第3章 Internet网络连接

第 3 章 Internet网络连接 局域网是本章基础，在介绍局域网的基本组成、拓扑结构和网络操作系统后，讲解接 入 Internet 的方式，如普通拨号、ADSL、ISDN、有线电视、DDN、帧中继、ATM 等， 用户可根据自己的情况选择上网方式。 本章主要介绍局域网基础和 Internet 的接入方式，要求掌握局域网的几种拓扑结构类 型，以及常用的 Internet 接入方式。 3.1 局域网基础 局域网（Local Area Network，LAN）是指范围在几百米到十几公里内办公楼群 或校园内的计算机相互连接所构成的计算机网络。计算机局域网被广泛应用于连接校园、 工厂以及机关或个人计算机及工作站，以利于个人计算机或工作站之间共享资源（包括软 件资源和硬件资源，服务器上的应用程序可以由局域网中的用户共享。）和数据通信，也可 以根据单位实际情况先组建局域网，然后通过租用线路接入 Internet。 3.1.1 局域网的基本组成 根据其规模的大小，局域网可分为小型局域网和大型局域网。其中，小型局域网的特 点是地域小，计算机数量不多，因而网络安装、管理和配置都相对比较简单，广泛应用于 家庭、办公室、网吧以及机房等。构成局域网的基本组成部件包括计算机、传输介质（同 轴电缆、双绞线、光缆等）以及网卡等各种连接计算机与传输媒体的设备。 有了局域网硬件环境，还要有控制和管理局域网正常运行的软件。网络软件是在每台 计算机原有的操作系统上增加网络所需的功能。 3.1.2 局域网的网络拓扑结构 网络拓扑结构是指用网络中各站点相互连接的方法和形式。拓扑图给出网络服务器、 工作站的网络配置和相互间的连接，目前大多数局域网使用的拓扑结构有主要有星型结构、 总线结构、环形结构、树型结构等。 1．星形拓扑结构 星形结构是最古老的一种连接方式，固定电话都属于这种结构。星型结构是指各工作 站以星型方式连接成网。网络有中央节点，其他节点（工作站、服务器）都与中央节点直接相 连，这种结构以中央节点为中心，因此又称为集中式网络。目前使用最普遍的以太网星形结 构，见图 3-1 所示。处于中心位置的网络设备称为集线器，英文名为 Hub。 1 图 3-1 星形拓扑结构 这种结构通信协议简单，对外围站点要求不高，便于集中控制，因为端用户之间的通 信必须经过中心站点。由于这一特点，也带来了易于维护和安全等优点。每个站点有一个 专用链路，端用户设备因为故障而停机时也不会影响其他端用户之间的通信，但这种结构 非常不利的一点是，中心系统必须具有较高的可靠性，因为中心系统一旦破坏，整个系统 便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份，以提高系统的可靠性。 2．环形拓扑结构 环形结构在局域网中使用较多。环型结构由网络中若干节点通过点到点的链路首尾相 连形成一个闭合的环，这种结构使公共传输电缆组成环型连接，数据在环路中沿着一个方 向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个节点。即传输媒体从一个端用户到另一 个端用户，直接将所有端用户联成环形，如图 3-2 所示。这种结构显然消除了端用户通信 时对中心系统的依赖性。 图 3-2 环形拓扑结构 环形结构的特点是，每个端用户都与两个相邻的端用户相连，因而存在着点到点链路， 传输速率高。但总是以单向方式操作，有上游端用户和下游端用户，下游端用户对上游端 用户的传输距离远。各端用户的地位和作用相同，传输信息的时间固定，容易实现分布式 控制，但端用户的故障会引起整个网络的崩溃。 3．总线拓扑结构 总线结构是指各工作站和服务器均挂在一条总线上，各工作站地位平等，无中心节点 控制，公用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送信息的节点开始 向两端扩散，如同广播电台发射的信息一样，因此又称广播式计算机网络。各节点在接受 信息时都进行地址检查，看是否与自己的工作站地址相符，相符则接收网上的信息。也就 是说，总线结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式，连接端用户的物理媒 2 体由所有设备共享，如图 3-3 所示。使用这种结构必须解决的一个问题是确保端用户使用 媒体发送数据时不能出现冲突。在点到点链路配置时，这是相当简单的。如果这条链路是 半双工操作，只需使用很简单的机制便可保证两个端用户轮流工作。在一点到多点方式中， 对线路的访问依靠控制端的探询来确定。然而，在局域网环境下，由于所有数据站都是平 等的，不能采取上述机制。对此，研究了一种在总线共享型网络使用的媒体访问方法：带 有碰撞监测的载波侦听多路访问，英文缩写 CSMA/CD。 图 3-3 总线拓扑结构 这种结构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其他站点 或端用户通信的优点。缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其他端用户必须等待获得发 送权，易产生瓶颈问题，总线任务重，媒体访问获取机制较复杂。尽管有上述一些缺点， 但由于布线要求简单，扩充容易，端用户失效、增删不影响全网工作，所以是局域网技术 中使用最普遍的一种。 3.1.3 网络操作系统 网络操作系统(NOS)是网络的心脏和灵魂，是向网络计算机提供服务的特殊的操作系 统。它在计算机操作系统下工作，使计算机操作系统增强了网络操作所需要的能力。例如 当你在局域网上使用字处理程序时，你的 PC 机操作系统的行为像在没有构成局域网时一 样，这正是局域网操作系统软件管理了你对字处理程序的访问。网络操作系统运行在称为 服务器的计算机上，并由连网的计算机用户共享，这类用户称为客户。 NOS 与运行在工作站上的单用户操作系统或多用户操作系统由于提供的服务类型不 同而有差别。一般情况下，NOS 是以使网络相关特性最佳为目的的。如共享数据文件、软 件应用以及共享硬盘、打印机、调制解调器、扫描仪和传真机等。一般计算机的操作系统， 如 DOS 和 OS/2 等，其目的是让用户与系统及在此操作系统上运行的各种应用之间的交互 作用最佳。 为防止一次由一个以上的用户对文件进行访问，一般网络操作系统都具有文件加锁功 能。如果没有这种功能，将不会正常工作。文件加锁功能可跟踪使用中的每个文件，并确 保一次只能一个用户对其进行编辑。文件也可由用户的口令加锁，以维持专用文件的专用 性。 NOS 还负责管理局域网用户和局域网打印机之间的连接。NOS 总是跟踪每一个可供使 用的打印机以及每个用户的打印请求，并对如何满足这些请求进行管理，使每个端用户的 操作系统感到所希望的打印机犹如与其计算机直接相连。 NOS 还对每个网络设备之间的通信进行管理，这是通过 NOS 中的媒体访问法来实现 的。 3 NOS 的各种安全特性可用来管理每个用户的访问权利，确保关键数据的安全保密。因 此，NOS 从根本上说是一种管理器，用来管理连接、资源和通信量的流向。 3.1.4 局域网的标准类型 局域网出现之后，发展迅速，类型繁多。1 9 8 0 年 2 月，美国电气和电子工程师学会 （I E E E） 成立 8 0 2 课题组，研究并制定了局域网标准 IEEE 802。后来，国际标准化组 织（I S O）经过讨论，建议将 802 标准定为局域网国际标准。 IEEE 802 为局域网制定了一系列标准，主要有如下 12 种。 1. IEEE 802.1 概述，局域网体系结构以及网络互连。 2. IEEE 802.2 定义了逻辑链路控制（LLC）子层的功能与服务。 3. IEEE 802.3 描述 CSMA/CD 总线式介质访问控制协议及相应物理层规范。 4. IEEE 802.4 描述令牌总线（token bus）式介质访问控制协议及相应物理层规范。 5. IEEE 802.5 描述令牌环（token ring）式介质访问控制协议及相应物理层规范。 6. IEEE 802.6 描述市域网（MAN）的质访问控制协议及相应物理层规范。 7. IEEE 802.7 描述宽待技术进展。 8. IEEE 802.8 描述光纤技术进展。 9. IEEE 802.9 描述语音和数据综合局域网技术。 10. IEEE 802.10 描述局域网安全与解密问题。 11. IEEE 802.11 描述无线局域网技术。 12. IEEE 802.12 描述用于高速局域网的介质访问方法及相应的物理层规范。 其中采用 CSMA/CD 技术进行信息传递的以太网是目前局域网中采用最多的通信协议 标准。 3.2 接入 Internet 的方式 Internet 上有大量的资源，对于任何的 Internet 用户来说，必须首先将自己的计算 机与 Internet 的某主机系统连接，才能利用 Internet 的各种工具软件实现对网上资源的 访问。“信息高速公路”建立之后，解决信息发布端和接收端的技术问题就成了当务之急， 全球网络通信业界正在想方设法解决如何接入互联网的技术问题。初期的技术选择是宽带 综合业务网(BISDN)，即基于电信网的宽带网，紧接着又提出了基于有线电视网的交互式有 线电视和采用 TCP/IP 协议的互联网。目前，信息接入方式主要有 6 种:固定电话网、移动 电话网、直播卫星网、无线地面广播网、有线广播电视网以及电力输送网。6 种接入方式 各有其利弊，将会长期共存，互相取长补短，而不会完全彼此取代。目前，被全球业界普 遍看好的有线电视的 HFC 网，有其独特的优势，但这种优势不可能长久保持下去，这是由 于其它一些接入方式今后会有着更广阔的发展前景，例如电力输送网接入方式， 世界上绝 大部分家庭都有电源线，覆盖面积最大，因此这种接入方式有着最大的市场潜力。接入互 联网的具体方式有很多种，如普通拨号、ADSL、ISDN、有线电视、DDN、帧中继、ATM 等， 用户可根据自己的情况选择上网方式。那些使用时间不长，只在有用时才打开计算机上网 4 的用户，可采用普通拨号上网方式。而对于那些使用网络时间长、通信量大、不间断通信 的集团性用户，则多采用 DDN 专线等方式上网。这种上网方式可为用户提供高速、高效、 安全、稳定的网络连接。此外，个人用户还可通过ISDN、ADSL和有线电视高速接入INTERNET， 而集团用户则可通过帧中继和 ATM 进入系统，这些方式是为用户提供的新式高速接入方式。 3.2.1 ISDN ISDN（综合业务数字网）是基于公用电话网的数字网络，它能够利用普通的电话线双向 传送高速数字信号，实现端到端全程数字化通信，能承载多项通信业务：包括话音、数据、 图像等，几乎综合了目前各单项电信业务功能，所以ISDN被形象地称作“一线通”。 它的主要特点是： — 综合的通信业务：一条电话线可当两条用，可使用两部电话，在上网的同时拨打、 接听电话、收发传真；还可使用两台计算机同时上网。通过配置适当的终端设备， 也可实现可视电话或会议电视功能。 — 呼叫速度快：现在通过 Modem 上网传输速率低、质量差；ISDN 呼叫连接速度快， 用户线传输速率是 64Kbps 或 128Kbps。 ISDN 可分为窄带（N-ISDN）和宽带（B-ISDN）两种。目前提供的主要是窄带 ISDN 服务。 3.2.2 ADSL ADSL（非对称用户线环路）是新一代的宽带接入方式，又称“超级一线通”。它以普通电 话线路作为传输介质，即在普通双绞铜线上实现下行高达 8Mbit/b传输速度；上行高达 640Kbit/s的传输速度，只要在普通线路两端加装ADSL设备，既可使用ADSL提供的高带宽 服务，通过一条电话线，便可比普通MODEM快一百倍速度浏览因特网，通过网络进行学 习、娱乐、购物，以及享受其他上网乐趣。它的主要特点是： — 具有很高的传输速率：理论上，ADSL 的传输速率上行最高可达 640Kbps，下行 最高可达 9Mbps。用户可在因特网自由冲浪，浏览新闻，娱乐，游戏，下载图片， 无需等待。进入宽带网站，用户可在家中享受高质量的视频点播服务。 — 独享带宽安全可靠：与某些网络的共享网络带宽相比，ADSL 直接连接到电信宽 带网的机房，用户独享带宽。ADSL 利用中国网通深入千家万户的电话网络，骨 干网采用中国网通遍布全城全国的光纤传输，各节点采用 ATM 宽带交换机处理 交换信息，独享带宽，信息传递快速可靠安全。 — 上网打电话互不干扰：ADSL 数据信号和电话音频信号以频分复用原理调制于各 自频段互不干扰。您上网的同时可使用电话，避免了拨号上网的烦恼。而且，由 于数据传输不通过电话交换机，因此使用 ADSL 上网不需要缴纳拨号上网的电话 费用，为您节省了通信费用。 — 安装快捷方便：在现有电话线上安装 ADSL，只需在用户端安装一台 ADSLMODEM 和一只电话分离器，用户线路不用任何改动，极其方便。 5 3.2.3 有线电视方式 有线电视方式是指通过有线电视（CATV）网络实现高速数据接入。在下行方向（即有 线电视台前端到用户端计算机），速率可从很低一直达到 36Mbps；在上行方向（既用户端 计算机到有线电视台前端），数据速率最高可达到 10Mbps。 3.2.4 DDN DDN（数字数据网）是利用数字信道提供永久性连接电路，用来传输数据信号的数字 传输网络。它可提供速率为 N*64Kbps（N=1、2、3….31）和 N*2Mbps 的国际、国内高速 数据专线业务。DDN 专线的主要特点是： — 传输质量高，信道利用率高。 — 传输速率高，网络时延小。 — 数据信息传输透明度高，可支持任何规程，可传输语音、数据、传真、图象等多 种业务。 — 适用于数据信息流量大的场合。 — 网络运行管理简便，对数据终端的数据传输速率没有特殊要求。 3.2.5 帧中继技术 帧中继技术是在分组交换技术充分发展，数字与光纤传输线路逐渐代替已有的模拟线 路，用户终端日益智能化的条件下诞生并发展起来的。帧中继是一种简单的面向连接的分 组电路，是基于开放系统互联模型的数据链路层，此项技术的开发既可满足局域网互联所 需的大容量的传送，也可满足用户对数据传输延时小的要求。其具有吞吐量大、时延小、 适合突发性业务等特点，能充分利用网络资源。帧中继技术的主要特点是： — 高效性：帧中继技术是在一条物理通道上采用统计时分复用技术，可提供多条虚 通路、虚连接。可支持突发性业务，特别适用于用户互连的需要。 — 可靠性：虽然帧中继基于 X.25 协议并对其进行了简化，无纠错和流量控制，但网 内中继电路动态分配带宽，并且在最佳路径上对虚连接进行自动路由和重新路由 选择。适用于高速率、低误码、时延小的光纤为基础的网络。 — 经济性：网络采用动态按需分配带宽的方式，且价格便宜。 — 灵活性：用户接入方式多样，端口类型丰富，速率广泛。 — 长远性：在将来 ATM 成为主要网络技术后，帧中继仍能与 ATM 相辅相成，成为 以 ATM 为交换技术的骨干网的用户接入层。 3.2.6 ATM（异步传送模式） ATM（异步传送模式）是一种传递模式，在这一模式中，信息被组成固定长度的信元 在电信网中进行复用、交换、传输。它综合了电路交换和分组交换的优点，可传送任意速 6 率的宽带信号，可传输话音、数据、图象和视频业务。它的主要特点是： — ATM 采用统计时分复用技术，可将一个物理通道划分为不同业务特性的多条虚电 路提供给用户，实现网络资源的按需分配。 — ATM 具有时延小、实时性好的特点，能够满是多媒体通信的要求。 — ATM 可提供多种业务、多种用户接口。可与现有的任何一种业务相连，将不同业 务在同一网上传输。 — ATM 业务可实现任意速率的接入，用户改变速率方便灵活。 3.2.7 ADSL方式接入 Internet 1．线路连接 电话线进入室内后，首先接入分离器（也叫做过滤器）的 Line 口，从分离器的 Modem 口引出线接入 Modem 背后的电话线接口。同时从 Modem 后面的网线口接入网线，连接到 计算机的网卡接口。如果要接电话机，可从分离器的 PHONE 口接一条电话线到电话机。 提示：如果有两部或以上的电话机则必须经过分离器以后再分接话机（如图 3- 4 所示）， 不过现在有些 ADSL Modem 与分离器集成在一起。 图 3- 4 ADSL 线路连接示意图 2．拨号软件的安装 提示：假设网卡为 RealTek RTL8139 PCI EtherNet NIC，系统是 WindowsXP，以 EnterNet500 为例。 （1）先检查网卡是否已经安装好。 打开“我的电脑/控制面板/系统/硬件/设备管理器/网络适配器”（其中，不同的网卡会 显示不同的型号）如图 3-5 所示 7 图 3- 5 设备管理器窗口 （2）找到 Enternet500，运行其中的“setup.exe”文件开始安装，一般情况下，每个步 骤均点击“Next”（下一步）即可， （3）完成安装并重新启动后，会发现桌面有一个 Enternet500 的图标，打开后，左键 双击其中的“CreateaNewProfile”图标，输入连接名称，此处可随便输入（例如：ADSL）， （4）点击“下一步”，在下面的三个空白栏处分别输入您的 ADSL 账号，输入密码， 再次输入密码。最后点击数次“下一步”，完成后，会发现多了一个名称为“ADSL”的图 标， （5）双击此图标，再点击 connect 即可连接上网。 提示：常用的拨号软件有三种：Enternet500、WinPoet、Raspppoe。操作系统是 WindowsME 或者是 Windows2000 时建议使用 Raspppoe 或 WinPoet 拨号软件。 提示： — Modem 处于正常状态的时候，有 3 盏指示灯处于长亮状态。分别是 PWR，LAN， CD 这 3 个灯亮。这 3 盏灯如果任何一盏不亮（传输数据时候 ACT 会不断闪烁）， 都可能不正常。通常您可先重启一下 Modem（直接拔开变压器就可以了），等 2 分钟后等 Modem 的灯稳定下来，如果还不正常，可参考以下的解决方法。 ¾ PWR 是电源灯，如果不亮则可能是电源未打开或未接好，也可能 modem 有问题。 ¾ CD 是线路同步灯，如果发现此灯闪烁，则证明线路不同步，原因可能有几种： ①电话线连接不正确，或者有的电话机没有连接过滤器；②过滤器有问题；③线 路有问题。此时建议把进屋的电话线直接接入 modem（不连接任何电话机和过滤 器），稳定后，如果发现 CD 灯依然不亮或闪烁不停，则可能是线路问题。如果电 话线直接接入 modem 可同步则可能是线路连接错误（请参考线路连接图 3-4）， 若确认连接正确，则需检查是否过滤器有问题。注意：电话线重新连接后最好重 新启动一下 modem。 8 — enet 灯表示 Modem 和计算机网卡的正常状态。如果 enet 灯不亮，可能是电脑没 有打开，或者是连接网卡和 modem 的网线未连接好，请确认网线和 modem、网 线和网卡都接紧，可尝试把网线插拔几次或更换网线。还有一种可能就是网卡松 了或坏了。 — 如果 modem 状态正常但拨号时总是有错误提示无法拨号上网。此时，需要记录该 错误提示的代码和内容。一般情况下，主要有三类错误提示： — E0037P：Login fail…（账号密码错误：请注意您的账号和密码的格式和字母大小 写） — E0040P：Timeout…（遇到此情况，一般建议尝试重装一下拨号软件） — E0041P：Failedoncreate…（您的拨号软件有问题，必须卸载 Enternet500，重新启 动后再重新安装。卸载方法：打开“我的电脑/控制面版/添加删除程序”，找到 Enternet500，双击并开始卸载。卸载完毕，重新启动后，再重新安装 Enternet500） — 注意：成功连接上网以后会看到屏幕右下角有两部电脑的图标。 采用 ADSL 方式接入 Internet 是目前电信运营商提供宽带上网服务的主要形式，所以 掌握 ADSL 线路连接示意图和拨号软件应用十分必要。 习题 3 简答题 1.局域网的基本组成是什么？ 2.网络操作系统的功能有哪些？ 3.目前已公布的局域网标准有哪些？简要说明其主要内容。 4.一般校园网接入 Internet 的方式有哪些？各有什么特点？ 5.局域网的拓扑结构主要有几种？其特点是什么？ 6.使用 ADSL 上网的优点是什么？ 7.简述 ADSL 方式接入 Internet 的主要步骤。 操作题 结合本章关于 ADSL 的介绍，配置硬件和软件，接入 Internet。 9 第3章 Internet网络连接 3.1 局域网基础 3.1.1 局域网的基本组成 3.1.2 局域网的网络拓扑结构 3.1.3 网络操作系统 3.1.4 局域网的标准类型 3.2 接入Internet的方式 3.2.1 ISDN 3.2.2 ADSL 3.2.3 有线电视方式 3.2.4 DDN 3.2.5 帧中继技术 3.2.6 ATM（异步传送模式） 3.2.7 ADSL方式接入Internet 习题 3 简答题 操作题