計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教案

計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教案

任課教師：黃建雄

時一間：2015-2016學(xué)年上學(xué)期

使用教材：計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)吳旭

第一章計算機網(wǎng)絡(luò)基本概念

教學(xué)目標(biāo)：

計算機網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展

計算機網(wǎng)絡(luò)的定義與分類

計算機網(wǎng)絡(luò)的組成和邏輯劃分

計算機網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)

重點和難點（專業(yè)詞匯）

計算機網(wǎng)絡(luò)

通信子網(wǎng)與資源子網(wǎng)

LAN/WAN/MAN

網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)總線型環(huán)型星型樹型網(wǎng)狀型

1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的定義

定義：將地理上位置不同且功能獨立的多個計算機系統(tǒng)通過通信線路相互連在一起、由專門的

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)進行管理，以實現(xiàn)資源共享的系統(tǒng)。

功能獨立的計算機系統(tǒng)（軟、硬件）

通信線路（通信媒體、通信設(shè)備）

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（單機OS功能+網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議+網(wǎng)絡(luò)資源管理+網(wǎng)絡(luò)服務(wù)）

資源共享（硬件、軟件，如程序、數(shù)據(jù)庫、存儲設(shè)備、打印機）

1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展

-、計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展經(jīng)歷發(fā)四個階段：

1.初級階段

2.計算機網(wǎng)絡(luò)階段

3.標(biāo)準(zhǔn)或開放的計算機網(wǎng)絡(luò)

4.高速、互連、智能化的計算機網(wǎng)絡(luò)

1.2.1初級階段

遠(yuǎn)程聯(lián)機系統(tǒng)（20CEN,50-60年代）

Terminal

Terminal

aTerminal

遠(yuǎn)程聯(lián)機系統(tǒng)的發(fā)展

典型：美國半自動地面防空系統(tǒng)SAGE

1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)階段

分布在不同地點的計算機通過通信線路互聯(lián)成計算機-計算機的網(wǎng)絡(luò)：ARPANET

資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)結(jié)構(gòu)

ag

a

aa

3a

ga

S

1.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)通信

將應(yīng)用與通信功能從邏輯上分離,應(yīng)產(chǎn)生了通信子網(wǎng)與資源子網(wǎng)的概念

a

Host

g通信子網(wǎng)aJ

資源子網(wǎng)

~3

r3

3

網(wǎng)絡(luò)邏輯劃分：資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)

資源子網(wǎng)

提供用戶訪問網(wǎng)絡(luò)和處理數(shù)據(jù)的能力。

包括加入網(wǎng)絡(luò)的所有的計算機、終端外設(shè)及各種軟件和數(shù)據(jù)資源

通信子網(wǎng)

提供網(wǎng)絡(luò)的通信功能（數(shù)據(jù)的傳輸與轉(zhuǎn)發(fā)）

1、網(wǎng)絡(luò)接口功能：實現(xiàn)資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)的接口功能

2、存儲/轉(zhuǎn)發(fā)功能：對進入網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息提供轉(zhuǎn)發(fā)功能

3、網(wǎng)絡(luò)控制功能：為數(shù)據(jù)提供路徑選擇、流量控制等功能

包括通信處理機通信設(shè)備與通信線路

1.2.3開放的計算機網(wǎng)絡(luò)

一、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化

IBM的SNA（系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）-1974

DEC的DNA（分布型網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)體系）-1975

ISO的OSIRM（開放系統(tǒng)互連參考模型）-1977/1983

IEEE的IEEE802標(biāo)準(zhǔn)-1980年,

二、網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展：

ETHERNET（以太網(wǎng)）

Internet

三、發(fā)展方向

高速：帶寬的增加達到Gbps

互連：IntranetExtranetIntcmet/IntemetII

智能：服務(wù)（QoS）管理

1.3計算機網(wǎng)絡(luò)的分類

一、計算機網(wǎng)絡(luò)有多種分類標(biāo)準(zhǔn)，如按傳輸技術(shù)（廣播、點對點）、通信介質(zhì)（有線、無線）、

按數(shù)據(jù)交換方式（報文、分組、虛擬分組）、通信速率（寬帶、窄帶）和使用范圍（私有、公有）

等。

最普遍的是按地理范圍劃分：

局域網(wǎng)（Localareanetworks，LANs）

廣域網(wǎng)（Wideareanetworks,WANs）

城域網(wǎng)（Metropolitanareanetworks,MANs）

1、典型的局域網(wǎng)技術(shù)舉例：

,Ethernet?Token-Ring,FDDI

LocalAreaiNotworlksandDevices

Ethernet

SwttctiSwitch

2、典型的廣域網(wǎng)技術(shù)有：

Modems

ISDN(IntegratedServicesDigitalNetwork)

DSL(DigitalSubscriberLoop)?Framerelay

ATM(AsynchronousTransferMode)

T-CarrierSeries(Tl,T3,etc.)

SONET(SynchronousOpticalNetwork)

Wide-Ar—aZqtrwoand

1.4計算機網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用

一、計算機網(wǎng)絡(luò)的功能

1、資源共享：程序、打印機

2、快速傳輸信息:E-MAIL

3、數(shù)據(jù)信息的集中和綜合處理：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)

4、資源的可用性與可靠性：平衡負(fù)載、后備

5、任務(wù)的分布處理

二、計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

1、信息檢索

2、現(xiàn)代化的通信方式

3、辦公自動化

4、管理信息系統(tǒng)

5、電子商務(wù)

6,遠(yuǎn)程教育與E-Learning

7、遠(yuǎn)程醫(yī)療

8、生活娛樂

1.5計算機網(wǎng)絡(luò)的組成與結(jié)構(gòu)

見前面

重點反復(fù)強調(diào)

1.6計算機網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)

一、數(shù)學(xué)中的圖論

二、網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)：

將通信子網(wǎng)中的具體設(shè)備視為“點或線”采用拓樸學(xué)的方法抽象出的關(guān)于節(jié)點與鏈路的幾何

構(gòu)型

三、常見的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)

?總線型?星型?樹型?環(huán)型?網(wǎng)狀型

為什么要研究網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)是決定網(wǎng)絡(luò)性能的主要因素。

構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)時，首先要選擇采用何種網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)來物理連接所有的節(jié)點與計算機。

1、線性總線

(Ethernet)

所有節(jié)點直接連到一條物理鏈路上，除此之外節(jié)點間不存在任何其他連接。

每一個節(jié)點可以收到來自其他任何節(jié)點所發(fā)送的信息

優(yōu)點：簡單、易于實現(xiàn)

缺點：可靠性和靈活性差、傳輸延時不確定

2、環(huán)型結(jié)構(gòu)

(Token-Ring)

節(jié)點與鏈路構(gòu)成了一個閉合環(huán)，每個節(jié)點只與相鄰的兩個節(jié)點相連。

每個節(jié)點必須將信息轉(zhuǎn)發(fā)給下一個相鄰的節(jié)點。

優(yōu)點：簡單、易于實現(xiàn)，傳輸延時確定。

缺點：維護與管理復(fù)雜

雙環(huán)

(FDDI)

兩個非相連的獨立同心環(huán)

主環(huán)+備用環(huán)(同一時刻只有一個環(huán)在使用)

優(yōu)點：在單環(huán)之上增加了高度的可靠性。

缺點：維護與管理復(fù)雜，投資大

3、星型(Ethernet)

網(wǎng)絡(luò)由各節(jié)點以中央節(jié)點為中心相連接，各節(jié)點與中央節(jié)點以點對點方式連接。

節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信要通過中央節(jié)點

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，管理方便，可擴充性強，組網(wǎng)容易。

缺點：中心節(jié)點成為全網(wǎng)可靠性的關(guān)鍵

4、擴展星型

(campus-bascd)

星型結(jié)構(gòu)的重復(fù)(中央星型拓樸上的節(jié)點是另一個星型拓樸的中心節(jié)點).

減少了鏈路與設(shè)備的投資

優(yōu)點：在星型的優(yōu)點之外，更富于層次，從而可隔離某些網(wǎng)絡(luò)流量

5、層次結(jié)構(gòu)(LAN/WAN)又稱樹型結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)流具有明顯的層次性

6、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(廣域網(wǎng))

又稱無規(guī)則型。結(jié)點間的連接是任意的，不存在規(guī)律。是目前

數(shù)據(jù)的傳輸有賴于所采用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

優(yōu)點：多條鏈路提供了冗余連接

缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜

7、完全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

每一個節(jié)點均與其他每一個節(jié)點直接相連。

數(shù)據(jù)的傳輸有賴于所采用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

優(yōu)點：多條鏈路提供了冗余連接

缺點：鏈路隨著節(jié)點數(shù)目的增加呈指數(shù)增長。

Homework

復(fù)習(xí)本章內(nèi)容pl71,2,3,4.3,4.4

預(yù)習(xí)下一章(計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu))

為什么要分層？

體系結(jié)構(gòu)中的相關(guān)術(shù)語和概念

OSI的各層及功能

TCP/IP及其與OSI的比較

第二章計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

教學(xué)目標(biāo)

計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念

ISO/OSIModel

TCP/IP

ISO/OSIModel和TCP/IP的比較

重點與難點

計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（層，服務(wù)，接口，協(xié)議）

ISO/OSI模型（物理層，數(shù)據(jù)鏈路層，網(wǎng)絡(luò)層，傳輸層，會話層，表示層，應(yīng)用層）

數(shù)據(jù)封裝（APDU,PPDU,SPDU,分段，分組或包，幀，比特）

2.1計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述

一、網(wǎng)絡(luò)通信的一般模型

計算機網(wǎng)絡(luò)所采用的一般模型為層次模型.

LayerLayer

N-1N-1

二、為什么要分層？

以文件傳輸為例說明網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膹?fù)雜性

?線路質(zhì)量問題

?尋址問題

?選路問題

?傳輸中錯誤問題

?擁塞問題

?速度匹配問題

?文件系統(tǒng)不同問題

?多用戶問題

分層的目的是為了降低復(fù)雜性，提高靈活性--“分而治之，各個擊破”

以郵件傳遞為例說明分層的好處：

YouYourfriend

PostofficeAPostrule

PostofficeB

Airportrule

WuhanAirportBeijingAirport

三、分層的原則

?分層是根據(jù)功能的抽象分層

?每個層次所要實現(xiàn)的功能或服務(wù)均有明確的規(guī)定

?不同的系統(tǒng)分成相同的層次，對等層次具有相同功能。

?每層功能的選擇應(yīng)有利于標(biāo)準(zhǔn)化

?高層使用下層提供的服務(wù)時，下層服務(wù)的實現(xiàn)是不可見的

?層次的數(shù)目要適當(dāng)（太少功能不明確，太多體系結(jié)構(gòu)過于龐大）

與層次模型相關(guān)的若干術(shù)語

1、源和目標(biāo)

源：通信過程中，數(shù)據(jù)的發(fā)送方

目標(biāo)：通信過程中，數(shù)據(jù)的接收方

2、實體與對等實體

Entity（實體）：每?層上的活動元素，包括實現(xiàn)該層功能的所有硬件與軟件

Peer-peerentity（對等實體）：相互通信的兩個不同機器上的同一層次

4、服務(wù)與接口

Service（服務(wù)）：每一層為上一層所提供的功能稱為服務(wù)。N層使用N-1層所提供的服務(wù)，

向N+1層提供更高的服務(wù)。

Interface（接口）：定義下層向其相鄰的上層提供的服務(wù)及原語操作，但服務(wù)的實現(xiàn)細(xì)節(jié)對

上層是透明的（不可見的）。

5、協(xié)議與協(xié)議數(shù)據(jù)單元

?協(xié)議（Protocols）和N層協(xié)議

?協(xié)議可以使通信更有效地進行。

?從源到目標(biāo)還會出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的混亂

定義：為網(wǎng)絡(luò)通信所制定的一組規(guī)則、約定和標(biāo)準(zhǔn)。

網(wǎng)絡(luò)通信是一種層到層的對等通信，第N層上的通信規(guī)則或約定稱為N層協(xié)議

6、協(xié)議的三大要素

語法：定義數(shù)據(jù)和控制信息的格式

語義：規(guī)定協(xié)議語法成分的含義

時序：協(xié)議語法成分的順序和速度匹配關(guān)系

關(guān)于協(xié)議要素的比喻

例1：信封的格式由語法來定義，而格式的含義由語義來規(guī)定。

例2：老師講課:

語法：中文語法規(guī)則

語意：有意義的中文，含有一定的信息量，言之有物

時序：老師先講，同學(xué)提問

7、數(shù)據(jù)單元（PDU）

?按每層協(xié)議所采用的數(shù)據(jù)格式，被對等實體用于執(zhí)行其相同的協(xié)議

?網(wǎng)絡(luò)中所傳送的數(shù)據(jù)的邏輯組成單元

?從高層到下層，存在數(shù)據(jù)的封裝過程

?從下層到高層，存在數(shù)據(jù)的拆封過程

四、計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

1、定義：網(wǎng)絡(luò)功能分層結(jié)構(gòu)與各層協(xié)議的統(tǒng)稱。

不同的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中分層的數(shù)量、各層的名稱、內(nèi)容與功能會有所不同。

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的例子：

IBM的SNA（系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)）-1974

DEC的DNA（分布型網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)體系）-1975

2、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化

?Early1980's---Mid1980's

?計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與數(shù)量的急劇增長

?許多不同規(guī)格與實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品之間難以進行互操作

?專用系統(tǒng)的嚴(yán)重阻礙了計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

3、專用技術(shù)與開放技術(shù)的對比

專用(Proprietary)：個別廠商開發(fā)、擁有并控制一個公司或一個公司集團掌握了整個技術(shù)

開放(Open):技術(shù)的免費使用是對公眾開放的，不同廠商的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品可以互相兼容，進行互

操作.

五、ISO的計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型

1、通過對當(dāng)時已有的計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)進行研究，借鑒其精華之處，于1984年公布了一個

標(biāo)準(zhǔn)(文件ISO7048)。

2、OSIRM(OpenSystemInterconnectingReferenceMode)1

一個概念模型，并未確切描述用于各層的協(xié)議和服務(wù)，所以并不是嚴(yán)格意義上的體系結(jié)構(gòu)

目前在計算機網(wǎng)絡(luò)通信中的主流模型

3、OSI模型的意義

WhyaLayeredNetworkModel?

7

-Application

6?Reducescomplexity

-Presentation?Standardizesinterfaces

5?Facilitatesmodularengineering

-Session

?Ensuresinteroperabletechnology

4

Transport?Acceleratesevolution

3?Simplifiesteachingandlearning

Network

2

-DataLink

1

Physical

?CiscoSystefns.tnc.1999

Interoperable能共同操作的(0)能共同使用的

Facilitate促進

通信子網(wǎng)

因E

__?Application

Application,ApplicationAPDU

PresentationRepresentation-protocol_____resentationPPDU

Session--protocoL___

SessionSessionSPDU

_Jransport

TransportTransportSegmen

NetworkNetworkNetwork(NetworkNetwork

DataLinkDataLinkDataLinkDataLink|DataLinkFram

[Physical|1■

PhysicalPhysicalPhysicalBits

4、OSI中的數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)流從源的匕層逐層流向下層，在目的端則由下層逐層流向上層

源-數(shù)據(jù)封裝：

APDU->PPDU->SPDU->Segments->Packet->Frame->Bits

目的-數(shù)據(jù)的拆封：

Bits->frame->Packet->Segment->SPDU->PPDU->APDU

數(shù)據(jù)封裝的例子

DataEncapsulationExample

⑥Cr?ct>SyMams.tnc.T999

5、OSI模型各層的名稱和功能

Layer7:應(yīng)用層

Layer6:表示層

Layer5:會話層

Layer4:傳輸層

Layer3:網(wǎng)絡(luò)層

Layer2:數(shù)據(jù)鏈路層

Layer1:物理層

1、物理層的功能

負(fù)責(zé)實際或原始的數(shù)據(jù)“位（BIT）”傳送，通過傳輸介質(zhì)將比特流由一個節(jié)點傳向另一

個節(jié)點。

節(jié)點通常分為DTE與DCE兩大類。DTE為用戶端接設(shè)備，DCE為數(shù)據(jù)控制設(shè)備。

該層協(xié)議的功能是定義網(wǎng)絡(luò)物理設(shè)備DTE/DCE的接口。物理層協(xié)議具有四個特性：

機械特性：設(shè)備接插件的規(guī)格、尺寸、引腳數(shù)量和排列等

電氣特性：信號電平的高低、阻抗匹配、傳輸速率和距離限制等

功能特性：物理接口上各信號線的功能

規(guī)程特性：利用各信號線傳輸二進制位流的一組操作規(guī)程，即各信號線工作的規(guī)則和先后

順序。如何建立與拆除物理連接、全雙工或半雙工、同步還是異步傳輸。

2、數(shù)據(jù)鏈路層的功能

?實現(xiàn)兩個相鄰的機器間的無差錯的傳輸。通過對物理層提供的原始比特流傳輸服務(wù)的

加強，向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)

?成幀：規(guī)定數(shù)據(jù)鏈路層最小的數(shù)據(jù)傳送邏輯單位——幀的類型和格式。將從網(wǎng)絡(luò)層接

收的信息分組組成幀后傳送給物理層，由物理層傳送到對方的數(shù)據(jù)鏈路層。

?物理尋址和對網(wǎng)絡(luò)拓樸的存取

?差錯控制：在信息幀中帶有校驗字段，當(dāng)接收方收到幀時，按照選定的差錯控制方法

進行校驗，在發(fā)現(xiàn)差錯時進行差錯處理。

?流量控制：協(xié)調(diào)發(fā)送方與接收方的數(shù)據(jù)流量，使發(fā)送速率不要超過接收方速率。

?共享介質(zhì)環(huán)境中的介質(zhì)訪問控制

?鏈路管理：建立、維持與釋放數(shù)據(jù)鏈路。

3、網(wǎng)絡(luò)層的功能

?涉及將源端發(fā)出的數(shù)據(jù)（分組）經(jīng)各種途徑送到目的端，從源端到H的端可能要經(jīng)過

許多的中間節(jié)點一互連和路徑選擇（源網(wǎng)絡(luò)-目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)）

?通信子網(wǎng)的最高層，但是處理端到端（主機一主機）數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畹蛯印?/p>

?信息分組的類型和格式

?邏輯尋址

?路由和轉(zhuǎn)發(fā)

?擁塞控制

4、傳輸層的功能

?為高層數(shù)據(jù)傳輸建立、維護與拆除傳輸連接，實現(xiàn)透明的端到端的傳輸（主機-主機）

?真正意義上的從源到目標(biāo)的“端到端”層，源端的某程序與源端的“類似”程序進行

對等通信

?屏蔽了上三層（面向應(yīng)用）和下三層（面向數(shù)據(jù)傳輸）之間的界限，彌補網(wǎng)絡(luò)所提供

的服務(wù)質(zhì)量的不足，提供可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

?信息的分段（源端）和合并（目標(biāo)端）

?流量控制和差錯恢復(fù)

?多路復(fù)用

5、會話層的功能

?建立、管理和終結(jié)不同機器上的應(yīng)用程序或進程間的會話

?為表示層提供服務(wù)

?會話（Dialogue）的管理：令牌（Token）

?會話的同步檢查點（Checkpoint）

6、表示層的功能

?表示層以卜.各層只關(guān)心可靠的數(shù)據(jù)傳輸，而表示層關(guān)心的是所傳送數(shù)據(jù)的語法和語義。

完成語法格式的轉(zhuǎn)換

?不同的計算機可能有不同的內(nèi)部數(shù)據(jù)表示（抽象語法），表示層收到應(yīng)用層傳過來的某

種語法形式的數(shù)據(jù)后，將其轉(zhuǎn)換成適合在網(wǎng)絡(luò)實體間傳送的公共語法（傳送語法）表

示的數(shù)據(jù)。包括數(shù)據(jù)表示格式和轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)壓縮、加密與解密、協(xié)議轉(zhuǎn)換等

?與接收方協(xié)商所采用的公共語法類型

?表示層對等實體間連接的建立、數(shù)據(jù)傳送與連接釋放。

7、應(yīng)用層的功能

?OSI的最高層，也是離用戶最近的層，是計算機網(wǎng)絡(luò)與用戶之間的界面

?由若干的應(yīng)用進程或程序組成。網(wǎng)絡(luò)通過應(yīng)用層為用戶提供多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

?常見應(yīng)用層服務(wù)：

目錄服務(wù)

電子郵件

文件傳輸

虛擬終端

前面我們說的通信子網(wǎng)指的就是1、2、3層。

2.3TCP/IP模型

一、TCP/IP與Internet

20世紀(jì)70年代中期：ARPA實現(xiàn)異種網(wǎng)互連，TCP/IP出現(xiàn)

1980年前后：ARPA將ARPA上的所有機器轉(zhuǎn)向該協(xié)議，并資助開發(fā)用于UNIX的TCP/IP協(xié)

議

1985年：NFS涉及TCP/IP協(xié)議的研究與開發(fā)，其所資助的所有網(wǎng)絡(luò)機構(gòu)均采用該協(xié)議

NOW：若干協(xié)議組成的完整的協(xié)議簇/一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系。

二、異種網(wǎng)絡(luò)互連的唯一協(xié)議體系，適用于不同機型（從PC到巨型機）、不同類型的網(wǎng)絡(luò)（從

局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)）。

TheTCP/IPModel

<§)Ci?cotnc.t

2.3.2TCP/IP模型中的各層主要協(xié)議

FTPtelnetHTTPSMTSNMPDNS其

TCPUDP

IP

ARP/RARPICMP

EthernetTokenRinsFDDIATM其他

1、主要協(xié)議的名稱

FTP:filetransportprotocol

DNS:domainnameservice

HTTP:hypertexttransferprotocol

SMTP:simplemailtransportprotocol

TFTP:trivialfiletransportprotocol

TCP：transportcontrolprotocol

UDP:userdatagramprotocol

IP：internetprotocol

2、關(guān)于TCP/IP的說明

?TCP/IP是OSI模型之前的產(chǎn)物，所以兩者間不存在嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。

?不存在與OSI中的物理層與數(shù)據(jù)鏈路層相對應(yīng)的部分。因為TCP/IP用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連,

支持各種網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)，所以在該兩層無限定。

?最主要的協(xié)議是TCP協(xié)議與1P協(xié)議。兩者可聯(lián)合使用，也可單獨與其他協(xié)議配合使用。

3、兩種模型的對比：

OSIModelTCP/IPModel

ApplicationApplication

Presentation

Session

TransportTransport

NetworkInternet

DatalinkNetwork

OSI與TCP/IP的比較

A、類似之處

?均為層次結(jié)構(gòu)

?存在可比的傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層

?均有應(yīng)用層，但其所提供的服務(wù)有所不同

?均是一種基于協(xié)議數(shù)據(jù)單元的包交換網(wǎng)絡(luò)

?作為概念上的模型和事實上的標(biāo)準(zhǔn)，具有同等的重要性

B、不同之處

?TCP/IP將OSI中的上三層合并成了?個應(yīng)用層

?TCP/IP將OSI中的下地層合并成了一個網(wǎng)絡(luò)存取層

?TCP/IP由于層次更少顯得比OSI更簡潔

?TCP/IP作為從INTERNET上發(fā)展起來的協(xié)議，已成了網(wǎng)絡(luò)互連的事實標(biāo)準(zhǔn)，但目前還沒

有按OSI實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。

?OSI僅作為理論的參考模型被廣泛使用.

Homework

復(fù)習(xí)本章內(nèi)容

在常規(guī)的復(fù)習(xí)總結(jié)之外，分析考慮如下問題：OSI模型或TCP/IP模型如何與你所知道的

INTERNET上的數(shù)據(jù)傳輸聯(lián)系起來？舉例說明。

預(yù)習(xí)下一章的部分內(nèi)容（數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)）

有哪些相關(guān)的術(shù)語？

數(shù)據(jù)通信要解決什么問題？

有哪些數(shù)據(jù)編碼方式？

第三章物理層

教學(xué)目標(biāo)

數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識

傳輸介質(zhì)

物理層的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備

物理接口

重點和難點

信息/數(shù)據(jù)/信號

模擬通信和數(shù)字通信信道，介質(zhì)，）

基帶傳輸/數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼（NRZ,曼徹斯特編碼，差分曼徹斯特編碼）

頻帶傳輸/模擬數(shù)據(jù)編碼（調(diào)制，解調(diào)，幅移鍵控，頻移鍵控，相移鍵控）

信道帶寬/數(shù)據(jù)傳輸速率

單工通信、半雙工通信、全雙工通信

串行通信/并行通信

3.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

一、基本概念

1、信息、數(shù)據(jù)和信號

?信息：不同形式表達的知識，通信的目的是交換信息

?數(shù)據(jù)：信息的載體，可以是數(shù)字、文字、聲音、圖形與圖象等形式。在計算機中，以二進

制代碼表示。同學(xué)們所熟悉的數(shù)據(jù)編碼系統(tǒng)有EBCDIC和ASCII碼

?信號：數(shù)據(jù)在傳輸過程中的電磁波表示形式

?三者關(guān)系：數(shù)據(jù)是信息的載體，信息涉及數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋，信號則是數(shù)據(jù)在傳輸過程中

的電磁波表示形式

在計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，計算機系統(tǒng)關(guān)心的是信息所采用的編碼體制（如用ASCII還是EBDIC

來表達字母和數(shù)字，采用GIF或BMP表達圖像等）或數(shù)據(jù)形式；而數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)則關(guān)注如何

將表示數(shù)據(jù)的二進制比特序列轉(zhuǎn)換成適合于通信系統(tǒng)傳送的信號，包括數(shù)據(jù)如何用電信號表示

以及如何傳輸信號。

例子:

信息：NETWORK

數(shù)據(jù)：（用ASCII碼表示）

1001110100010110101001010111100111110100101001011

信號：

用脈沖信號表示的方波圖

2、模擬信號和數(shù)字信號

?模擬信號：連續(xù)變化一是關(guān)于時間的連續(xù)函數(shù)

ACQQSignals

A—An>F>lrtc?c*eU?e，o?i<or

CuvWitvaMBaaw\ZC>N^?Q?>tufsr?">\z?，>

Cv?ri*>arvenrayxzz?K?e1-Merkocl(tarraetoco?Ti|Me*e

?"NA^Mzy"xz??ltcu?9M-M<??????<>CMMMMWW1w?v\/<*<ry<:!??>

Ma?vV'on|>o-ssit>leF-f-re<i<?eri<Tv<cvctes|?er

TIM>rrx>9CtMASUI:^M.A.OU

Morecorvw>9xawalOQsiQrwal

?數(shù)字信號：離散的脈沖信號，關(guān)于時間的非連續(xù)函數(shù)

DigitalSignals

?Notcontinuous(discrete)pulses

?Canonlyhaveoneoftwovoltagelevels

?Voltagejumpsbetweenlevels

?M-adeupofm^riyparticularsinewaves

A-Amplitude(tieigtitofputses>

T=Period

F=Frequency(pulsespersecond)=

<?CiscoSystems,tnc，999

3、通信系統(tǒng)

發(fā)送信號信道帶寬接收信號

?介質(zhì)與信道

1.傳輸介質(zhì)：泛指計算機網(wǎng)絡(luò)中用于連接各個計算機的物理媒體，特指用來連接各個通

信處理設(shè)備的物理介質(zhì)。包括無線與有線兩大類。

2.通信信道：傳送信號的一條通道，其建立在傳輸介質(zhì)之上，但包括了傳輸介質(zhì)和通信

設(shè)備。同一傳輸介質(zhì)上可提供多條信道，一條信道允許一路信號通過。

?信道的類型

1.模擬信道與數(shù)字信道

按相應(yīng)的數(shù)據(jù)在傳輸過程中采用的信號方式劃分。

2.信道與無線信道

按信道所基于實現(xiàn)的傳輸介質(zhì)劃分。

?數(shù)字通信系統(tǒng)

發(fā)送數(shù)字信號信道帶寬接收數(shù)字信號

?模擬通信系統(tǒng)

計算機—?D/A轉(zhuǎn)換—?模擬信道—AA/D轉(zhuǎn)換—?計算機

發(fā)送模擬信號信道帶寬接收模擬信號

問題一：

?數(shù)據(jù)如何用電信號表示？

?基帶傳輸與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼

?頻帶傳輸與模擬數(shù)據(jù)編碼

VocabularyandTerm

?模擬通信和數(shù)字通信（信道、介質(zhì)）

?基帶傳輸/數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼（NRZ,曼徹斯特編碼，差分曼徹斯特編碼）

?頻帶傳輸/模擬數(shù)據(jù)編碼(調(diào)制，解調(diào)，幅移鍵控，頻移鍵控，相移鍵控)

3.2基帶傳輸

?基帶信號：矩形脈沖信號是二進制比特的典型表達方式，按傅利葉分析，其由直流、低頻、

高頻的多個成分組成。在其頻譜中，從零開始的能量集中的一段頻率范圍稱為基本頻帶，

簡稱基帶?；l等于脈沖信號的固有頻率。與基帶對應(yīng)的數(shù)字信號稱為基帶信號。

?基帶傳輸：在數(shù)字信道上直接傳送數(shù)據(jù)的基帶信號

?特點：

1.抗噪聲能力強，成本低，傳輸速率高

2.信號衰減嚴(yán)重，只能利用有線介質(zhì)近距離傳輸

3.基帶信號頻帶寬，傳輸時要占用整個傳輸介質(zhì)的帶寬

一、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼的任務(wù)是如何將二進制比特轉(zhuǎn)換成適合在數(shù)字信道上傳送的數(shù)字信號：

?不歸零(NRZ,Non-RctumtoZero)編碼

?Manchester編碼

?差分Manchester編碼

A、NRZ編碼：

規(guī)則：以高電平表示邏輯“1”，低電平表示邏輯“0”。

特點：由于不能判斷位的開始與結(jié)束，收發(fā)雙方不能保持同步，需要用另個信道同時傳

送同步信號。

B、Manchester編碼

規(guī)則：將每比特周期T分為前T/2和后T/2；前T/2傳送該比特的反碼，后T/2傳送該比特

的原碼。

特點：任何兩次電平跳變的時間間隔是T/2或T,提取電平跳變信號可作為收發(fā)雙方的同

步信號，不需要另外的同步信號。即“自含時鐘編碼”。

C、差分Manchester編碼

規(guī)則：對Manchester編碼的改進，保留每比特中間的跳變作同步之用：每比特的值則根據(jù)其

開始處是否出現(xiàn)電平的跳變來決定，有跳變者為“0”，無跳變者為二進制“1”

特點：電路復(fù)雜，抗干擾能力強。

示例:見P36圖3-4

二、目前常用的數(shù)字編碼

ManchesterandNRZ編碼在基于銅纜的網(wǎng)絡(luò)中較為普遍arepopularoncopper-based

networks.

Manchesterand4B/5B,甚至8B/10B編碼則在基于光纖的網(wǎng)絡(luò)中被廣泛使用

3.3頻帶傳輸

?頻帶傳輸：由于基帶傳輸?shù)慕嚯x限制，在遠(yuǎn)距離傳輸中通常采用模擬信道。利用模擬信

道，傳輸二進制數(shù)據(jù)的方法稱為頻帶傳輸。

?關(guān)鍵技術(shù)問題：如何將計算機中的數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為適合模擬信道傳輸?shù)哪M信號。

?解決方案

將要傳送的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)“寄載”在載波上，利用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對載波的某些特性(振幅、頻率、

相位)進行控制，使載波特性發(fā)生了變化，然后將變化了的載波送往線路進行傳輸

?調(diào)制與解調(diào)

1.調(diào)制：在數(shù)據(jù)發(fā)送端，將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)寄載在載波上的過程稱為調(diào)制(modulation)

2.解調(diào)：在接收端，當(dāng)攜帶數(shù)據(jù)信號的載波到達時，將數(shù)字信號從中分離出來的過程稱

為解調(diào)(demodulation)。

?三種基本調(diào)制方法

根據(jù)調(diào)制過程中所采用的載波的特性不同，分為三種基本調(diào)制方法：y=Asin((ot+(p)

1.幅移鍵控(ASK,Amplitude-ShiftKeying)：通過載波信號的振幅變化來表示二進制信

號“0”與

2.幅移鍵控(FSK,,Frequency-ShiftKeying)：改變載波信號的頻率來表示二進制信號"0"

與“1”

3.相移鍵控(PSK,Phase-ShiftKeying)：通過改變載波信號的相位值表示二進制信號“0”

和“12按照使用相位的絕對值或相位的相對偏移兩大表示分為絕對調(diào)相和相對調(diào)相：

按對一個完整周期的相位的劃分方式分為二相制、四相制、八相制等。

?三種調(diào)制方式的比較

1.幅移鍵控：技術(shù)簡單，抗干擾能力差

2.頻移鍵控：技術(shù)簡單，抗干擾能力強

3.相移鍵控：技術(shù)較復(fù)雜，抗干擾能力強，編碼效率高

4.目前在網(wǎng)絡(luò)中廣為使用的調(diào)制方式為三種基本方式的變種。

問題2：信號如何傳輸？

1、對信道的要求

2、串行通信與并行通信

3、單工通信、半雙工通信、全雙工通信

4、多路復(fù)用技術(shù)

5、異步通信與同步通信

VocabularyandTerm

?信道帶寬/數(shù)據(jù)傳輸速率

?單工通信、半雙工通信、全雙工通信

?串行通信/并行通信

?頻分多路復(fù)用/時分多路復(fù)用/波分多路復(fù)用

?同步傳輸和異步傳輸

數(shù)據(jù)通信的理論基礎(chǔ)一Fourier分析

任何正常的周期函數(shù)，都可以由無限個正弦和余弦函數(shù)合成，這些函數(shù)為基頻的n次諧波

(n=l,2,…8)

FourierSyrrttieslsofaSquareWave

1、信號傳送與信道帶寬

?信道帶寬：信道中信號的頻譜范圍

?信道帶寬與信號傳送：信道的帶寬至少要能保證基頻信號(基次諧波)的通過；而且信道

帶寬越寬，信道中所能通過的高次諧波的次數(shù)就越高，從而在接收端信號還原后的失真就

越小。

2、信道帶寬與數(shù)據(jù)傳輸速率

?數(shù)據(jù)傳輸速率：數(shù)據(jù)傳輸中線路上每秒內(nèi)傳輸?shù)亩M制數(shù)據(jù)位數(shù)，其單位為bps(bitper

second)

?由脈沖信號的Fourier分析可知：脈沖越窄，數(shù)據(jù)傳輸速率越高，但為了使信號不失真通過

通信信道所需要的信道帶寬越高。

?信道帶寬與數(shù)據(jù)傳輸速率：限制信道的帶寬，就是限制數(shù)據(jù)傳輸速率；提高信道的帶寬，

就是提高數(shù)據(jù)傳輸速率。

3、兩個定理

?Nyquist定理Nyquist定理給出了有限帶寬的無噪聲信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率：

最大數(shù)據(jù)傳輸速率=2Hlog2V(b/s)

其中，H為信道帶寬，V表示被傳信號的電平級數(shù)。

例如：一個無噪聲的帶寬為3KHz的信道若用于傳送二進制數(shù)(V=2),則最大數(shù)據(jù)傳輸速率

不可能高于6000bps.

?Shannon定理給出了有限帶寬的噪聲信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率：

最大數(shù)據(jù)傳輸速率=Hlog2(l+S/N)

其中，H為信道帶寬，S/N為信道的信噪比。

例如：一個信噪比為30db、帶寬為3KHz的信道若用于傳送數(shù)據(jù)，則不管使用多少級的信號電

平，其最大數(shù)據(jù)傳輸速率絕不可能高于30001og2(l+1000)bps.(分貝數(shù)=10xbgi0(S/N)

4、通信方式

?單工通信：數(shù)據(jù)傳送只能在一個固定的方向上進行，任何時候都不能改變方向。

例子：廣播、電視

?半雙工通信：信號可以雙向進行，但不可同時進行，一個時間只能有一個方向的傳送

例子：對講機、計算機一終端

?雙工通信：信號可以同時進行雙向發(fā)送

例子：計算機一計算機

?串行通信：數(shù)據(jù)流以串行方式在一條信道上傳輸。存在字符同步問題

例子：電話線路傳送數(shù)據(jù)信號

?并行通信：數(shù)據(jù)以成組方式在多個并行信道上同時傳輸。在并行傳輸中，一次傳送一個字

符，所以不存在字符同步問題。

例子：計算機中的總線

?串行通信與并行通信的比較

1.在相同的發(fā)送時鐘下，并行通信的數(shù)據(jù)傳輸速率將大于串行通信。

2.并行通信需要多個并行信道，實現(xiàn)昂貴。

3.并行通信方式適合于近距離通信(如計算機中)而在遠(yuǎn)程通信中一般采用串行通信方式

?串/并與并/串轉(zhuǎn)換

當(dāng)計算機通過串行信道相互通信時，在發(fā)送方要進行并/串轉(zhuǎn)換，而在接收端要進行串/并轉(zhuǎn)換

并行傳輸串行傳輸并行傳輸

5、多路復(fù)用技術(shù)

?多路復(fù)用：在?條物理線路上建立多條通信信道的技術(shù)

?意義：多路復(fù)用使得在同一傳輸介質(zhì)上可傳輸多個不同信源發(fā)出的信號?？沙浞掷猛ㄐ?/p>

線路的傳輸容量，提高傳輸介質(zhì)的利用率

?常用多路復(fù)用技術(shù)：

頻分多路復(fù)用(FrequencyDivisionMultiplexing)

時分多路復(fù)用(TimeDivisionMultiplexing)

波分多路復(fù)用(Wave-lengthDivisionMultiplexing)

?多路復(fù)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

s多多

路路

復(fù)高速通信線路復(fù)?

用用口

A、頻分多路復(fù)用(FDM)

?工作原理：將一個具有較大帶寬的線路劃分為若干個具有較小帶寬的信道，各條信道的中

心頻率互不重合，相互間留出一個適當(dāng)?shù)念l率范圍作保護頻帶用以減少干擾。然后將多路

信號分別調(diào)制到各個信道中，在線路上同時進行傳輸

?用途：主要用于傳送模擬信號。頻帶傳輸因此也被稱為寬帶傳輸。

?例如：在公用電話網(wǎng)絡(luò)上，12條語音信道復(fù)用在60-108KHZ或12-60KHZ的頻帶上。

示例:見書P46圖3.16

B、忖分多路復(fù)用(TDM)

?工作原理：將一條信道的工作時間劃分為若干個時間片(timeslot),每個時間片供一路信

號傳輸信號用，多路信號按時間片輪流使用通信線路的全部帶寬。

?用途：既可用于傳輸數(shù)字信號，也可用于傳輸模擬信號。

舉例：T1載波(Carrier)或E1載波(Carrier)。示例：見書P47圖3.17

時分多路復(fù)用示例一T1

?由Bell公司制訂

?利用TDM和PCM技術(shù)提供24路語音信號在一條通信線路上的復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)。

?每路語音信號首先要經(jīng)脈沖編碼調(diào)制(PCM)進行數(shù)字化。PCM的編碼解碼器每秒采樣

8000次，即采樣一次的時間為125Ps

?然后24路信號用TDM技術(shù)組成1幀信號，即每個語音信道依次在其使用的時間片內(nèi)插入

8比特(7位數(shù)據(jù)，I位控制)。幀由1位幀標(biāo)識位來標(biāo)識

?PCM的編碼解碼器每秒采樣8000次，相當(dāng)于T1我波每秒發(fā)送8000幀或每125口s產(chǎn)生一

個193(8*24+1)比特的幀

?每信道的數(shù)據(jù)傳輸速率：8000*7=56Kbps

?T1的總數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到:24*8000*7=1.544Mbps

193位幀（125MS）

**—信道1—A<—信道2—A<—信道3—A<一信道4—?＜一信道24f

IIIIIIIIILIU

第1位為第8位為

每信道每樣本

幀標(biāo)識碼信號位

7個數(shù)據(jù)位

B1、脈沖編碼調(diào)制(PCM)

?PCM(PulsecodeModulation)：將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的一種基本方法

?典型應(yīng)用：語音數(shù)字化

?工作原理：采樣一量化一編碼(三部曲)

語音數(shù)字化的示例

模擬信源

模擬信號數(shù)字信號模擬信號

?PCM的采樣

模擬信號數(shù)字化的第一步

按一定的時間間隔，將模擬信號的電平幅度取出來作為樣本，讓其表示原始信號。

采樣定理：若以至少兩倍于最高有效信號頻率的速率對模擬信號進行采樣，則其樣本包含足以

重構(gòu)原模擬信號的所有信息。（fsN2fo）

?PCM的量化

模擬信號數(shù)字化的第二步-將采樣樣本按量化級進行離散化的過程。

通過將采樣所得樣本與預(yù)先規(guī)定的量化級進行比較，進行取整定級。

量化級的多少取決于量化的精度。級數(shù)越高，量化精度越高，但所需的編碼位數(shù)相應(yīng)越多。

?PCM的編碼

模擬信號數(shù)字化的第三步。

用相應(yīng)位數(shù)的二進制代碼表示采樣樣本的量化級。

量化級數(shù)越多，所需的編碼位數(shù)相應(yīng)志越多。

e.g.：8級一3位，16級一4位T1（128級）一7位

C、統(tǒng)計時分多路復(fù)用（STDM）

?工作原理：將普通時分復(fù)用中時間片的固定分配方式為動態(tài)分配方式，即若規(guī)定時間片內(nèi)

相應(yīng)的信道無信號發(fā)送或信號提前發(fā)送完畢，則后續(xù)的信道可提前使用自己的時間片。

?用途：解決帶寬的浪費問題，提高信道帶寬的利用率

?舉例：ATM（異步傳輸模式）

D、波分多路復(fù)用

?光纖上進行信道復(fù)用的技術(shù)

?一根光纖的帶寬可達25000GHZ,而通常?路光信號的帶寬只有兒GHZ

?頻分多路復(fù)用技術(shù)的變種

?不同頻率或波長的光在經(jīng)過相同的光折射介質(zhì)后，其光路將會不同一折射率與光的頻率或

波長有關(guān)

示例見書P48圖3.19

6、同步技術(shù)

?同步：接收端按照發(fā)送端所發(fā)送的每個碼元的起止時刻和重復(fù)頻率來接收數(shù)據(jù)，通信雙方

在時間基準(zhǔn)上保持一致。

?同步過程：在通信過程中，接收端按照發(fā)送端所發(fā)送的每個碼元的起止時刻和重復(fù)頻率來

校正自己的時間基準(zhǔn)和重復(fù)頻率的過程，

?常用的同步方法：位同步、字符同步

A、位同步：使接收端接收的每一位都和發(fā)送端發(fā)送端發(fā)送的每一位保持準(zhǔn)確的同步。

位同步的類型：

外同步：根據(jù)發(fā)送端所在發(fā)送的同步時鐘作為接收端同步標(biāo)準(zhǔn)的方法。如NRZ編碼所采用

的方法。

內(nèi)同步：從自含時鐘編碼的發(fā)送數(shù)據(jù)中提取同步時鐘的方法。如Manchester編碼和差分

Manchester編碼。

B、字符同步：以字符或字符組為單位所采用的同步技術(shù)。

類型：

起止式或異步式

同步式

7、異步傳輸

?每個字符作為一個獨立的整體進行傳送，字符之間的時間間隔是任意的。

為了進行字符的同步，在每個字符的第一位前加1位起始位，在其最后一位加1、1.5或2位的

終止位。

8、同步傳輸

?將字符以成組的形式連續(xù)傳送，取消了每個字的同步位，而在每組字符前（和后）加上同

步標(biāo)志。根據(jù)該標(biāo)志來實現(xiàn)比特同步利確定字符的起始。

類型：

1.面向字符的同步（標(biāo)志采用同步字符）

2.面向位的同步（標(biāo)志采用同步位串）

9、同步傳輸和異步傳輸?shù)谋容^

A、異步傳輸：

開銷大，效率低；控制簡單，若傳輸有錯，只需重傳出錯的字符。

B、同步傳輸

開銷小，傳輸效率大；當(dāng)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)塊中出現(xiàn)與同步字符或同步標(biāo)志位相同比特序

列時，需提供解決方案（如轉(zhuǎn)義字符，位填充技術(shù)）；一次傳輸出錯，需重傳整個數(shù)據(jù)

塊。適用于高速傳輸。

三、傳輸介質(zhì)

?傳輸介質(zhì)：泛指計算機網(wǎng)絡(luò)中用于連接各個計算機的物理媒體，主要指用來連接各個通信

處理設(shè)備的物理介質(zhì)。

?類型：有線介質(zhì)和無線介質(zhì)

?性能指標(biāo)：物理特性、傳輸特性、地理范圍、抗干擾性、價格（包括安裝與維護費用）

1、無屏蔽雙絞線（UTPUnshieldedTwistedPair）

?由四對直徑為22或的銅纜組成。每兩條線互絞成一對。

?阻抗：100ohms.

?外徑:.43cm

?信號的最大傳輸距離：100M

?傳輸速率：10M-1000Mbps

?易于安裝，價格低廉

?基于銅介質(zhì)提供了最快的數(shù)據(jù)傳輸速率。

?信號衰減大，抗干擾和噪聲差。

問題：雙絞線為什么要絞在一起

2、屏蔽雙絞線（STP）

?與無扉蔽雙絞線有較多的相同點。

?阻抗：150Ohm

?集成了屏蔽與抵消技術(shù)，抗干擾性強。

?價格較無屏蔽雙絞線高，安裝也較無屏蔽雙絞線復(fù)雜。

3、同軸電纜

?按傳輸特性分為兩大類：基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜

?阻抗：基帶同軸電纜50Ohm/寬帶同軸電纜75Ohm

?基帶同軸電纜又分為粗纜和細(xì)纜：粗纜傳輸距離：500m/細(xì)纜傳輸距離：185m

?具有較高的噪聲抑制特性，抗干擾能力強。

?價格居中，安裝難度居中。

?目前已不再推薦使用

4、光纖

?基于光的全反射原理制造的光傳輸介質(zhì)。在折射率較高的光傳輸層之外加上折射率較

低的包裹層。

?直徑：Um數(shù)量級

?不受外界電磁波和噪聲的干擾，傳輸質(zhì)量高；

?安全性與保密性好

?數(shù)據(jù)傳輸速率高達Gbps數(shù)量級

?類型：單模（注入式激光二極管ILED/3km）與多模光纖（發(fā)光二極管/2km）

5、無線傳輸

?無線傳輸?shù)男盘柨梢允请姶挪ǖ娜我庑问剑簾o線電波，微波，紅外線等

?不存在有形的物理介質(zhì)

?常見形式：無線通信微波通信紅外通信

?用途：

移動通信

無線局域網(wǎng)（WLANs）theIEEE802.11standards.

6、傳輸介質(zhì)的選擇

?傳輸介質(zhì)的選擇要考慮多種技術(shù)和非技術(shù)的因素：

?網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（拓樸結(jié)構(gòu)/連接方式）

?網(wǎng)絡(luò)的通信流量（傳輸容量）

?可靠性和安全性

?地理和環(huán)境因素（介質(zhì)形式和傳輸距離）

?價格（建設(shè)與維護成本）

四、信號在介質(zhì)中傳輸存在的問題

?信號在介質(zhì)中傳輸會不可避免地存在噪聲。

?噪聲與信號的疊加會引起數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e誤

?信道中噪聲的大小由信噪比S/N來度量，提高介質(zhì)性能的一個主要目標(biāo)是提高其信噪比。

?噪聲的類型

1.熱噪聲：介質(zhì)中的電子熱運動引起，時刻存在，幅度較小，強度與頻率無關(guān)，但頻譜

較寬。具有隨機性。

2.沖擊噪聲：外界電磁干擾引起，幅度較大，呈突發(fā)性。

3.近端串?dāng)_：可通過絞線或良好的端接來解決

4.接地噪聲：非良好接地引發(fā)的交流噪聲。

5.信號反射：