计算机网络3-接入网, 物理媒体和ISP
这篇文章是学习中科大自动化系郑烇老师《计算机网络》MOOC的笔记。课程录像可以在 这里 观看，教材是《计算机网络-自顶向下方法（第7版）》，课件可以在 这里 下载。
本篇内容对应课程录像的 P6 1.4 接入网和物理媒体 和 P7 1.5 Internet结构和ISP，欢迎讨论交流。
接入网
接入网连接着网络边缘和网络核心，其连接方式也有多种，如住宅接入、单位接入、无线接入等。在讨论接入网时有两个注意点：一是接入的带宽；二是是否为共享/专用。
住宅接入：Modem
通过调制解调器（Modem）接入互联网早期在家庭中铺设宽带的主流方式，核心是利用已经大范围存在于住宅中的电话网，将数据调制为音频载波信号；在终端和接入节点处安装Modem，便可以将在电话线中传输的数据分离出来。这被形象地称作”拨号入网“。
拨号入网不需增设新线，能够显著降低接入网络的成本。但是，它在刚刚面世时带宽较窄，不超过56Kbps，且打电话和上网是不能同时进行的。原始的通过Modem接入网络的方式目前基本已被淘汰。
另一种改进的拨号方式是将电话线音频信号的频段分开，比如4KHz以下用于音频通话，以上用于传输数据。这被称为DSL（Digital Subscriber Line），其中上下行带宽不对称的称为ADSL。这种方式下行带宽理论上可以达到24Mbps以上，至今仍被广泛采用。此外，也可以利用有线电视线缆进行相似的调制解调来接入网络；国外还有一些使用电网的电缆接入网络。
最近几年，越来越多的用户直接通过”光纤入户“直接以专线接入网络，联网的传输速率也得到了进一步的提升。
企业接入：以太网
企业、学校等大型组织的网络接入方式就显得更为直接一点：终端的接入点直接连接到交换机上，交换机层层级联，最终由本单位一个统一的路由器接入互联网。带宽经过不断升级，现在最高可以达到10Gbps。
无线接入
无线接入方式中，各个无线端系统通过连接到无线路由器上共享式地接入网络。
- 无线 WLAN（Wi-fi）：建筑物内部，100英尺范围内。遵循802.11协议；
- 广域无线接入：由电信运营商提供，尺度可以达到数十公里，我们常见的4G和5G LTE就属于这种方式。
物理媒体
物理媒体是传输比特的介质，是计算机网络链路的实物载体。
物理媒体分为导引型媒体和非导引型媒体。顾名思义，信号在导引型媒体中沿着固体介质传播，在非导引型媒体中自由传播。同轴电缆、双绞线和光纤光缆是常见的导引型媒体；开放空间中的电磁波是典型的非导引型媒体。两者的传输方式存在着非常大的区别。
Internet的结构与ISP
我们前面所叙述的 Edge-Access-Core 模式是一种常见的互联网结构划分方式，它是按照计算机网络节点和链路的类型划分的。另一种方式是将一个区域或者一个单位范围内的数据交换设备视作一个整体（比如教育科研网、中国联通的网络），一个区域内部的边缘节点都通过这个单位（被称为ISP，Internet Service Provider）接入互联网。所有的接入ISP都是相互连接的，所以互联网可以称为”网络的网络“。
全世界的ISPs是如何连接在一起的？
一个自然的想法是采取全连接的模式，但是这样连接数量庞大，难以维护且不可扩展。
另一种想法是形成一些全局骨干ISP，所有的接入ISP都连接到少数骨干ISP；但是全局ISP和接入ISP之间的关系是一个值得研究的问题。因为竞争关系的存在，可能会产生多个骨干ISP；而这些骨干ISP之间又会存在联系。现实生活中的Internet基本上是按照这种想法来组织ISP之间关系的。
互联网的结构可以理解为一个松散的层次模型。第一层也就是最中心的一层是Tier1 ISP，他们实现的是全球各大区域的覆盖，节点较少，相互之间采取P2P或IXP的方式连接，带宽极大；各级ISP通过级联的方式逐层向外连接，最终具体到一个单位的接入ISP。
此外，ICP（Internet Content Provider, 互联网内容提供商）也需要通过接入ISP来为用户提供服务。为了节约成本和改善服务质量，近几年越来越多规模以上的ICP自身扮演了ISP的角色，在世界各地靠近核心ISP节点的地方部署数据中心接入自身的内容服务，数据中心之间使用ICP自己建设或租用的专用线缆连接，同时与各级ISP连接。
