局域网组建与实例教程 第3章.ppt
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1、1,第3章 局域网与Internet连接,学习目的与要求:通过对本章的学习,要求了解局域网接入Internet的方式。掌握通过代理服务器和NAT共享Internet连接的方法。,2,在计算机网络中,有很多诸如机房、网吧、实验室、多媒体教室、小型分支机构等之类的网络(SOHO局域网),具有两个共同的特点:(1)计算机数量Internet出口(很多情况下只有一个出口)要求多台计算机共享上网。(2)ISP分配的合法IP十分有限,意味着局域网内几乎所有设备不得不使用保留IP(?)。如何让局域网内的计算机同时上网?(共享上网),问题的提出?,3,接入技术要解决的问题是如何将用户连接到各种网络上。目前主要
2、的接入技术有以下几种:1.光纤接入 2.同轴接入3.铜线接入4.无线接入,Internet接入,4,1.光纤接入,传输速率最高主干网中已大量采用宽带业务,5,目前的CATV网就是一种混合光纤同轴网络,主干部分采用光纤,用同轴电缆经分支器接入各家各户。混合光纤/同轴(HFC)接入技术的一大优点是可以利用现有的CATV网,从而降低网络接入成本。,2.同轴接入,6,3.铜线接入,铜线接入是指以现有的铜线作为传输介质,利用各种先进的调制技术、编码技术和数字信号处理技术来提高铜线的传输速率和传输距离。但铜线的传输带宽毕竟有限传输速率和传输距离一直是一对矛盾,7,4.无线接入,无线用户环路是指利用无线技术
3、为固定用户或移动用户提供电信业务,因此无线接入可分为固定无线接入(WLAN)和移动无线接入(GPRS,CDMA1X3G)优点:初期投入小、能迅速提供业务、不需要铺设线路;比较灵活,可以随时按照需要进行变更、扩容;抗灾难性比较强缺点:如性能不如有线方式、质量不稳定、受环境影响大,目前还难以提供高宽带的接入,8,3.1 局域网连接Internet的方式,目前接入Internet的方式有很多,如拨号上网、ISDN、Cable Modem、ADSL、千兆位以太网等,这几种上网方式的网速各不相同,并且安装费、使用费也各不相同,用户可根据实际情况和使用要求来选择接入方式。,9,3.1.1 调制解调器拨号接
4、入,调制解调器(Modem)拨号连接是最传统的Internet 的接入方式,主要利用电话网络(PTSN,公共交换电话网),采用拨号方式进行连接。这是最容易实施的方法,费用低廉、上网经济,但传输速度低,线路可靠性差。适于对可靠性要求不高、业务量小的小型企事业单位和个人使用。,10,3.1.1 调制解调器拨号接入,要建立拨号连接:首先要选择Internet 服务商,即ISP,提供接入服务,申请一个上网账号。其次选择一款调制解调器,做好硬件安装,并完成必要的配置。第三,进行通信软件的安装和配置。最后,完成拨号网络连接的建立和设置。,11,3.1.1 调制解调器拨号接入,调制解调器可以分为两种类型:内
5、置式和外置式,也就是人们通常所说的内“猫”和外“猫”,两种调制解调器的外观如图所示。,内置式,外置式,12,3.1.1 调制解调器拨号接入,调制解调器拨号上网有几个缺点:一是接入速度慢,连接不稳定;二是占用电话线路,在拨号上网的同时使用电话,而且在费用方面除了收取网络使用费外还要收取电话费。,13,3.1.2 ISDN,ISDN(Integrated Service Digital Network,综合业务数字网),也就是人们通常所说的“一线通”,是以综合数字电话网(IDN)为基础发展而来的,能提供端到端的数字连接,用来支持包括语音和非语音在内多种电信业务。,14,3.1.2 ISDN,ISD
6、N的传输过程是纯数字的,这与传统的Modem拨号接入中用户终端到交换机之间的传输是模拟信号相比,通信质量大大提高。ISDN数据传输比特率比传统电话线改善10倍以上。ISDN的呼叫连接速度非常快,一般只需要几秒即可拨通,而传统的Modem拨号可能需要几十秒。与普通拨号上网要使用Modem一样,ISDN也需要专用的终端设备,主要由网络终端NT1+和ISDN适配器组成。,15,3.1.3 ADSL,ADSL(Asymmetrical Digital Subscriber Line)技术是一种用不对称数字用户线实现宽带接入互联网的技术,充分利用现有的电话线资源,采用先进的复用技术和调制技术,将数字数据
7、和模拟电话业务在同一根电话线上的不同频段同时进行传输,在高速传输数据的同时不影响现有的电话业务及质量,它在一对双绞线上提供上行512Kb/s1Mb/s、下行1Mb/s8Mb/s的带宽,从而克服了传统用户在“最后一公里”的“瓶颈”,实现了真正意义上的宽带接入,如下图所示。,16,3.1.3 ADSL,17,3.1.3 ADSL,DSL(数字用户线路,Digital Subscriber Line)是以铜质电话线为传输介质的传输技术组合,包括HDSL、SDSL、VDSL、ADSL 和RADSL 等,一般称之为xDSL。,18,3.1.4 Cable Modem,Cable Modem中文译作“电缆
8、调制解调器”或者“线缆调制解调器”,是通过有线电视网络进行高速数据接入的装置,也被人们称为“有线通”,如图所示。,19,3.1.4 Cable Modem,Cable Modem一般有两个接口,一个连接有线电视端口,另一个连接计算机网卡。Cable Modem 本身不单纯是调制解调器,它集Modem、调谐器、加/解密设备、桥接器、网络接口卡、SNMP代理和以太网集线器的功能于一身。,20,3.1.5 FTTX+LAN,FTTX+LAN光纤局域网,是一种高速接入业务,能实现千兆光纤到小区(大楼)中心交换机,中心交换机和楼道交换机以百兆光纤或五类网络线相连,楼道内采用综合布线,用户上网速率可达10
9、Mb/s,可以向用户提供高速上网,以及如视频通信、交互游戏、远程教育、远程医疗、局域网高速互联之类的宽带增值业务。,21,3.1.5 FTTX+LAN,FTTX+LAN接入设备成本低,网络稳定性强,具有较强的可扩展性,投资规模小,另有光纤到办公室、光纤到户、光纤到桌面等多种接入方式可满足不同用户的需求。,22,3.1.5 FTTX+LAN,FTTX+LAN接入的特点如下:(1)高速传输。用户上网速率可达传统上网速率的几十倍,充分满足了远程办公、VOD点播、VPN等工作。(2)网络可靠、稳定。通信公司局端交换机、小区中心交换机和楼道交换机之间以光纤相连,保证了线路的可靠性和信号的低损耗。,23,
10、3.1.5 FTTX+LAN,FTTX+LAN接入的特点如下(续):(3)用户投资少、价格便宜。用户只需要一台带有网络接口卡的普通计算机即可上网。(4)安装方便。小区、大厦内采用综合布线,用户采用五类网络线连接即可。,24,LAN接入示意图,25,3.1.6 无线接入,无线接入技术(Wireless Access Technology)也称无线本地环路(Wireless Local Loop),主要功能是以无线技术(大部分是移动通信技术)为传输媒介向用户提供固定的或移动的终端用户。,26,3.1.6 无线接入,无线接入方式有:1.微波接入2.卫星接入3.蓝牙接入4.无线USBWUSB,27,3
11、.2 局域网共享Internet连接,一台计算机要连入Internet,必须为其分配一个正式的IP地址。但由于当初在设计TCP/IP协议时,没有考虑到计算机网络尤其是Internet的发展会如此迅速,从而导致目前IP地址资源十分紧张,不可能为每一台连入Internet的计算机都分配一个正式的IP地址。虽然在IPv6中对IP地址进行了扩展,但目前IPv6的使用还未普及,所以出现了各种局域网中各计算机共享Internet连接上网的方法。,28,3.2.1 Internet连接共享,所谓Internet连接共享(Internet Connection Sharing,ICS)是指借助于一个Inter
12、net连接将多台计算机连接到Internet的方法,非常适合家庭网络。,29,3.2.1 Internet连接共享,用ICS实现共享上网有两种网络拓扑结构,一种是双机共享上网,另一种是多机共享上网。双机共享上网拓扑结构是一台ICS主机,一台客户机,如图所示。,30,3.2.1 Internet连接共享,如果超过两台计算机共享上网,上面的拓扑结构就不太合适,因为每增加一台计算机就要增加一块网卡。此时,可用如图所示的多机共享上网拓扑结构。,31,3.2.2 代理服务器,代理服务器(Proxy Server),顾名思义就是提供网络代理服务的服务器,是个人网络和Internet服务商之间的中间代理机构
13、,它负责转发合法的网络信息,对转发进行控制和登记。,32,代理,代理(Proxy),即代理网络用户去取得网络信息。它是网络信息的中转站。代理服务器是介于浏览器和Web服务器之间,浏览器不是直接到Web服务器去取回网页而是向代理服务器发出请求,Request信号会先送到代理服务器,由代理服务器来取回浏览器所需要的信息并传送给你的浏览器。Proxy Server(代理服务器)工作在应用层。,33,3.2.2 代理服务器,代理服务器功能代理服务器通过通信线路、线路路由和ISP相连,而局域网内的其他主机则通过代理服务器间接地连接Internet。代理服务器最基本的功能是连接,此外还可以进行一些网站的过
14、滤和控制的功能,甚至可以作为初级的网络防火墙使用。,34,网关,网关的功能是根据目的IP地址以及路由表来决定数据包的转发。局域网PC由于使用保留IP地址,因此需要该路由软件或设备具有网络地址转换(NAT)功能。,35,硬件网关方式,36,代理和软件网关方式,37,思考,上述两个拓扑结构图有区别吗?,38,代理技术分析,代理的工作原理是:当客户机向位于Internet上的目的地址发出请求后,代理服务器立即响应并且将这个请求发送到客户机请求的地址,当目的地址的计算机响应后,代理服务器又将该响应返回给客户机。主机认为所有的Internet请求都来自代理服务器,代理服务器后面的局域网PC对目的主机是完
15、全透明的。,39,3.3.3 NAT技术,所谓地址转换,就是指在一个局域网内部,各计算机间通过内部私有IP 地址进行通信,当内部的计算机要与外部的Internet 进行通信时,具有NAT 功能的设备负责将其私有IP地址转换为公用IP地址,即该组织申请的合法IP 地址进行通信。,40,3.3.3 NAT技术,NAT技术的应用(1)想连接Internet,但不想让网络内的所有计算机都拥有真正的Internet IP 地址。(2)不想让外部网络用户知道网络的内部结构,可以通过NAT 将内部网络与外部Internet 隔离开,这样外部用户根本不知道网络内部私有IP地址。(3)用户申请的合法Intern
16、et IP地址很少,而内部网络用户很多。可以通过NAT 功能实现多个用户同时公用一个合法IP 地址与外部Internet 进行通信。,41,3.3.3 NAT技术,NAT技术的3种类型静态NAT(Static NAT)动态地址NAT(Pooled NAT)地址复用PAT(Port Address Translation),42,NAT技术分析,NAT(Network Address Translation),即网络地址转换就是在内部专用网络中使用内部地址(不可路由),而当内部节点要与外界网络发生联系时,就在边缘路由器或者防火墙处,将内部地址替换成全局地址合法地址(可路由),从而在外部公共网上正
17、常使用。因此,NAT实际上是配合内部地址的使用,最终节省对全球合法地址使用的另一种技术。,43,NAT的主要作用,NAT的主要作用是节约地址空间。NAT还具有简化配置,增加网络规划的灵活性以及负载均衡等特点。使用NAT,可以在规划地址时有更大的灵活性,从而简化内部网的设计。另外,当两个有地址重叠的私有内部网要连接在一起时,可以使用NAT来防止地址冲突,而避免逐个改变节点的地址这个繁杂的工作。当内部节点共享一个IP地址时,在外部看来就是一台虚拟的主机。如果外部节点要与内部节点建立连接,那么边缘路由器会使用TCP负载均衡的功能。,44,NAT地址转换有两种主要类型:静态转换(Static Tran
18、slation),动态转换(Dynamic Translation)。静态转换是最简单的一种转换方式,它在NAT表中为每一个需要转换的内部地址创建了固定的转换条目,映像了惟一的全局地址。动态转换,增加了网络管理的复杂性,但也提供了很大的灵活性。它将可用的全局地址地址集定义成NAT池(NAT pool)。,45,NAT 地址转换示意图,46,端口地址转换,也称PAT,Port Address Translation,是动态转换的一种变形。它可以使多个内部节点共享一个全局IP地址,而使用源和目的的TCP/UDP的端口号来区分NAT表中的转换条目及内部地址,这样,就更节省了地址空间。,47,PAT示
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