¿Cómo puede un ISP reconocer un dispositivo conectado a su red y saber si tiene acceso a Internet o no? ¿Es por IMEI?

Las respuestas hasta ahora parecen suponer que el ISP es el operador móvil 3G / 4G, en cuyo caso se autenticarán con la SIM, pero también se comprobará que el teléfono no está bloqueado en otra red.

Cuando se trata de banda ancha y otros ISP donde se accede a su servicio a través de un enrutador, la respuesta es que no pueden identificar dispositivos de manera confiable. El enrutador pondrá NAT ‘las direcciones IP locales a una sola dirección de Internet. El ISP podría ver un mensaje HTTP normal e inferir el tipo de dispositivo; en general, no podrá ver de forma más pasiva. Y muchos servicios ahora usan HTTPS de cualquier manera, lo que significa que no pueden ver las solicitudes (a menos que estén utilizando un enfoque de Portal cautivo en el enrutador y descifren todo lo que envía antes de retransmitirlo), y si lo están haciendo, entonces probablemente debería estar buscando otro proveedor de todos modos).

A menudo hay un procedimiento de autenticación entre el dispositivo y la red ISP, y el usuario rara vez lo ve.
Un dispositivo sin las credenciales o el certificado adecuados no podrá acceder al servicio de Internet ofrecido por el ISP

Sí, si es un dispositivo móvil, entonces es por IMEI. Si se trata de otro tipo de red, generalmente hay algún otro identificador de dispositivo, como un número de serie del módem que se presenta a la red. En algunos casos, es una dirección MAC, pero son fáciles de falsificar.