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1、99/2/12,1,计算机网络的基础知识,第一章: 导论 第二章: 传输介质和物理层接口 第三章: 数据通讯技术 第四章: 局域网拓扑结构 第五章: 介质访问控制 第六章：硬件编址与帧类型,99/2/12,2,第一章 导论,第一章 导论1.1 计算机网络的发展*) 19世纪40年代-20世纪30年底,电磁技术广泛用于通讯.*) 20世纪30年代-60年代,电子技术广泛用于通讯.如:微波;电子多路通讯;大西洋电缆及卫星通讯.*) 20世纪60年代-现在,计算机技术和通讯技术的结合,形成现代的计算机网络.,99/2/12,3,第一章 导论,70年代出现了局域网,80年代得到了飞速的发展,国际标准化
2、组织(ISO）制定了计算机网络的开放型互联模式OSI.现在,计算机网络已发展成为社会重要的信息基础设施.1.2 计算机网络发展的动力*) 使用远程资源.*) 共享程序,数据,和信息资源.*) 网络用户的通讯和合作.,99/2/12,4,第一章 导论,*) 微电子技术,计算机技术,通讯技术的迅猛发展,使计算机网络飞速发展成为现实.1.3 90年代的网络在以下方面将有较大发展:*) 数字技术的发展,一些传统的模拟传输发展为数字传输.数据,声音,图象,文字同时传送的综合业务数字网(ISDN)将大大发展.,99/2/12,5,第一章 导论,*) 高速局域网有较大发展.*) 网络的标准化工作进一步完善.
3、*) 网络的访问,服务,管理,安全和保密进一步改善.*) 网络能支持大量的智能工作站,并且在多窗口,多网络服务的模式下工作.,99/2/12,6,第一章 导论,1.4 网络的 分类根据不同的的网络技术,可分成以下四类:*) 局域网. 在比较小的地理范围内将各种通讯设备互联在一起的通讯网络.属性:(1) 从协议层次的观点看,它包含着低三层的功能.将连接到局部网络数据通讯设备加上高层协议和网络软件,才能组成计算机网络(2) 数据通讯设备主要指计算机,终,99/2/12,7,第一章 导论,端,各种外围设备及网络设备.(3) 小区域可以是一个建筑物,一个校园,或者大到几十公里直径的一个区域.(4) 高
4、数据传输速率(0.11Gbps), 低误码率(10-8 10-11), 短距离(0.125KM).1.5 网络的体系结构与协议(1) 为什么需要协议? 共享计算机网络资源,在网络中交换信息,需要实现不同系统中的实体的通讯. 两个实体要想成功的通讯,它们必须具有相同的语言.必须遵从有关,99/2/12,8,第一章 导论,实体间种互相都能接受的一些规则.这些规则的集合称为协议. 网络协议有很多,如:TCP , IPX, X.25等.(2) 开放系统互联OSI模型国际标准化组织ISO于1977年成立了一个组织来专门研究这样一种网络体系结构.提出了开放系统互联OSI(Open System Inter
5、connection)模型, 定义了连接异种计算机标准的体系结构.OSI为连接分布式应用处理的“开放”系统提供了基础.,99/2/12,9,第一章 导论,系统1 系统2,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,链路层,物理层,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,链路层,物理层,99/2/12,10,第一章 导论,说明: (1) 此模型是异构系统互联的分层结构,提供了控制互联系统交互规则的标准骨架.(2) 只定义了抽象结构,并非具体实现的描述.(3) 不同系统上的相同层的实体称为同等层实体,其之间通讯由该层的协议管理.(4) 直接的数据传送仅在最低层实现.(5) 相邻层间的接口定义了原语操作
6、和低层向上层提供的服务.(6) 修改本层功能不影响其他层.,99/2/12,11,第一章 导论,1.5.1 物理层*) 提供为建立和拆除物理链路所需要的机械的电气的功能的和规程的特性.*) 位流的故障检测.1.5.2 链路层*) 提供传送数据的功能和过程.*) 提供数据链路的流控.*) 检测和校正物理链路产生的错误1.5.3 网络层,99/2/12,12,第一章 导论,*) 控制分组传送操作,路由选择,拥挤控制等.*) 根据传送层的要求来选择服务质量.*) 向传送层报告未恢复的差错.1.5.4 传送层*) 建立,维护和拆除传送连接的功能.*) 选择网络层提供的最合适的服务.*) 提供端对端的错
7、误恢复和流控制.1.5.5 会话层*) 提供两个进程之间建立,维护和结束会话连,99/2/12,13,第一章 导论,接的功能.*) 提供交互会话的管理功能.1.5.6 表示层*) 完成数据换转,格式化和文本压缩.*) 代表应用进程协商数据表示.1.5.7 应用层*) 提供用户服务,如事物处理,文件传送等.,99/2/12,14,第二章传输介质和物理层接口,传输介质的特性对网络数据通讯质量有很大影响.目前常用的介质有以下几种:2.1 双绞线2.1.1 物理描述按螺旋结构排列的两根绝缘导线组成.线的直径一般在0.0380.142cm.2.1.2 传输特性可传输模拟信号和数字信号. 对于模拟信号,大
8、约56公里就需要一个放大器.对于数字信号,根据传输速率,大约0.13公里使用一台中,99/2/12,15,第二章传输介质和物理层接口,继器.对于音频信号,标准带宽3004KHZ,可有24条音频信道的容量.使用调制解调器,目前已达到56K的传输速率.对于数字通讯,按双绞线的种类和距离的不同,传输速率有很大差别,从1.544M1G.2.1.3 抗干扰性低频时,其抗干扰性优于同轴电缆,超过10100K时,同轴电缆比双绞线好.2.1.4 价格,99/2/12,16,第二章传输介质和物理层接口,价格便宜2.2 同轴电缆2.2.1 50欧同轴电缆 只用于传送数字信号,分为粗缆和细缆,传输速率为10M, 粗
9、缆传输距离一般在几公里,细缆一般不超过1公里.其中间还要加中继器.50欧同轴电缆一般用于总线型局域网,可用于点到点和多点结构,每段可带几百台设备.2.2.2 75欧同轴电缆,外绝缘层,屏蔽层,导线,绝缘层,99/2/12,17,第二章传输介质和物理层接口,75欧同轴电缆也称为宽带电缆.主要用于公用有线电视.对于模拟信号发送,频率在300400MHZ.电视每个频道为6M.因此,通常使用频分多路复用技术支持大量的通道.这些通道也可以传送数字信号.在目前技术下,75欧同轴电缆大约有20M的数据传输速率.其价格在双绞线和光纤之间.2.3 光导纤维电缆光纤在传输介质领域内,发展最快.其具有以下四大优点:
10、,99/2/12,18,第二章传输介质和物理层接口,*) 不引起电磁干扰和不会被电磁干扰.*) 光纤传送信号的距离比导线所能传送的距离远的多.*) 较之电信号比,光纤可在单位时间内传送更多的信息.*) 电流需要两根导线形成回路,而光纤只需要一根光纤即可.缺点: 安装要有专门工具以确保光纤端面平整.维修困难.,99/2/12,19,第二章传输介质和物理层接口,外壳,光纤使用两种光源,即发光二极管(LED)和注入型激光二极管(ILD). LED价格较低,工作温度范围较大. ILD效率较高,可以保持很高的数据传输率.光纤的数据传输率可达到几千Mbps.目前普遍使用的是点到点的链路. 68公里的距离内
11、不使用中继器.目前使用的光纤主要有两种规格:单模和多模光,芯子,99/2/12,20,第二章传输介质和物理层接口,纤. 单模光纤传输距离远,而多模光纤传输距离较近,一般小于2公里.2.4 无线介质无线技术指通过大气传输电磁波,它需要发送方和接受方有一条视线(Line-of-sight)通路.有三种方式:微波: 工作在1G10GHZ,目前数据传输速率已达到2M. 距离可达到几公里. 但具有较强的方向性. 易受干扰.安全性也较差.,99/2/12,21,第二章传输介质和物理层接口,其他两种是远红外线和激光,因对环境干扰特别敏感,目前很少使用.2.5 传输介质的选择传输介质的选择是设计一个局部网络的
12、重要部分.是由许多因素决定的.如:*) 环境范围.*) 容量.要支持网络通讯量.*) 可靠性. 满足可用的要求.*) 支持的数据类型,根据应用而定.,99/2/12,22,第二章传输介质和物理层接口,双绞线是众所周知的价格很便宜的介质.其传输速率已达到100M.高于同轴电缆.一座办公楼里布线,双绞线的性能价格比是很好的.对于建筑物之间的布线,小于100M的可以考虑使用双绞线.目前光纤的价格已下降了很多,安全性,可靠性都很好.使用光纤是首选.2.6 物理层接口开放系统互连OSI的七层参考模型中,对物理层是这样定义的:“物理层为启动,维护和释放数据链路实体之间二进制位传输而进行的物理连接提供机械的
13、,电,99/2/12,23,第二章传输介质和物理层接口,气的,功能的和规程的特性.这种物理连接可以通过中间系统,每次都在物理层内进行中继的二进制位传输.这种物理连接允许进行全双工或半双工的二进制位流传输.物理服务数据单元(即二进制位)的传输可以通过同步方式或异步方式进行.”2.6.1 物理层接口的种类:1) 双绞线连接器 RJ45主要用于连接10/100M双绞线.内含4对8芯.,99/2/12,24,第二章传输介质和物理层接口,对于10/100M的双绞线,只使用2对.2) 粗缆连接器AUI9针T型插座,和粗缆连接时需要收发器. 3) 细缆连接器BNC类似示波器的探头连接器.和细缆连接时需要T型
14、接头.4) 光纤连接器ST , SC等 光连接器的种类较多,目前网络常用,99/2/12,25,第二章传输介质和物理层接口,常用有ST,SC. SC是一根光纤一个头,而ST是两根光纤用一个头.5) 串行接口 (DB9/DB25).如 RS232,RS422串行接口有两种类型: 9针和25针两种.是计算机的基本配置.串行接口常用于异步或同步传输数据.RS232 非平衡, CCITT V-28 (p50)RS422 平衡性, CCITT V-10/X.26RS423 新的非平衡型, CCITT V-11/X-27,99/2/12,26,第三章 数据通讯技术,3.1 多路复用技术.(MULTIPLE
15、XING)当通讯介质的传送速率大大高于所需要的速率时,为了提高传送效率,提出了多路复用技术.有两种技术: 频分多路复用FDM和时分多路复用TDM.FDM 将介质的带宽分成若干个频道,每个信号以不同的载波频率进行调制,载波不互相重叠.因此,在一个介质的带宽中就可以同时传送多路信号.TDM 利用每个信号在时间上的交叉,将介质传,99/2/12,27,第三章 数据通讯技术,输数据时,按输入信号的情况分成若干时间片,每个时间片传输一个信号.这就是时分多路复用技术.3.2 异步传输和同步传输.3.2.1 异步传输每次传送一个字节(58个二进制位), 为了使对方知道传输开始与结束,需要在传送的字节的开始增
16、加起始位,结束加停止位.,STOP”1”,START”0”,START”0”,99/2/12,28,第三章 数据通讯技术,几点说明:*) 要求发送方和接受方的速率必须相同.*) 每传送一个字节的数据,总有23位的额外开销,数据传输效率有所降低.*) 数据接受方一般靠时钟选中来接受信号,为传输可靠,数据传输率一般较低.目前也已达到56K BPS.*) 有两种控制发送的方法:硬件握手软件(XON/XOFF),99/2/12,29,第三章 数据通讯技术,*) 简单并且便宜.*) 典型使用是RS232接口,接调制解调器经电话线入网.3.2.2 同步传输.为了解决发送方和接受方的时钟漂移,提高传输率,在发送方和接受方之间提供一条时钟线,或者信号和时钟同时发送,这种方式称为同步传送.,
