content Provider）。其中IAP是Internet 接入提供商，以接入服务为主，ICP是Internet内容提供商，提供信息服务。用户的计算机（或计算机网络）通过某种通信线路连接到ISP，借助于与国家骨干网相连的ISP接入Internet。因而从某种意义上讲，ISP是全世界数以亿计的用户通往Internet 的必经之路。目前，我国主要Internet骨干网运营机构在全国的大中型城市都设立了ISP，此外在全国还遍布着由骨干网延伸出来的大大小小 ISP。

60 接入技术既用户计算机或用户网络接入Internet ISP所采用的技术和结构，统称为Internet接入技术，也就是说接入网负责将用户的局域网或计算机连接到骨干网。它是用户与Internet连接的最后一步，因此又叫最后一公里技术，是网络中技术最复杂、实施最困难、影响面最广的一部分。

61 Internet接入技术很多，除了最常见的拨号接入外，目前正广泛兴起的宽带接入相对于传统的窄带接入而言显示了其不可比拟的优势和强劲的生命力。宽带是一个相对于窄带而言的电信术语，为动态指标，用于度量用户享用的业务带宽，目前国际还没有统一的定义，一般而论，宽带是指用户接入传输速率达到2Mbps及以上、可以提供24小时在线的网络基础设备和服务。宽带接入技术主要包括以现有电话网铜线为基础的xDSL接入技术，以电缆电视为基础的混合光纤同轴（HFC）接入技术，专线接入，以太网接入，光纤接入技术等多种有线接入技术以及无线接入技术。

62 1、电话拨号接入 电话拨号接入是个人用户接入Internet最早使用的方式之一，电话拨号接入非常简单，只需一个调制解调器（Modem）、一根电话线即可，但速度很慢，理论上只能提供33.6Kbps的上行速率和56Kbps 的下行速率，主要用于家庭个人用户,有以下两种接入方式。 （1）拨号仿真终端方式 这种方式适用于单机用户。用户使用调制解调器，通过电话交换网连接Internet服务提供商（ISP）的主机，成为该主机的一个远程终端，其功能与ISP主机连接的那些真正终端完全一样。这种方式简单、实用、费用较低。缺点是用户机没有IP地址，使用前必须在ISP主机上建立一个帐号，用户收到的 和FTP获取的文件均存于ISP主机中，必须联机阅读。另外，这种方式不能使用WWW等高级图形软件。

63 （2）拨号IP方式 所谓拨号IP方式是采用“串行连接网间协议”（SLIP，Serial Line Internet Protocol）或“点到点协议”（PPP，Point to Point Protocol），使用调制解调器，通过电话网与ISP主机连接，再通过ISP的路由器接入Internet。我们常说的拨号上网就是此种方式，并多用PPP协议。这种方式的优点是用户上网时拥有独立的IP地址，与Internet上其他主机的地位是平等的，并且可使用Navigator、Internet Explorer等高级图形界面浏览器。另外，由于动态分配IP地址，可充分利用有限的IP地址资源，并且降低了每个用户的入网费用。

64 图5-18电话拨号接入示意图

65 2、专线接入 对于上网计算机较多、业务量大的企业用户，可以采用租用电信专线的方式接入Internet。我国现有的几大基础数据通信网络——中国公用数字数据网（chinaDDN）、中国公用分组交换数据网（chinaPAC）、中国公用帧中继宽带业务网（chinaFRN）、无线数据通信网（chinaWDN）均可提供线路租用业务。因而广义上专线接入就是指通过DDN、帧中继、X.25、数字专用线路、卫星专线等数据通信线路与ISP相连，借助ISP与Internet骨干网的连接通路访问Internet的接入方式。

66 其中，DDN专线接入最为常见，应用较广。它利用光纤、数字微波、卫星等数字信道和数字交叉复用结点，传输数据信号，可实现2Mbps以内的全透明数字传输以及高达155Mbps速率的语音、视频等多种业务。DDN专线接入时，对于单用户通过市话模拟专线接入的，可采用调制解调器、数据终端单元设备和用户集中设备就近连接到电信部门提供的数字交叉连接复用设备处；对于用户网络接入就采用路由器、交换机等。DDN专线接入特别适用于金融、证券、保险业、外资及合资企业、交通运输行业、政府机关等。其接入方法如图所示：

67 图5-19某公司DDN接入示意图

68 3、ISDN接入 ISDN（Integrated Services Digital Network）综合业务数字网接入，是以综合数字电话网(IDN)为基础发展演变而成的通信网，能够提供端到端的数字连接，用来支持包括话音和会话在内的多种电信业务，俗称“一线通”，是普通电话（模拟Modem）拨号接入和宽带接入之间的过渡方式。

69 ISDN在用户端提供的是基本速率接口(BRI) 2B+D，即将一条电话线划分为3个数字频道——其中两个是负责传送数据的“B”频道，也称数据频道，主要负责信息或数据的传送，可以64Kbps的速率传输；另一个是“D”频道，负责建立呼叫、断开连接呼叫，以及与电话网的通信等，可以16Kbps的速率传输，所以，理论上ISDN所能提供的最大流量为144Kbps，这就比调制解调器的传输速度快了许多。ISDN在主干线路上提供的是主速率接口(PRI)，由很多的B信道和一个带宽64Kbps的D信道组成，B信道的数量取决于不同的国家，北美和日本采用23B+1D, 可以1.544 Mbps 的速率传输, 欧洲，澳大利亚采用30B+2D, 可以2.048 Mbps的速率传输。其接入方法如图所示：

70 图5-20 ISDN接入参考点

71 图中，TE1表示ISDN终端，它符合ISDN的UNI规范。TE2表示 非ISDN终端，它不支持ISDN UNI协议，要通过适配器TA将TE2连接到ISDN UNI中。TA表示适配器，用于将TE2接入ISDN UNI中。NT2，2型网络终端，它相当于用户交换机(PABX)和局域网等终端控制装置。NT1，1型网络终端，它是用户传输线终端装置，具有OSI参考模型的物理层所有功能。图中R、S、T和U表示 ITU规定的ISDN UNI四个参考点，其中，U参考点连接ISDN交换系统和NT1，可采用铜介质或光纤; T参考点是NT1提供给用户的连接器; S参考点是NT2与TE1或TA的接口; R参考点是TA与TE2的接口。当不使用NT2时，S参考点和T参考点可以合并成一个参考点，称为S/T参考点。

72 4、XDSL接入 xDSL是DSL（Digital Subscriber Line）的统称，意即数字用户线路，是以电话铜线（普通电话线）为传输介质，点对点传输的宽带接入技术。它可以在一根铜线上分别传送数据和语音信号，其中数据信号并不通过电话交换设备，并且不需要拨号，不影响通话。其最大的优势在于利用现有的电话网络架构，不需要对现有接入系统进行改造，就可方便地开通宽带业务，被认为是解决“最后一公里”问题的最佳选择之一。DSL技术按数据传输的上、下行传输速度的相同和不相同，DSL有对称和非对称两种模式，如下表所示：

73 表5-1 XDSL接入比较 xDSL 名称 下行速率（bps） 上行速率（bps） 双绞铜线对数 HDSL 高速率数字用户线
1.544M~2M 2或3 SDSL 单线路数字用户线 1M 1 IDSL 基于ISDN数字用户线 128K ADSL 非对称数字用户线 1.544M~8.192M 512K~1M VDSL 甚高速数字用户线 12.96M~55.2M 1.5M~2.3M 2 RADSL 速率自适应数字用户线 640K~12M 128K~1M S-HDSL 单线路高速数字用户线 768K 表5-1 XDSL接入比较

74 根据图中上下行速率，可知对称DSL技术有HDSL（高速数字用户线技术）、SDSL（单线路数字用户线技术）、IDSL、S-HDSL，非对称DSL技术有ADSL、RADSL、VDSL。
其中ADSL技术为家庭和小型业务提供了宽带、高速接入Internet的，非常流行,其接入方式如图5-20所示。在普通电话双绞线上，传统的电话线系统使用的是铜线的低频部分（4kHz以下频段）。而ADSL采用DMT（离散多音频）技术，将原来电话线路0kHz到1.1MHz频段划分成256个频宽为4.3khz的子频带。其中，4khz以下频段人用于传送POTS（传统电话业务），20KhZ到138KhZ的频段用来传送上行信号，138KhZ到1.1MHZ的频段用来传送下行信号。也就是说它采用频分复用技术把普通的电话线分成了电话、上行和下行三个相对独立的信道，从而避免了相互之间的干扰。ADSL典型的上行速率为512kbps～1Mbps，下行速率为1.544～8.192Mbps，传输距离为3～5km，有关ADSL的标准，现在比较成熟的有G.DMT和G.Lite。

75 ADSL MODEM具体工作流程是：经ADSL MODEM编码后的数字信号与低频的话音信号通过电话线的三个独立信道传到电信局的分离器设备上，如果是语音信号就传送到电话交换机上，如果是数字信号就接入ADSL局端设备并接入Internet。

76 图5-21 ADSL连接示意图

77 5、HFC接入 为了解决终端用户接入Internet速率较低的问题，人们一方面通过xDSL技术充分提高电话线路的传输速率，另一方面尝试利用目前覆盖范围广、最具潜力、带宽高的有线电视网（CATV），是由广电部门规划设计的用来传输电视信号的网络。从用户数量看，我国已拥有世界上最大的有线电视网，其覆盖率高于电话网。充分利用这一资源，改造原有线路，变单向信道为双向信道以实现高速接入Internet的思想推动了HFC的出现和发展。光纤同轴电缆混合网（HFC，Hybrid Fiber Coaxial）是一种新型的宽带网络，也可以说是有线电视网的延伸。它采用光纤从交换局到服务区，而在进入用户的“最后1公里”采用有线电视网同轴电缆。

78 通过HFC接入，在用户终端系统，必须使用电缆调制解调器（CM，Cable Modem），Cable Modem一般有两个接口，一个用来接室内墙上的有线电视端口，另一个与计算机相联。一个Cable Modem要在两个不同的方向上接收和发送数据，把上、下数字信号用不同的调制方式调制在双向传输的一个6MHZ(或8MHZ)带宽的电视频道上。把上行的数字信号转换成模拟射频信号，类似电视信号，所以可以在有线电视上传输。接收下行信号时，Cable Modem把他转换为数字信号，以便计算机处理，Cable Modem的传输速率一般可达3-50Mb/s,距离可以足100Km甚至更远。

79 图5-22 HFC接入示意图

80 6、光纤接入（FTTC、FTTB、FTTO、FTTH）
光纤接入技术实际就是在接入网中全部或部分采用光纤传输介质，构成光纤用户环路（FITL，Fiber In The Loop），实现用户高性能宽带接入的一种方案。 根据光网络单元（ONU，Optical Network Unit）所在位置，光纤接入网的接入方式分为光纤到路边（FTTC，Fiber To The Curb）、光纤到大楼（FTTB，Fiber To The Building）、光纤到办公室（FTTO，Fiber To The Office）、光纤到楼层（FTTF，Fiber To The Floor）、光纤到小区（FTTZ，Fiber To The Zone）、光纤到户（FTTH，Fiber To The Home）等几种类型，如图5.31所示。其中FTTH将是未来宽带接入网发展的最终形式。

81 图5-23光纤接入示意图

82 7、FTTx+LAN接入 FTTx+ LAN，即光纤接入和以太网技术结合而成的高速以太网接入方式，可实现“千兆到在楼，百兆到层面，十兆到桌面”，为最终光纤到户提供了一种过渡。 FTTx+LAN接入比较简单，在用户端通过一般的网络设备，如交换机、集线器等将同一幢楼内的用户连成一个局域网，用户室内只需添加以太网RJ45信息插座和配置以太网接口卡（即网卡），在另一端通过交换机与外界光纤干线相连即可。 总体来看，FTTx+LAN是一种比较廉价、高速、简便的数字宽带接入技术，特别适用于我国这种人口居住密集型的国家。

83 8、无线接入(GSM、GPRS、CDMA)
无线接入技术是指从业务结点到用户终端之间的全部或部分传输设施采用无线手段，向用户提供固定和移动接入服务的技术。 无线接入按接入方式和终端特征通常分为固定接入和移动接入两大类。 （1）固定无线接入，指从业务结点到固定用户终端采用无线技术的接入方式，用户终端不含或仅含有限的移动性。此方式是用户上网浏览及传输大量数据时的必然选择，主要包括卫星、微波、扩频微波、无线光传输和特高频。 （2）移动无线接入，指用户终端移动时的接入，包括移动蜂窝通信网（GSM、CDMA、TDMA、CDPD）、无线寻呼网、无绳电话网、集群电话网、卫星全球移动通信网以及个人通信网等，是当前接入研究和应用中很活跃的一个领域。 无线接入是本地有线接入的延伸、补充或临时应急方式。此部分仅重点介绍固定无线接入中的卫星通信接入和LMDS接入，以及移动无线接入中的WAP技术和移动蜂窝接入。