《网络工程实战详解 张敏波 陈畅 吴细花 编著 成奋华校审 第4章 网络通信协议技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《网络工程实战详解 张敏波 陈畅 吴细花 编著 成奋华校审 第4章 网络通信协议技术（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4章 网络通信协议技术,【本章要点】 网络数据通信技术与传输介质 常用网络通信协议及选型 IPv4协议 IP地址技术 IPv6协议,4.1 数据通信技术,4.1.1 数据通信的技术指标 1数据传输速率 数据传输速率是指传输线路上传输信息的速度，有数据传输速率和信号传输速率两种表示方法。 （1）数据传输速率。数据传输速率又称比特率，指单位时间内所传送的二进制位的个数，单位为比特每秒，表示为bps或b/s。 （2）信号传输速率。信号传输速率又称波特率或调制速率，指单位时间内所传送的信号的个数，单位为baud（波特)。 （3）比特率与波特率的关系。比特率与波特率都是衡量信息在传输线路上传输快慢的指
2、标，但两者针对的对象有所不同，比特率针对的是二进制位数传输，波特率针对信号波形的传输.,2误码率 误码率是衡量数据通信系统在正常工作情况下的传输可靠性的指标,它定义为二进制数据位传输时出错的概率。 3信道带宽 信道带宽是指信道所能传送的信号的频率宽度，也就是可传送信号的最高频率与最低频率之差。例如，一条传输线可以接受从300 Hz到3000 Hz的频率，则在这条传输线上传送频率的带宽就是2700 Hz。 4信道容量 信道容量是衡量一个信道传输数字信号的重要参数，信道容量是指单位时间内信道上所能传输数据的最大容量，单位是bps。 5信道延迟 信号沿信道传输需要一定的时间，这就是信道延迟。信道延迟
3、时间的长短，主要受发送设备和接收设备（比如ADSL调制解调器）的响应时间、通信设备（比如路由器）的转发和等待时间、计算机的发送和接收处理时间、传输介质的延迟时间等的影响。因此，降低信道的延迟时间可以从计算机的发送和接收处理、传输介质的延迟、发送设备和接收设备的响应时间、通信设备的转发和等待四个方面采取相应的措施。,4.1.2 数据通信的传输介质,在网络工程通信系统中，计算机及网络设备之间需要传输介质来进行信息与数据的连接与传递。如果将网络中计算机比作货站，而数据信息是汽车的话，那么，网络传输介质就是不可缺少的公路。目前计算机数据通信的传输介质包括有线介质（双绞线、铜轴电缆、光纤）和无线介质（无
4、线电波、红外线和微波）两种，下面简要介绍数据通信传输介质。 1双绞线 双绞线也就是常说的网线，它是局域网络中布线最常用的传输介质。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。双绞线一般由两根2226号绝缘铜导线相互缠绕而成，每根铜导线的绝缘层上分别涂有不同的颜色，以示区别。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆。在双绞线电缆(也称双扭线电缆)内，不同线对具有不同的扭绞长度，一般地说，扭绞长度在3.8114cm内，按逆时针方向扭绞，相邻线对的扭绞长度在12.8c
5、m以上。与其他传输介质相比，双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制，但价格较为低廉。,（1）分类,双绞线可分为屏蔽双绞线(STP) 和非屏蔽双绞线(UTP)两大类，普通用户多选择非屏蔽双绞线。屏蔽双绞线电缆的外面由一层金属材料包裹，以减小辐射，防止信息被窃听，同时具有较高的数据传输速率。但屏蔽双绞线电缆的价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线困难，必须使用特殊的连接器，技术要求也比非屏蔽双绞线电缆高。与屏蔽双绞线相比，非屏蔽双绞线电缆外面只需一层绝缘胶皮，因而重量轻、易弯曲、易安装，组网灵活，非常适用于结构化布线，所以在无特殊要求的计算机网络综合布线中，常使用非屏蔽双绞线电
6、缆。,（2）常用UTP的型号及主要用途。根据传输速率和用途的不同，非屏蔽双绞线（UTP）又分为3类、4类、5类、超5类、6类和7类，常用的是5类和超5类UTP。而6类、7类主要用于高速以太网。图表列出了几类UTP的技术参数和主要用途。,技,参数,参,类,类型,（3）双绞线连网时的特点。双绞线的特点是连接简单，价格便宜，传输距离为100m，带宽一般为100Mbps。双绞线一般用于星型网络的布线，每条双绞线通过两端安装的RJ-45连接器(俗称水晶头)与网卡和集线器(或交换机)相连。,（4）双绞线与设备之间的连接方法。在局域网中，双绞线主要用于连接网卡与集线器或集线器与集线器(因为集线器的连接方式与
7、交换机相同，所以如无特殊说明，集线器的连接方式同样适用于交换机、路由器的连接)，有时也可直接用于两个网卡之间的连接。在局域网中，从网卡到集线器、交换机间的连线为直通线，即两个RJ-45连接器中导线的分布应统一。100BASE-T或10BASE-T网络只要使用RJ-45插座的第1、2、3、6共4个引脚即可，RJ45接头中的8个引脚分布如图所示。,（5）双绞线制作,为了适应将来的发展，网线必须遵循EIATIA568A/B标准，只要双绞线的两端都按照以下顺序制作即可。双绞线制作步骤： 先抽出一小段网线，然后剥除一段外皮。 将双绞线反向缠绕开。 根据标准排线。 铰齐线头。 插入插头。 用压线钳夹紧。
8、使用万用表或测试仪测试连通性。 提示：RJ-45插头的接线标准有两个，T568A和T568B。T568A的排线顺序为：绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕。T568B的排线顺序为：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕。双绞线制作分直通线和交叉线两大类，直通线两端是同样按T568A或T568B排序，交叉线两端是一端为T568A，另一端为T568B排序。,2同轴电缆,同轴电缆在20世纪80年代初的局域网中使用最为广泛，进入21世纪的今天，随着以双绞线和光纤为基础的标准化布线的推广，同轴电缆已逐渐退出布线市场。如图所示。,3光纤,光纤即光导纤维，是一种细小、柔韧并能传输光信号的介质，一根光缆中包
9、含有多条光纤。20世纪80年代初期，光缆开始进入网络布线。与铜质介质相比，光纤具有一些明显的优势。因为光纤不会向外界辐射电子信号，所以使用光纤介质的网络无论是在安全性、可靠性，还是网络性能方面都有了很大的提高。光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。在多模光纤中，芯的直径是15-50m，大致与人的头发粗细相当。而单模光纤芯的直径为8-10m。芯外面包围着一层折射率比内芯低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆，易断裂，因此需要外加一保护层。
10、,4无线传输介质,除了上述三种有线传输媒体之外，还可以通过无线的方式进行通信。无线传输介质是利用大气的电磁波传输信号。信号的发送和接收是通过天线完成的。无线传输主要有无线电波、微波、红外线和激光等。其中红外线的基本速率为1Mbps2Mbps，仅适用于近距离的无线传输，而且有很强的方向性,对于这样的系统非常难以窃听、插入数据和进行干扰。而无线电波的覆盖范围较广，应用较广泛，是常用的无线传输媒体。我国一般使用2.42.4835GHZ频段的无线电波进行无线通信。,5网络综合布线工程传输介质的选型,网络的传输性能不但与数据传输方式有关，而且与传输介质有关。传输介质决定了网络工程的数据传输速率、网段的最
11、大长度及传输的可靠性。传输介质的选型必须根据网络工程设计要求将联网需求和传输介质特性进行匹配。通常综合布线中选择传输介质需要考虑如下一些因素。 （1）数据传输速度。也称为吞吐量，是指单位时间内传输介质能传输的数据量。传输介质的带宽越大，吞吐量就越高。 （2）在某网络拓扑结构中的使用。网络拓扑结构的选型直接影响网络传输介质的选型。因此，传输介质在网络拓扑结构中的使用是网络的传输介质选择的重要因素。 （3）距离要求。每种传输介质都有最大传输长度的限制。为了保证清晰的信号和最短延迟，必须考虑传输介质的类型。 （4）成本。成本包括电缆和电缆组件的购买成本、安装成本、维护和升级成本等。 （5）有要求的其
12、他网络设备。 （6）可防止外界干扰。抗干扰性是指传输介质防止噪声、电磁等干扰对信号传输影响的能力。 （7）安装的灵活性和方便性。 （8）升级方便选择。,4.1.3 数据通信的差错控制技术,网络工程中的数据在传输与接收的过程中发生传输差错是不可避免的。解决这个问题的技术称为差错控制技术。通常差错控制技术包括通信两端主要内容差错的检查和差错的纠正。 1差错控制概述 （1）差错的概念。数据通信的目的就是高效率具无差错地传送数据。由于通信线路上总有噪声存在，信道噪声所造成的后果是使得接收到的数据和所发出的数据不一致，即造成传输差错，或简称差错。 （2）差错的产生。通信信道的噪声分为热噪声和冲击噪声两种
13、。由这两种噪声分别产生两种类型的差错，随机差错和突发差错。热噪声是由传输介质导体的电子热运动产生的，它的特点是：时刻存在，幅度较小且强度与频率无关，但频谱很宽，是一类随机噪声。由热噪声引起的差错称随机差错。此类差错的特点是：差错是孤立的，在计算机网络应用中是极个别的。与热噪声相比，冲击噪声幅度较大，是引起传输差错的主要原因。冲击噪声的持续时间要比数据传输中的每比特发送时间要长，因而冲击噪声会引起相邻多个数据位出错。冲击噪声引起的传输差错称为突发差错。常见的突发错是由冲击噪声（如电源开关的跳火、外界强电磁场的变换等）引起，它的特点是：差错呈突发状，影响一批连续的比特位（突发长度）。计算机网络工程
14、中的差错主要是突发差错。通信过程中产生的传输差错，是由随机差错和突发差错共同构成的。 （3）差错控制。差错控制是指在数据通信过程中能发现或纠正差错，将差错限制在尽可能小的允许范围内。检错码，码字只有检错的功能，接收方只能判断数据块有错，但不能确切知道错误的位置，从而也不能纠正错误。纠错码，码字具有一定的纠错功能，接收方不仅能检出错，还知道错在什么地方，这时只需将数据位取反即能获得正确的数据。差错检测是通过差错控制编码来实现的；而差错纠正是通过差错控制方法来实现的。,2差错的控制方法,检查出错误怎么办呢？常用差错控制方法（也称策略）。常用的差错控制方法有反馈检测、自动请求重发（ARQ）和前向纠错
15、（FEC）等。 3差错控制编码 差错控制编码的原理是发送方对准备传输的数据进行抗干扰编码，即按某种算法附加上一定的冗余位，构成一个码字后再发送。接收方收到数据后进行校验，即检查信息位和附加的冗余位之间的关系，以检查传输过程中是否有差错发生。差错控制编码大致可以分为检错码和纠错码两种。常用的差错检测编码有奇偶校验码和循环冗余码等。,4.2 常用网络通信协议及选型,4.2.1 网络协议的三要素 1网络协议的定义 世界上有很多个国家，各个国家的人说各自的语言，世界上任意两个人要如何才能互相沟通呢？如果全世界的人都能够说同一种语言，这个问题不就解决了吗？网络协议正是全世界的共同语言（即世界语）。通俗地
16、说，网络协议就是网络之间沟通、交流的桥梁，只有相同网络协议的计算机才能进行信息的沟通与交流。从专业角度定义，网络协议是计算机在网络中实现通信时必须遵守的约定，也就是通信协议。主要是对信息传输的速率、传输代码、代码结构、传输控制步骤、出错控制等做出规定并制定出标准。准确地说，它是对同等实体之间的通信制定的有关通信规则约定的集合。在因特网上传送的每个信息至少通过三层协议：网络协议(Network Protocol)，它负责将信息从一个地方传送到另一个地方；传输协议（Transport Protocol），它管理被传送内容的完整性；应用程序协议(Application Protocol),作为对通过网络应用程序发出的一个请求的应答，它将传输的信息转换成人类识别的事物。,2网络协议的三要素,这些为进行网络数据交换而建立的规则、标准或约定就称为网络协议。一个计算机网络协议由三个要素组成： （1）语义。涉及用于协调与差错处理的控制信息。相当于人说话“讲什么”。 （2）语法。涉及数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。相当于人说
