计算机网络物理层培训资料.ppt
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1、计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽计算机网络物理层计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽将计算机接入网络将计算机接入网络 l实现物理连接实现物理连接l进行网络信息配置进行网络信息配置 计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽实现物理连接实现物理连接l两个接口和一根连接线两个接口和一根连接线l网络的接口网络的接口/端口端口l另一端连接着网络中的集线器、交换机、或路由另一端连接着网络中的集线器、交换机、或路由器的一个端口器的一个端口l网络接口卡上的接口网络接口卡上的接口l网络接口卡:网络适配器网络接口卡:网络适配器/网卡网卡接入不同的网络,需要不同的网络适配器接入不同的网
2、络,需要不同的网络适配器负责将信息转换成相应的电负责将信息转换成相应的电/光信号发送出去光信号发送出去并翻译接收到的电并翻译接收到的电/光信号光信号l连接线连接两个接口连接线连接两个接口计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽网络端口网络端口计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽网卡网卡 计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽网线制作网线制作 l材料材料l一根一根/捆双绞线捆双绞线l两个水晶头两个水晶头l一些必要的工具一些必要的工具l如压线钳、电缆测试仪如压线钳、电缆测试仪计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽线序标准线序标准T568A和和T568B计计算算机机网
3、网络络北京工业大学软件学院 张丽直通线和交叉线直通线和交叉线l直通线直通线l网线两端的线序都是按照网线两端的线序都是按照T568A或者或者T568B的顺序的顺序l连接网卡与集线器或交换机的普通端口连接网卡与集线器或交换机的普通端口l交叉线交叉线l网线一端线序是网线一端线序是568A,另一端是,另一端是568Bl适合连接两个计算机的网卡,或两个交换机的普通适合连接两个计算机的网卡,或两个交换机的普通端口端口计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽制作网线制作网线11.剪下所需要长度的双绞线(至少剪下所需要长度的双绞线(至少 0.6米,最米,最多不超过多不超过 100米)米)2.将双绞线一端
4、的外皮除去将双绞线一端的外皮除去23厘米厘米3.按照按照568B标准或者标准或者568A标准把线排好序标准把线排好序计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽制作网线制作网线21.将裸露出的双绞线剪下只剩约将裸露出的双绞线剪下只剩约 14mm的长度的长度2.将双绞线的每一根线依序插入水晶头的线槽内,将双绞线的每一根线依序插入水晶头的线槽内,一直插到线槽的顶端一直插到线槽的顶端3.用用RJ45压线钳用力压水晶头压线钳用力压水晶头4.用线缆测试仪测试是否连通用线缆测试仪测试是否连通计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽网络信息配置网络信息配置 lIP地址地址 l网络配置网络配置 计计算
5、算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽IP地址地址l主机在网络中的一个标识号主机在网络中的一个标识号 lIP协议定义协议定义l在网络层标示主机或设备的地址在网络层标示主机或设备的地址lIPv4定义的定义的IP地址地址l32位二进制数位二进制数l10100010 01101001 11001011 00011000l点十进制表示法点十进制表示法l162.105.203.25计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽IP地址的结构地址的结构l普通地址的结构普通地址的结构l北京市朝阳区平乐园北京市朝阳区平乐园100号号 lIP地址分两部分地址分两部分l网络号网络号l标识主机所在网络标识主机所在
6、网络l网络号部分细分为更小的子网号网络号部分细分为更小的子网号l子网掩码指明子网掩码指明IP地址的网络号地址的网络号 l主机号主机号计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽子网掩码表示方式子网掩码表示方式l在在IP地址后面加地址后面加“/”,后加网络号的位,后加网络号的位数数l例:例:162.105.203.25/24l点十进制表示法点十进制表示法l用用32二进制数表示掩码二进制数表示掩码l掩码的网络号部分全为掩码的网络号部分全为1,其余为,其余为0l例:前面例:前面24位的子网掩码为位的子网掩码为 255.255.255.0 计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽IP地址的使用
7、地址的使用l与电话号码不同与电话号码不同l电话机是哑终端电话机是哑终端l电话号码由电信管理局在交换设备中设置电话号码由电信管理局在交换设备中设置lIP地址需用户在所用的计算机上设置地址需用户在所用的计算机上设置l需要计算机来宣称自己所用的号码需要计算机来宣称自己所用的号码 计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽网网络络配配置置 计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽计算机的计算机的IP地址配置地址配置l每个计算机须有一每个计算机须有一IP地址地址l便于与别的计算机区分便于与别的计算机区分l一个网络接口至少要有一个一个网络接口至少要有一个IP地址地址l不能与其他计算机重复不能与其
8、他计算机重复l两种配置方式两种配置方式l手工配置手工配置l自动获取自动获取IP地址地址 计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽默认网关默认网关l与计算机在同一子网的网关与计算机在同一子网的网关l网关:网关:Gatewayl一个网络路由设备,是网络的出入口一个网络路由设备,是网络的出入口l知道怎样把数据包传送到其他网络知道怎样把数据包传送到其他网络l本网络的出入口本网络的出入口l计算机不知道用什么路由来发送数据包时,可把数计算机不知道用什么路由来发送数据包时,可把数据包交给默认网关据包交给默认网关l地址与计算机的地址与计算机的IP地址多数的位相同(网络号)地址多数的位相同(网络号)l要从
9、网络管理员那里获得要从网络管理员那里获得 计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽测试网络连通性测试网络连通性lPinglTraceroute计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽术语术语l数据数据l运送消息的实体运送消息的实体l信号信号l数据的电气的或电磁的表现数据的电气的或电磁的表现 l“模拟的模拟的”l代表消息的参数的取值是连续的代表消息的参数的取值是连续的 l“数字的数字的”l代表消息的参数的取值是离散的代表消息的参数的取值是离散的 计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽数据通信系统的模型数据通信系统的模型传输系统输入信息输入数据发送的信号接收的信号输出数据源点终
10、点发送器接收器调制解调器PC机公用电话网调制解调器数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号输入汉字显示汉字数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息PC机计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽术语术语l信源信源l信息的发送者信息的发送者l信宿信宿l信息的接收者信息的接收者l信道信道l表示向某个方向传输信息的媒体表示向某个方向传输信息的媒体计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽术语术语l单工通信单工通信l只能有一个方向的通信而没有反方向的交互只能有一个方向的通信而没有反方向的交互l半双工通信半双工通信(双向交替双向交替)l通信的双方都可以发送信息,但不能双方同时通信的双方都可以发送信
11、息,但不能双方同时发送发送l全双工通信全双工通信l通信的双方可以同时发送和接收信息通信的双方可以同时发送和接收信息计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽术语术语l码元码元l时间轴上的一个信号编码单元时间轴上的一个信号编码单元l数字通信:一个数字脉冲数字通信:一个数字脉冲l模拟通信:载波的某个参数或某几个参数的变化模拟通信:载波的某个参数或某几个参数的变化l码元速率码元速率/波特率波特率l信号每秒钟变化的次数信号每秒钟变化的次数l数据率数据率/比特率比特率l单位时间内传输的比特数单位时间内传输的比特数计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽术语术语l码元携带的信息量由码元的状态值码
12、元携带的信息量由码元的状态值M决定决定l比特率比特率=波特率波特率*log2Ml8种状态:种状态:1、2、3、8l每个码元的状态,如每个码元的状态,如2,可以表示,可以表示010l每个码元可以携带每个码元可以携带3个比特个比特计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽奈奎斯特定理奈奎斯特定理 l对于一个带宽为对于一个带宽为WHz的理想信道,最大码的理想信道,最大码元速率为元速率为2Wl比特率比特率=波特率波特率*log2Ml最大数据率最大数据率=2W log2M(bps)lM:码元的状态值:码元的状态值计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽香农定理香农定理 l带宽受限且有噪声干扰的
13、信道的极限、无带宽受限且有噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率差错的信息传输速率lC=W log2(1+S/N)bps lW 为信道的带宽(以为信道的带宽(以 Hz 为单位)为单位)lS 为信道内所传信号的平均功率为信道内所传信号的平均功率lN 为信道内部的高斯噪声功率为信道内部的高斯噪声功率l实际信道上能够达到的信息传输速率要比实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限传输速率低不少香农的极限传输速率低不少计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽编码与调制编码与调制l数字数字-数字编码数字编码l用数字信号表示数字数据用数字信号表示数字数据l模拟模拟-数字编码数字编码l模拟信号
14、数字化模拟信号数字化l数字数字-模拟调制模拟调制l基于以数字信号表示的数字数据来改变模拟信基于以数字信号表示的数字数据来改变模拟信号特征的过程号特征的过程l模拟模拟-模拟调制模拟调制l将模拟信号调制到高频载波信号上,以便远距将模拟信号调制到高频载波信号上,以便远距离传输离传输计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽数字数字-数字编码数字编码l曼彻斯特编码曼彻斯特编码l差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽曼彻斯特编码曼彻斯特编码l将每一个码元再分成两个相等的间隔将每一个码元再分成两个相等的间隔l码元码元1是在前一个间隔为高电平而后一个间是在前一个间
15、隔为高电平而后一个间隔为低电平隔为低电平l码元码元0则正好相反,从低电平变到高电平则正好相反,从低电平变到高电平l保证在每一个码元的正中间出现一次电平保证在每一个码元的正中间出现一次电平的转换,对接收端的提取位同步信号有利的转换,对接收端的提取位同步信号有利l所占的频带宽度比原始的基带信号增加一所占的频带宽度比原始的基带信号增加一倍倍计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码l若码元为若码元为1,则其前半个码元的电平与上一,则其前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平一样个码元的后半个码元的电平一样l若码元为若码元为0,则其前半个码元的电平与上一,则其
16、前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相反个码元的后半个码元的电平相反l不论码元是不论码元是1或或0,在每个码元的正中间的,在每个码元的正中间的时刻,一定要有一次电平的转换时刻,一定要有一次电平的转换l需要较复杂的技术需要较复杂的技术l获得较好的抗干扰性能获得较好的抗干扰性能计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽模拟模拟-数字编码数字编码l脉冲振幅调制脉冲振幅调制PAMl数字化的第一步数字化的第一步l脉冲信号的幅度随模拟信号变化脉冲信号的幅度随模拟信号变化l脉冲编码调制脉冲
17、编码调制PCMl对模拟信号采样对模拟信号采样l将采样结果量化,得到二进制数据将采样结果量化,得到二进制数据l采用数字采用数字-数字编码技术转换成二进制信号数字编码技术转换成二进制信号计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽PCM 转化过程转化过程ABCDBACD模拟话音模拟话音采样时钟采样时钟PAM PAM 信号信号PCM PCM 信号信号采样电路采样电路量化和比较量化和比较数字化声音数字化声音计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽数字数字-模拟调制模拟调制l调幅调幅(AM)l载波的振幅随基带数字信号而变化载波的振幅随基带数字信号而变化 l调频调频(FM)l载波的频率随基带数字信
18、号而变化载波的频率随基带数字信号而变化l调相调相(PM)l载波的初始相位随基带数字信号而变化载波的初始相位随基带数字信号而变化计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽010011100基带信号调幅调频调相数字数字-模拟调制模拟调制计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽数字数字-模拟调制模拟调制l调幅调幅l载波的振幅随调制信号而变化载波的振幅随调制信号而变化 l调频调频l载波的频率随调制信号而变化载波的频率随调制信号而变化l调相调相l载波的初始相位随调制信号而变化载波的初始相位随调制信号而变化计计算算机机网网络络北京工业大学软件学院 张丽载波载波调制正弦波信号调制正弦波信号调幅波调
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