第2章计算机网络与技术.ppt

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1、2.1数据通信基础数据通信基础v通过计算机网络可以获取各种信息，这通过计算机网络可以获取各种信息，这些信息在网络上的表现形式是数据。些信息在网络上的表现形式是数据。v信息的获取，实质就是获取数据，也就信息的获取，实质就是获取数据，也就是数据通信，它是计算机网络的基础。是数据通信，它是计算机网络的基础。12.1.1数据表示和传输数据表示和传输(1)信息信息：数据的具体内容和解释：数据的具体内容和解释，对客观，对客观事物属性和特征的表征。事物属性和特征的表征。(2)数据数据：由数字、字符和符号等组成，是：由数字、字符和符号等组成，是信息的载体。信息的载体。(3)信号信号：是数据的具体物理表示，具有

2、确定：是数据的具体物理表示，具有确定的物理描述，如电压、磁场强度等。的物理描述，如电压、磁场强度等。2模拟：模拟：波动性；波动性；持续变化；持续变化；反映事物的本质；反映事物的本质；在电信业已经被广泛在电信业已经被广泛 使用超过使用超过100100年；年；数字数字：离散性；离散性；跃变性；跃变性；设备性能先进。设备性能先进。模拟信号与数字信号的特点模拟信号与数字信号的特点3数据通信系统的组成要素数据通信系统的组成要素v信源：信息的发送源信源：信息的发送源v信宿信宿(su)：信息的接收源：信息的接收源v信道信道:用来传输信号的介质或通路用来传输信号的介质或通路。有线信道有线信道、无线信道、无线信

3、道数字信道、模拟信道数字信道、模拟信道v变换器变换器:将信源发出的信息变换成适合将信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号，典型的设备如调在信道上传输的信号，典型的设备如调制解调器。制解调器。42.1.2数据通信方式数据通信方式数据通信数据通信指信源和信宿之间传指信源和信宿之间传送数据的通信方式送数据的通信方式。v根据信道中传输的信号的不同，可根据信道中传输的信号的不同，可以分为：以分为：模拟通信和数字通信。模拟通信和数字通信。51）模拟通信）模拟通信v模拟通信：在通信信道中传输模拟模拟通信：在通信信道中传输模拟信号的通信方式。信号的通信方式。v普通的电话、广播、电视等都普通的电话、广播、电

4、视等都属于模拟通信。属于模拟通信。6v信源：发出原始模拟信号。信源：发出原始模拟信号。v调制器调制器：用发送的消息对载波的某个参数用发送的消息对载波的某个参数进行调制的设备。进行调制的设备。v信道信道：用来传输信号的介质或通路。用来传输信号的介质或通路。v噪声源噪声源：在进行信号传输的时候，可能产在进行信号传输的时候，可能产生的各种干扰，如脉冲噪声和随机噪声生的各种干扰，如脉冲噪声和随机噪声。v解调器解调器：实现实现调制过程调制过程逆变换的设备。逆变换的设备。7通信系统相关技术参数通信系统相关技术参数v信道带宽信道带宽：信道所能传输的信号的信道所能传输的信号的最高频率与最低频率之差最高频率与最

5、低频率之差。v信号带宽信号带宽：信号所占据的频率范围。信号所占据的频率范围。8信道的最大传输速率信道的最大传输速率：数据传输速率数据传输速率都有最大值，单位是都有最大值，单位是bit/s，即比特每，即比特每秒。秒。信道的吞吐量信道的吞吐量：把信道在单位时间内把信道在单位时间内成功传输的信息量称为成功传输的信息量称为吞吐量吞吐量，单位，单位也是也是bit/s。信道利用率信道利用率：信道的吞吐量和最大数信道的吞吐量和最大数据传输速率之比据传输速率之比。92）数字通信）数字通信 v数字通信：在通信信道中传送数字数字通信：在通信信道中传送数字信号的通信方式。信号的通信方式。v计算机通信、数字电话以及数

6、字电计算机通信、数字电话以及数字电视都属于数字通信视都属于数字通信。10数字通信系统的主要特点数字通信系统的主要特点（1）抗干扰能力强）抗干扰能力强（2）可实现高质量的远距离通信）可实现高质量的远距离通信（3）能适应各种通信业务）能适应各种通信业务（4）能实现高保密通信）能实现高保密通信（5）通信设备的集成化和微型化）通信设备的集成化和微型化11单工、半双工和全双工通信单工、半双工和全双工通信根据数据传输方向和时间的不同关根据数据传输方向和时间的不同关系，可将传输技术分成三种：系，可将传输技术分成三种：1单工通信单工通信v在通信线路上，数据只可按一个固在通信线路上，数据只可按一个固定的方向传送

7、而不能进行相反方向传定的方向传送而不能进行相反方向传送的通信方式称为单工通信，如广播，送的通信方式称为单工通信，如广播，电视节目。电视节目。122半双工通信半双工通信v数据可以双向传输，但不能同时进行数据可以双向传输，但不能同时进行v采用分时间段传输，在任一时刻只允许在采用分时间段传输，在任一时刻只允许在一个方向上传输主信息，这种通信方式称一个方向上传输主信息，这种通信方式称为半双工通信，如对讲机。为半双工通信，如对讲机。133全双工通信全双工通信v可同时双向传输数据的通信方式称可同时双向传输数据的通信方式称为全双工通信。为全双工通信。v如电话系统如电话系统142.1.3多路复用技术多路复用技

8、术v为了有效地利用通信线路，提高信道利用率，出现了多为了有效地利用通信线路，提高信道利用率，出现了多路复用技术。路复用技术。v多路复用：在一条物理通信线路上建立多条逻辑多路复用：在一条物理通信线路上建立多条逻辑通信信道，同时传输若干路信号的技术就叫做多通信信道，同时传输若干路信号的技术就叫做多路复用技术。路复用技术。v重点掌握三种：频分多路复用，重点掌握三种：频分多路复用，波分多路复用和波分多路复用和时分时分多路复用。多路复用。15 1)1)频分多路复用频分多路复用 将将若若干干路路信信号号搬搬移移到到频频谱谱的的不不同同位位置置，相相邻邻两两路路频频谱谱之之间间留留有有一一定定的的频频率率间

9、间隔隔，每每路路信信号号占占据据其其中中一一个个频频段段,从从而而形形成成多多个个子信道。子信道。162)波分多路复用波分多路复用v用于光纤网络中，用于光纤网络中，在光纤信道上使用的频在光纤信道上使用的频分多路复用的一个变种就是波分多路复用分多路复用的一个变种就是波分多路复用。v在一根光纤中传输多种不同波长的光信号，在一根光纤中传输多种不同波长的光信号，由于波长不同，所以各路光信号互不干扰，由于波长不同，所以各路光信号互不干扰，最后再用波长解复用器将各路波长分解出最后再用波长解复用器将各路波长分解出来。来。17 波波波波分多路复用分多路复用分多路复用分多路复用示意图示意图示意图示意图18193

10、)时分多路复用时分多路复用不同的信号在不同的时间轮流使用物理信道。不同的信号在不同的时间轮流使用物理信道。具体实现原理：具体实现原理：1.通信时把通信时间划分成为若干个时间片通信时把通信时间划分成为若干个时间片(非非常短的时间段常短的时间段)，每个时间片占用信道的时间，每个时间片占用信道的时间都很短。都很短。2.把时间片分配给各路信号，每一路信号使用一把时间片分配给各路信号，每一路信号使用一个时间片。个时间片。3.在某个时间片内，该路信号占用信道的全部带在某个时间片内，该路信号占用信道的全部带宽。宽。2021以电话系统为例说明时分多路复用的原理以电话系统为例说明时分多路复用的原理v对于带宽为对

11、于带宽为4kHz的电话信号，每秒采样的电话信号，每秒采样8000次就可以完全不失真地恢复出话音信次就可以完全不失真地恢复出话音信号，这种技术被称为脉冲编码调制（号，这种技术被称为脉冲编码调制（PCM技术技术）。）。22v采样采样：在每隔固定长度的时间点上在每隔固定长度的时间点上抽取模拟信号的瞬时值。抽取模拟信号的瞬时值。v采样定理采样定理：在进行模拟在进行模拟/数字信号的数字信号的转换过程中，当采样频率大于信号转换过程中，当采样频率大于信号中最高频率的中最高频率的2倍时，采样之后的数倍时，采样之后的数字信号可以完整地保留原始信号中字信号可以完整地保留原始信号中的信息。的信息。232.1.4 数

12、据交换技术数据交换技术常见的数据交换技术有三种：常见的数据交换技术有三种：电路交换电路交换报文交换报文交换分组交换分组交换241.1.电路交换电路交换 有时也称线路交换，利用电路交换有时也称线路交换，利用电路交换技术进行通信一般包括三个阶段，技术进行通信一般包括三个阶段，类似于打电话的过程：类似于打电话的过程：建立电路建立电路传输数据传输数据拆除电路拆除电路 25 电路交换过程电路交换过程A AB BC CD D发送呼叫信号发送呼叫信号传输传输发送发送 呼呼叫信号叫信号传输传输发送发送 呼呼叫信号叫信号传输传输发送回应发送回应 信号信号26交换技术 电路交换电路交换特点特点:1.1.有物理连接

13、的建立过程有物理连接的建立过程2.2.通话建立以后源与目的间有一条专用的通路通话建立以后源与目的间有一条专用的通路存在存在3.3.实时性好，适用于实时性要求较高的数据传实时性好，适用于实时性要求较高的数据传输输27电路交电路交换的优缺点换的优缺点优点：优点：传输延迟小，主要的延迟来自于物理信传输延迟小，主要的延迟来自于物理信号在信道中的传播时间；号在信道中的传播时间；一旦线路建立，便不会发生冲突。一旦线路建立，便不会发生冲突。缺点：有时用于建立物理线路连接所需缺点：有时用于建立物理线路连接所需的时间比较长，一旦信道被占用，就不的时间比较长，一旦信道被占用，就不能被其它用户所使用。能被其它用户所

14、使用。282.报文交换技术报文交换技术以报文为单位交换信息。以报文为单位交换信息。类似于邮局的信件投递过程。类似于邮局的信件投递过程。29l报文交换不事先建立物理电路报文交换不事先建立物理电路；l当发送方有数据要发送时，把要发送的数当发送方有数据要发送时，把要发送的数据当做一个整体交给中间交换设备据当做一个整体交给中间交换设备；l中间交换设备先将报文存储起来，然后选中间交换设备先将报文存储起来，然后选择一条合适的空闲输出线将数据转发给下择一条合适的空闲输出线将数据转发给下一个交换设备一个交换设备；l如此循环，直至将数据发送到目的节点。如此循环，直至将数据发送到目的节点。30报文交换过程报文交换

15、过程 发送报文发送报文传传输输等待等待-发送发送传传输输等待等待-发送发送传输传输31电报系统使用的是报文交换技术。电报系统使用的是报文交换技术。在报文交换中，一般不限制报文在报文交换中，一般不限制报文的大小，的大小，一般一般要求各个中间节点必要求各个中间节点必须使用磁盘等外设来缓存较大的数须使用磁盘等外设来缓存较大的数据块。据块。322.6 交换技术 报文交换报文交换特点特点1.1.没有呼叫建立的过程，不存在专没有呼叫建立的过程，不存在专用通路。用通路。2.2.属于属于存储存储-转发式的交换技术的转发式的交换技术的类型类型33报文交换技术的优点：报文交换技术的优点：多个报文可以分时共享节点间

16、的多个报文可以分时共享节点间的同一条通道，同一条通道，线路利用率较高线路利用率较高；34缺点缺点报文传输延迟较长报文传输延迟较长不能满足实时或交互式通信要求，不不能满足实时或交互式通信要求，不能用于声音连接，不适于远程终端与能用于声音连接，不适于远程终端与计算机之间的交互通信。计算机之间的交互通信。353.分组交换技术分组交换技术把报文分成若干个分组把报文分成若干个分组(Packet(Packet，包，包)，以分，以分组为单位进行暂存、处理和转发，分组携带组为单位进行暂存、处理和转发，分组携带地址信息选择路线。地址信息选择路线。与报文交换的区别与报文交换的区别:规定了分组的长度。规定了分组的长

17、度。36分组交换技术 37分组交换是报文交换技术的改进分组交换是报文交换技术的改进。382.6 2.6 交换技术交换技术 分组交换分组交换特点特点同样没有连接建立的过程和专用通路的同样没有连接建立的过程和专用通路的存在存在也属于存储也属于存储-转发式的交换技术的一种转发式的交换技术的一种39优点优点传输延迟小，提高了传输速率传输延迟小，提高了传输速率 小的分组还可减少重新传输出错分组小的分组还可减少重新传输出错分组的开销的开销 40分组交换比报文交换分组交换比报文交换的的优越优越性性在具有多个分组的报文中，中间交换在具有多个分组的报文中，中间交换机在接收第二个分组之前，就可以转机在接收第二个分

18、组之前，就可以转发已经接收到的第一个分组发已经接收到的第一个分组；即各个分组可以同时在各个结点对之即各个分组可以同时在各个结点对之间传送，这样减少了传输延迟，提高间传送，这样减少了传输延迟，提高了网络的吞吐量。了网络的吞吐量。41分组交换和电路交换分组交换和电路交换的的对比对比电电 路路 交交 换换分分 组组 交交 换换呼叫建立呼叫建立需要需要不需要不需要使用使用专用物理路径专用物理路径传输传输是是不是不是每个分组每个分组采取采取同样同样路线路线是是不是不是分组按顺序到达分组按顺序到达是是不是不是所用带宽所用带宽固定固定动态动态出现拥塞时间出现拥塞时间连接建立阶段连接建立阶段每个分组每个分组可

19、能浪费带宽可能浪费带宽是是不是不是存储转发存储转发不是不是是是422.2物理层物理层 物理层的主要物理层的主要功能功能:（1 1）为物理上相互关联的通信双方提为物理上相互关联的通信双方提供物理连接供物理连接(物理信道物理信道)（2 2）在数据通道上）在数据通道上实现按位实现按位传输数传输数据据43物理层物理层的两类常用设备的两类常用设备数据终端设备数据终端设备DTE 是具有一定的数据处理能力以及发送和是具有一定的数据处理能力以及发送和接收数据能力的设备。接收数据能力的设备。是计算机网络中的数据源和信源。是计算机网络中的数据源和信源。通常是一台计算机，也可以是输入通常是一台计算机，也可以是输入/

20、输出输出设备。设备。根据设备的根据设备的不同不同功能，功能，可可分成分成DTEDTE和和DCEDCE两类。两类。44数据电路端接设备数据电路端接设备DCE介于介于DTE与传输介质之间的设备与传输介质之间的设备;用于将用于将DTE发出的数字信号变为适合在发出的数字信号变为适合在传输介质上传输的信号形式传输介质上传输的信号形式，并且负责，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。建立、保持和释放数据链路的连接。45物理层接口特性物理层接口特性物理层接口协议实际上是物理层接口协议实际上是DTE和和DCE或其他通信设备之间的一组约定或其他通信设备之间的一组约定；主要解决网络节点与物理信道如何连主要解决网

21、络节点与物理信道如何连接的问题，协议包括了接的问题，协议包括了4个方面个方面。461.1.机械特性：规定了机械特性：规定了DTEDTE和和DCEDCE之间的连接器形式，之间的连接器形式，包括连接器的形状、几何尺寸、引线数目和排列包括连接器的形状、几何尺寸、引线数目和排列方式等。方式等。2.2.电气特性：规定了电气特性：规定了DTEDTE与与DCEDCE之间多条信号线的之间多条信号线的连接方式、发送器和接收器的电气参数，包括信连接方式、发送器和接收器的电气参数，包括信号源的输出阻抗、负载的输人阻抗、信号的电压号源的输出阻抗、负载的输人阻抗、信号的电压范围、传输速率、平衡特性和距离的限制等。范围、

22、传输速率、平衡特性和距离的限制等。473.3.功能特性：对接口各信号线的功能功能特性：对接口各信号线的功能给出了确切的定义，说明某些连线上给出了确切的定义，说明某些连线上出现的某一电平的电压所表示的意义。出现的某一电平的电压所表示的意义。4.4.规程特性：规定了规程特性：规定了DTEDTE和和DCEDCE双方在双方在各电路上的动作顺序以及维护测试操各电路上的动作顺序以及维护测试操作等。作等。48物理层介质物理层介质物理层介质包括架空明线、平衡电物理层介质包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等。缆、光纤、无线信道等。在计算机网络中应用的物理电缆主在计算机网络中应用的物理电缆主要有同轴电缆、双绞

23、线和光纤，无要有同轴电缆、双绞线和光纤，无线信道则主要是自由空间。线信道则主要是自由空间。492.3 2.3 网络的传输介质网络的传输介质 传输介质是网络数据流动的载体，传输介质是网络数据流动的载体，是通信网络中发送方和接收方之间是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。的物理通路。传传输输介介质质大大体体可可以以分分为为有有线线传传输输介介质和质和无线无线传输介质两大类。传输介质两大类。50n有有线线传传输输介介质质包包含含：双双绞绞线线、同同轴电缆和光纤轴电缆和光纤n无无线线传传输输介介质质包包含含红红外外线线、激激光光、微波和卫星通信等微波和卫星通信等51有线传输介质有线传输介质1.1.

24、双绞线双绞线n由由4 4对线对线(8(8芯制芯制)按一定密度相互扭在一起形成。按一定密度相互扭在一起形成。n按照其外部包裹的是金属编织层还是塑橡外皮，按照其外部包裹的是金属编织层还是塑橡外皮，可分为屏蔽双绞线电缆可分为屏蔽双绞线电缆(STP)和非屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线电缆电缆(UTP)。52非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线导体导体绝缘体绝缘体对绞线对绞线填充物填充物外壳外壳每对线互绞的原理：每对线互绞的原理：如果外界电磁信号在两条导线上产生的如果外界电磁信号在两条导线上产生的干扰大小相等而相位相反，干扰大小相等而相位相反，那么这个干扰信号就会相互抵消。那么这个干扰信号就会相互抵消。53n在网络中使用

25、的双绞线，需要在两端接在网络中使用的双绞线，需要在两端接插头或者插座插头或者插座（称为称为RJ-45RJ-45接头）接头），才能，才能和别的设备连接。和别的设备连接。54n双绞线可以用来传输模拟信号和数字信号。铜线的双绞线可以用来传输模拟信号和数字信号。铜线的直径和距离决定了它的带宽。在几直径和距离决定了它的带宽。在几kmkm的范围的范围内内，传，传输速率可达几输速率可达几MbpsMbps。n网络中使用的双绞线根据其性能分成多个等级，现网络中使用的双绞线根据其性能分成多个等级，现在常用的是在常用的是5 5类非屏蔽双绞线。类非屏蔽双绞线。n以前还有以前还有3 3类、类、4 4类等，以后会有类等，

26、以后会有6 6类、类、7 7类，或者更类，或者更高。等级越高表示带宽也越大。高。等级越高表示带宽也越大。55n网络设备中的插座（如网卡上的插座），网络设备中的插座（如网卡上的插座），需要定义出发送和接收引脚的排列，需要定义出发送和接收引脚的排列，都都由由物理层标准定义物理层标准定义。n图中图中TxTx+和和TxTx-是发送数据的一对引脚，是发送数据的一对引脚，Rx+Rx+和和Rx-Rx-是一对接收引脚。网卡的是一对接收引脚。网卡的T T和和集集线器的线器的R R连接连接，网卡的，网卡的R R和和集线器的集线器的T T连接连接，收发需相互对应。收发需相互对应。56 双绞线双绞线的线序排列标准的线

27、序排列标准n19851985年初，计算机工业协会提出对大楼布线年初，计算机工业协会提出对大楼布线系统标准化的倡仪，美国电子工业协会系统标准化的倡仪，美国电子工业协会（EIAEIA）和美国电信工业协会（）和美国电信工业协会（TIATIA）开始标）开始标准化制定工作。准化制定工作。n19911991年年7 7月，月，EIA/TIA568EIA/TIA568，商业大楼电信布商业大楼电信布线标准问世。线标准问世。n568568的布线标准中规定了两种双绞线的线序的布线标准中规定了两种双绞线的线序568A568A与与568B568B。57568A 568A 规定的规定的线序标准线序标准11绿白（白色的外层

28、上有些绿色，表示和绿色是一对线）；绿白（白色的外层上有些绿色，表示和绿色是一对线）；22绿色；绿色；33橙白（白色的外层上有些橙色，表示和橙色是一对线）；橙白（白色的外层上有些橙色，表示和橙色是一对线）；44蓝色；蓝色；55蓝白（白色的外层上有些蓝色，表示和蓝色是一对线）；蓝白（白色的外层上有些蓝色，表示和蓝色是一对线）；66橙色；橙色；77棕白（白色的外层上有些棕色，表示和棕色是一对线）；棕白（白色的外层上有些棕色，表示和棕色是一对线）；88棕色。棕色。58568B 568B 规定的规定的线序标准线序标准 双绞线的制作一般常按照双绞线的制作一般常按照568B568B的标准进行线序排列。的标准

29、进行线序排列。11橙白橙白22橙橙33绿白绿白44蓝蓝55蓝白蓝白66绿绿77棕白棕白88棕棕59双绞线中的正线与反线双绞线中的正线与反线 n正线，又称为直通线正线，又称为直通线 ，两端线序一样，制作，两端线序一样，制作时都遵循时都遵循568B568B的标准，普通计算机上网使用，的标准，普通计算机上网使用，用于计算机用于计算机-交换机，计算机交换机，计算机-集线器的连接。集线器的连接。n反线，又称为交叉线反线，又称为交叉线 ，一端按，一端按568A568A的标准，的标准，一端按一端按568B568B的标准制作，一般用于相同设备的标准制作，一般用于相同设备之间的连接，如计算机之间的连接，如计算机

30、-计算机，交换机计算机，交换机-交交换机之间的直连。换机之间的直连。60 2.2.同轴电缆同轴电缆n由两根同轴心、相互绝缘的圆柱形金属导体构由两根同轴心、相互绝缘的圆柱形金属导体构成基本单元成基本单元(同轴对同轴对)，再由单个或多个同轴，再由单个或多个同轴对组成的电缆。对组成的电缆。n两个导体间用绝缘材料互相隔离，外层导体和两个导体间用绝缘材料互相隔离，外层导体和中心轴芯线的圆心在同一个轴心上，所以叫中心轴芯线的圆心在同一个轴心上，所以叫做同轴电缆做同轴电缆61同轴电缆同轴电缆电缆铜芯电缆铜芯绝缘层绝缘层铜网铜网外绝缘层外绝缘层内导体内导体外导体外导体62同轴电缆同轴电缆分类分类u从用途上分可

31、分为基带同轴电缆和宽带同轴从用途上分可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆（即网络同轴电缆和视频同轴电缆）。电缆（即网络同轴电缆和视频同轴电缆）。u分别对应分别对应5050基带电缆和基带电缆和7575宽带电缆。宽带电缆。u基带电缆又分细同轴电缆和粗同轴电缆。基基带电缆又分细同轴电缆和粗同轴电缆。基带电缆仅仅用于数字传输，数据带电缆仅仅用于数字传输，数据传输传输率可达率可达10Mbps10Mbps。633)3)光纤光纤 n光导纤维光导纤维(简称光纤简称光纤)是光纤通信的传是光纤通信的传输媒体。输媒体。n光纤的传输原理是基于光的全反射原理，把信息光纤的传输原理是基于光的全反射原理，把信息从光纤的一端传送

32、到另一端，从而达到了传导光从光纤的一端传送到另一端，从而达到了传导光波的目的波的目的。64n光纤由石英制成，跟玻璃成分一样，光纤由石英制成，跟玻璃成分一样，只是纯度极高，透明性极好。只是纯度极高，透明性极好。65光缆示意图光缆示意图缆芯缆芯包层包层加强构件加强构件保护层保护层（a）多芯光）多芯光缆缆 （b）单芯光单芯光缆缆66n根据光纤传输数据模式的不同，根据光纤传输数据模式的不同，分为多模光纤和单模光纤两种。分为多模光纤和单模光纤两种。n多模光纤多模光纤：光在光纤中有多光在光纤中有多条不同角度入射的光线在一条不同角度入射的光线在一条光纤中同时传播，这种光条光纤中同时传播，这种光纤直径较粗。纤

33、直径较粗。67n单模光纤单模光纤：光在光纤中光在光纤中的传播没有反射，而沿的传播没有反射，而沿直线传播。这种光纤的直线传播。这种光纤的直径非常细，使光线沿直径非常细，使光线沿直线向前传播。直线向前传播。68n单模光纤和多模光纤的特性差别很大，在单模光纤和多模光纤的特性差别很大，在应用应用中中多多使用多模光纤。使用多模光纤。单单模模光光纤纤多多模模光光纤纤距离距离长长短短数据传输速率数据传输速率高高低低光源光源激光激光发光二极管发光二极管信号衰减信号衰减小小大大端接端接较难较难容易容易造价造价高高低低69n光纤传输系统主要由三部分组成：光源（又称光纤传输系统主要由三部分组成：光源（又称光发送机）

34、，传输介质和检测器（又称光接收光发送机），传输介质和检测器（又称光接收机）。机）。光纤通信系统的基本构成光纤通信系统的基本构成70光纤的特点光纤的特点（）重量轻，频带宽。（）重量轻，频带宽。（）传输速率高，误码率低。（）传输速率高，误码率低。（）不不受受电电磁磁干干扰扰、保保密密性性好好、传传输损耗低。输损耗低。71无线传输介质无线传输介质 u直接通过电磁波来实现站点之间通信的传输直接通过电磁波来实现站点之间通信的传输介质。介质。u无线电数字微波通信系统在长途大容量的数无线电数字微波通信系统在长途大容量的数据通信中占有及其重要的地位，微波是一种据通信中占有及其重要的地位，微波是一种频率很高的电

35、磁波，其频率范围为频率很高的电磁波，其频率范围为300MHz300MHz300GHz300GHz。721 1无线电短波传输无线电短波传输n无线电波很容易产生，也可以传输很长的无线电波很容易产生，也可以传输很长的距离，具有较强的穿透能力，所以无线电波距离，具有较强的穿透能力，所以无线电波被广泛应用于通信领域。被广泛应用于通信领域。n在无线电传输中，短波通信应用最广，它在无线电传输中，短波通信应用最广，它的波长为的波长为1010100m100m（频率为（频率为3 330MHz30MHz）。n缺点：缺点：无法抵御窃听和各种有意的干扰。无法抵御窃听和各种有意的干扰。73 2.2.地面微波通信地面微波通

36、信n微波在空间主要是直线传播，一般微波在空间主要是直线传播，一般50km50km左右，左右，微波的频率范围为微波的频率范围为300MHz300MHz300GHz 300GHz。n长途通信时必须建立多个中继站，中继站把前长途通信时必须建立多个中继站，中继站把前一站发来的信号经过放大后再发往下一站。一站发来的信号经过放大后再发往下一站。74地面微波通信优点：频带宽、信道容地面微波通信优点：频带宽、信道容量大、初建费用低、建设速度快、应量大、初建费用低、建设速度快、应用范围广等。用范围广等。缺点：保密性能差、抗干扰性能差，缺点：保密性能差、抗干扰性能差，两微波站天线间不能被建筑物遮挡。两微波站天线间

37、不能被建筑物遮挡。75n卫卫星星通通信信：利利用用位位于于3 3万万6 6千千公公里里高高空空的的人人造造地地球球同同步步卫卫星星，一一种种特特殊殊形形式式的微波接力通信。的微波接力通信。3 3卫星通信卫星通信76（1 1）通信范围大：只要卫星发射的波束覆盖的范）通信范围大：只要卫星发射的波束覆盖的范围均可进行通信。围均可进行通信。（2 2）不易受陆地灾害影响。）不易受陆地灾害影响。（3 3）建设速度快，通信容量大，通信距离远。）建设速度快，通信容量大，通信距离远。（4 4）易于实现广播和多址通信。）易于实现广播和多址通信。（5 5）电路和话务量可灵活调整，且通信费用与通）电路和话务量可灵活调

38、整，且通信费用与通信距离无关。信距离无关。（6 6）同一信道可用于不同方向和不同区域。）同一信道可用于不同方向和不同区域。卫星通信的优点卫星通信的优点77卫星通信的缺点卫星通信的缺点（1 1）信号到达延迟）信号到达延迟较长较长。（2 2）10GHz10GHz以上频带受天气的影响。以上频带受天气的影响。（3 3）天线受太阳噪声的影响。）天线受太阳噪声的影响。（4 4）安全保密性较差，造价高。）安全保密性较差，造价高。784 4红外线与激光通信红外线与激光通信n把要传输的信号分别转换成把要传输的信号分别转换成红外光红外光信号信号和和激光信号激光信号直接在自由空间沿直接在自由空间沿直线进行传播。直线

39、进行传播。79n比微波通信具有更强的方向性，难比微波通信具有更强的方向性，难以窃听、插入数据和进行干扰。以窃听、插入数据和进行干扰。n红外传输对环境因素较为敏感，只红外传输对环境因素较为敏感，只能在室内和近距离使用。能在室内和近距离使用。80激光传输激光传输n大气激光通信系统主要由大气信道、光大气激光通信系统主要由大气信道、光发送机、光接收机、光学天线（透镜或反发送机、光接收机、光学天线（透镜或反射镜）、电发送机、电接收机、终端设备、射镜）、电发送机、电接收机、终端设备、电源等组成，有的还备有遥控、遥测等辅电源等组成，有的还备有遥控、遥测等辅助设备。助设备。n激光的频率单一，能量高度集中，波束

40、激光的频率单一，能量高度集中，波束非常细密，波长在微波到红外之间。非常细密，波长在微波到红外之间。812.4 物理层设备物理层设备包括两种：包括两种：n中继器中继器n集线器集线器822.4.1 2.4.1 中继器中继器是连接网络线路的一种装置，用于两个是连接网络线路的一种装置，用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作网络节点之间物理信号的双向转发工作，有时也用于转换网络的传输介质类型有时也用于转换网络的传输介质类型。主要完成物理层的功能，负责在两个节主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按点的物理层上按比特比特位传递信息，完成信位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长号

41、的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。网络的长度。838485中继器的中继器的5-4-35-4-3规则规则指网络总长度不得超过指网络总长度不得超过5 5个区段，个区段，4 4台台网络延长设备，且网络延长设备，且5 5个区段中只有个区段中只有3 3个个区段可接网络设备。区段可接网络设备。即：一个网段最多只能分即：一个网段最多只能分5 5个子网段，个子网段，使用使用4 4个中继器，最多只能有个中继器，最多只能有3 3个子网个子网段连接段连接PCPC，其他两个用来延长距离，其他两个用来延长距离，不能连接不能连接计算机计算机。86中继器主要用于扩充中继器主要用于扩充LANLAN电缆段的距电缆段

42、的距离限制。离限制。不具备检查错误和纠正错误的功能，不具备检查错误和纠正错误的功能，错误的数据经中继器后仍被复制到错误的数据经中继器后仍被复制到另一电缆段。另一电缆段。现在，已经很难见到中继器，已被现在，已经很难见到中继器，已被集线器集线器取代。取代。872.4.2 集线器集线器局域网中网络连线的中央连接点，是多局域网中网络连线的中央连接点，是多端口的中继器，又称为端口的中继器，又称为HubHub hb 。可按比特位复制经由物理介质传输的信可按比特位复制经由物理介质传输的信号，提供所有端口间的同步数据通信号，提供所有端口间的同步数据通信 88集线器能够支持各种不同的传输集线器能够支持各种不同的

43、传输介质和数据传输速率。介质和数据传输速率。一般以一个端口与主干网相连，一般以一个端口与主干网相连，并有多个端口连接一组工作站。并有多个端口连接一组工作站。89集线器集线器多用于星型结构的网络连接，充当中央多用于星型结构的网络连接，充当中央节点节点90集线器集线器的的端口端口常见的是一般网线采常见的是一般网线采用的用的RJ-45RJ-45类型（双绞线的接口）类型（双绞线的接口）。还有光纤口或者同轴电缆接口，但还有光纤口或者同轴电缆接口，但这种接口，现在很少在集线器上出现。这种接口，现在很少在集线器上出现。91集线器工作原理集线器工作原理在集线器内部只有一条数据总线，数据的发送和在集线器内部只有

44、一条数据总线，数据的发送和接收共用这一条总线。接收共用这一条总线。当两当两台台计算机同时发送数据时就会出现信号碰撞计算机同时发送数据时就会出现信号碰撞现象，集线器需要处理这种总线冲突现象，集线器需要处理这种总线冲突(所有数据发所有数据发送马上停止，重新进入总线的抢用过程送马上停止，重新进入总线的抢用过程)。集线器采用广播方式发送集线器采用广播方式发送数据（一个发送多个接数据（一个发送多个接收收。92集线器集线器广播方式广播方式通信的通信的不足不足（1）用户数据包向所有节点发送，数据网）用户数据包向所有节点发送，数据网络上的所有主机都能收到络上的所有主机都能收到，很可能带来数据很可能带来数据通信

45、的不安全因素；通信的不安全因素；（2）由于数据包都是向所有节点同时发送，加）由于数据包都是向所有节点同时发送，加上上总线总线带宽带宽需要需要共享，降低了数据传输速率；共享，降低了数据传输速率；（3）集线器的同一时刻每一个端口只能进行一）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个方向的数据通信（半双工工作方式）（半双工工作方式），不能满，不能满足大型网络通信足大型网络通信的的需求。需求。93集线器的分类集线器的分类根据配置形式的不同，可分为三类：根据配置形式的不同，可分为三类：独立式：价格低，具备集线器的基本功能，在小独立式：价格低，具备集线器的基本功能，在小型局域网中使用。型局域网

46、中使用。堆叠式：将多个独立堆叠式：将多个独立HUBHUB连接到一起当做一个独立连接到一起当做一个独立式的式的HUBHUB使用，其中一个使用，其中一个HUBHUB担当管理功能。担当管理功能。模块式：带有机架和多个卡槽，每个卡槽中可安模块式：带有机架和多个卡槽，每个卡槽中可安装一块卡，每块卡的功能相当于一个独立型的装一块卡，每块卡的功能相当于一个独立型的HUBHUB，多块卡通过安装在机架上的通信底板进行互连，多块卡通过安装在机架上的通信底板进行互连并相互通信。并相互通信。94集线器之间的连接集线器之间的连接（1 1）集线器的堆叠）集线器的堆叠将多台集线器的堆叠端口使用电缆连接，以将多台集线器的堆叠

47、端口使用电缆连接，以实现单台集线器端口数的扩充，这种方式只实现单台集线器端口数的扩充，这种方式只能用在有堆叠端口的集线器上。能用在有堆叠端口的集线器上。一个可堆叠集线器一般同时具有一个可堆叠集线器一般同时具有“UPUP”和和“DOWNDOWN”堆叠端口堆叠端口95（2 2）级联方式）级联方式级联是另一种集线器端口扩展方级联是另一种集线器端口扩展方式，这种方式通过集线器的普通或式，这种方式通过集线器的普通或特定端口来进行连接。特定端口来进行连接。96 使用使用UplinkUplink端口级联端口级联很多很多集线器集线器有有UplinkUplink级联端口，级联端口，左图左图所示。所示。当使用集线

48、器提供的的当使用集线器提供的的UplinkUplink端口时，可利端口时，可利用线将该端口连接至其他集线器上除用线将该端口连接至其他集线器上除UplinkUplink端口外的任意端口，端口外的任意端口，右图右图所示。所示。97 使用普通端口级联使用普通端口级联有些集线器使用一个普通端口兼作有些集线器使用一个普通端口兼作UplinkUplink端口，端口，并利用一个开关（并利用一个开关（MDI/MDI-XMDI/MDI-X转换开关）在两转换开关）在两种类型间进行切换。种类型间进行切换。图2-29 集线器的切换开关98集线器间除了可以使用级联端口集线器间除了可以使用级联端口连接连接，还可通过集线器

49、的普通端口进行级联。还可通过集线器的普通端口进行级联。但但这时这时需采用需采用交叉线交叉线类型的类型的双绞线连接双绞线连接 (前面所说一端前面所说一端568A568A，一端，一端568B568B的线序制的线序制作的反线作的反线)。图2-30 集线器通过普通端口连接99 2.5 2.5 拨号上网技术拨号上网技术拨号上网的网络结构示意图拨号上网的网络结构示意图(宽带上网宽带上网)1002.5.2物理层物理层RS-232C协议协议EIA(美国电子工业协会美国电子工业协会)颁布的颁布的一种串行物理接口规范。一种串行物理接口规范。是是DTE（终端设备）和（终端设备）和DCE(端端接设备接设备)间的接口标

50、准。间的接口标准。101RS232C的标准内容的标准内容 1.1.机机械械特特性性：使使用用2525根根引引脚脚的的DB-25DB-25插插头头座座，引引脚脚上上、下下两两排排，分分别别有有1313根根和和1212根根引引脚脚，当当引引脚脚指指向向人人的的方方向向时时，从从左到右编号分别为左到右编号分别为1 11313和和14142525。102 2.2.电气特性电气特性采用负逻辑，逻辑采用负逻辑，逻辑0相当于对信号地线相当于对信号地线有有+5V+15V的电压，逻辑的电压，逻辑1相当于相当于对信号地线有对信号地线有-5V-15V的电压。的电压。逻辑逻辑“0”相当于数据相当于数据“0”或控制线的