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1、第2章内容回顾计算机网络的功能OSI参考模型同层之间 协议相同下层对上层 提供服务OSI参考模型每一层的名称与功能数据封装与拆封装的过程TCP/IP参考模型TCP/IP参考模型每一层的名称与功能TCP/IP参考模型与OSI模型的对比1物理层物理层第3章2本章目标了解物理层的概念了解物理层传输的信号和使用的接口掌握如何区分不同的物理层传输介质掌握如何判定不同介质的使用场合了解线缆的规范掌握双绞线的连接方式掌握如何制作交叉网线和标准网线并进行测试3本章结构分层模型分层模型分层模型分层模型双绞线双绞线光缆光缆无线通信无线通信网络接口卡网络接口卡中继器中继器集线器集线器物理层的功能物理层的功能物理层关
2、心的问题物理层关心的问题物理层概述物理层概述物理层概述物理层概述信号信号线缆的规范和连接线缆的规范和连接物理层的设备物理层的设备接口接口传输介质传输介质4物理层网络的基础物理层是TCP/IP模型的最底层物理层为数据传输提供可靠环境 物理层是网络的基础物理层是网络的基础，正如同公路是汽车，正如同公路是汽车通行的基础一样通行的基础一样5物理层概述物理层是TCP/IP五层模型的最底层，它为数据通信的介质提供规范和定义直接面向实际承担数据传输的物理媒体传输单位为比特，主要讨论的是在通信线路上比特流的传输问题6物理层的功能功能一：为数据端设备提供传送数据的通路功能二：传输数据 物理层关心的是信号、物理层
3、关心的是信号、接口和传输介质接口和传输介质7物理层关心的是什么机械特性指明通信实体间硬件连接接口的机械特点 电气特性规定了在物理连接上导线的电气连接及有关的电路的特性 功能特性指明物理接口各条信号线的用途（用法）规程特性指明利用接口传输位流的全过程及各项用于传输的事件发生的合法顺序 为了传输信号，物理为了传输信号，物理层规定了那些特性？层规定了那些特性？8物理层的机械特性示例9什么是信号信息、数据和信号模拟信号和数字信号信息是人对信息是人对现实世界事现实世界事物存在方式物存在方式或运动状态或运动状态的某种认识的某种认识模拟信号是信号参模拟信号是信号参数（幅度、频率等）数（幅度、频率等）的大小连
4、续变化的的大小连续变化的电磁波，可以按不电磁波，可以按不同的频率在媒体上同的频率在媒体上传输传输 数据是用于数据是用于描述事物的描述事物的某些属性的某些属性的具体量值具体量值信号是信息信号是信息传递的媒介传递的媒介数字信号是不数字信号是不连续的物理量，连续的物理量，信号参数也不信号参数也不连续变化连续变化 10信号的指标频率和带宽数据传输速率和比特率频率是指在一固频率是指在一固定时间段内信号定时间段内信号幅度变化的次数幅度变化的次数值。用每秒周期值。用每秒周期数或者数或者HzHz（赫兹）（赫兹）表示表示 带宽指信号在信带宽指信号在信道中传输可使用道中传输可使用的最高频率与最的最高频率与最低频率
5、之差，单低频率之差，单位为位为HzHz（赫兹）（赫兹）“带宽带宽”也用来描述也用来描述指定网络介质或协议指定网络介质或协议的额定吞吐能力，所的额定吞吐能力，所指的其实是数据传输指的其实是数据传输率，通常是以率，通常是以“字节字节/秒秒”为单位为单位 数据传输速率是指设数据传输速率是指设备在某种网络协议标备在某种网络协议标准下的数据发送和接准下的数据发送和接收的能力收的能力 比特率表示单位时间比特率表示单位时间（每秒）内传输实际（每秒）内传输实际信息的比特数，单位信息的比特数，单位为比特秒为比特秒 11信号在传输过程中产生的失真噪声和衰减在信号的传输、在信号的传输、处理过程中设备处理过程中设备自
6、身、环境干扰自身、环境干扰等原因而产生的、等原因而产生的、与输入信号无关与输入信号无关的信号的信号信噪比（信噪比（S/NS/N）指信号中原有成指信号中原有成份与噪声的比例，份与噪声的比例，常常用分贝数常常用分贝数（dBdB）表示）表示 信号的衰减，信号的衰减，即随着信号即随着信号的传播，能的传播，能量逐渐减少量逐渐减少 数字信号的优点：数字信号的优点：1 1、抗干扰能力强、抗干扰能力强2 2、远距离传输仍能保证质量、远距离传输仍能保证质量 12串行接口的分类同步接口对应于同步通信，异步接口对应于异步通信 同步通信和异步通信同步通信是指发送同步通信是指发送方和接收方同时、方和接收方同时、同步调进
7、行数据的同步调进行数据的发送和接收发送和接收异步通信是发送方和异步通信是发送方和接收方不要求同时进接收方不要求同时进行数据的发送和接收行数据的发送和接收 启始位 数据位 校验位 停止位 1位 58位 1位 12位13串行接口的标准目前通用的接口标准有美国电子工业协会EIA的EIA-232接口ITU-T的V系列接口和X系列接口国际标准化组织ISO的ISO 2110、ISO 1177等 14串行接口举例2-1EIA-232目前使用最广泛的串行物理接口 提供了一个利用公用电话网络作为传输媒体，并通过调制解调器将远程设备连接起来的技术规定 机械特性25根引脚，D形接口 电气特性数据信号:“1”:-15
8、至-5伏;“0”:+5至+15伏控制信号:“0”:开（ON）;“1”:关（OFF）数据速率:0-20Kbps传输距离:15M公用电话网公用电话网PCPCModemModemEIA-232接口接口EIA-232接口接口EIA-232远程连接远程连接 15串行接口举例2-2EIA-232功能特性规程特性l在DTEDCE连接情况下，当“DCE就绪”和“DTE就绪”均为“ON”，就具备操作的基本条件lDTE发送数据前，首先将“请求发送”置为“ON”状态，等待“允许发送”上应答信号为“ON”状态后，才能在“发送数据”上发送数据 16以太网接口RJ45RJ是描述公用电信网络的接口，常用的有RJ-11和RJ
9、-45光纤接口用以稳定地但并不是永久地连接两根或多根光纤的无源组件 FC 圆形带螺纹光纤接头 ST 卡接式圆形光纤接头 SC 方型光纤接头 LC 窄体方形光纤接头 MT-RJ 收发一体的方型光纤接头 17物理层的传输介质有线介质双绞线光纤无线介质无线电微波激光红外线18双绞线双绞线TP是目前使用最广，价格相对便宜的一种传输介质由两根绝缘铜导线相互缠绕组成，以减少对邻近线对的电气干扰由若干对双绞线构成的电缆被称为双绞线电缆非屏蔽双绞线UTP和屏蔽双绞线STP19双绞线的标准EIA/TIA-568“商用建筑物电信布线标准”Cat 5：适用于100Mbps的100Base-TX和100Base-T4
10、支持高达100MHz的数据通信传输频率为100MHz用于语音传输和最高传输速率为1000Mbps的数据传输主要用于100base-T和10base-T网络。Cat 5e：超五类双绞线Cat 6:传输频率为200MHzCat 5e UTPCat 5e STP20双绞线的重要性能指标参数名称参数含义合格标准（100MHz）衰减（Attenuation）信号经过线缆时的强度损失，单位为分贝21.6近端串扰（NEXT，Near-End Cross Talk）电缆中某导线上传输的信号对其它导线信号产生的噪声称为串扰，近端串扰是出现在发送端的串扰32.3额定传输速度（NVP，Nominal Velocit
11、y of Propagation）是信号在线缆中传输的速度，以光速的百分比形式表示6090衰减串扰比（ACR，Attenuation-to-Crosstalk Ratio）串扰与衰减量的比例关系，单位为分贝10.7回波损耗（RL，Return Loss）信号源输入给数据传输系统的信号与信号源接收到的反射信号的功率之比11.0以超五类双绞线为例，其性能参数如下：21六类布线系统六类系统向下兼容三类、五类、超五类布线产品，同时满足混合使用的要求六类提供2倍于超五类的带宽改善了在串扰以及回波损耗方面的性能6类线与5类和超5类标准存在许多不同之处：最高工作带宽200MHz 按照250MHz下检测进行设
12、计 可作为UTP和STP的解决方案包括超5类的所有测试，并加入新的参量 22光传输系统光传输系统由三个部分组成：光纤传输介质、光源和检测器 驱动器驱动器 光源光源光检测器光检测器 放大器放大器 电信号电信号电信号电信号光信号光信号光纤光纤超细玻璃超细玻璃熔硅纤维熔硅纤维发光二极管发光二极管激光二极管激光二极管光电二极管光电二极管23光信号在光纤中的传输光脉冲在光纤中的传输是利用了光的全反射原理光纤分为多模光纤和单模光纤 多模光纤单模光纤输入脉冲 输出脉冲 输入脉冲 输出脉冲 24光缆的结构和传播特性光缆的结构光缆的传播特性损耗色散外护套远供电源线光纤及其包层填充物加强芯包带层25多模光纤和单模
13、光纤的比较单模光纤多模光纤用于高速度、长距离用于低速度、短距离成本高成本低端接较难端接较易窄芯线，需要激光源宽芯线，聚光好，光源可采用激光或发光二极管耗散极小，高效耗散大，低效26无线通信无线介质是指信号通过空气传输，信号不能被约束在一个物理导体内无线介质实际上就是无线传输系统，主要包括:无线电微波红外线激光卫星通信 27无线电无线电就是利用地面发射的无线电波通过电离层的反射，或电离层与地面的多次反射而到达接收端的一种远距离通信方式传播距离远，容易穿过建筑物，全方向传播无线电波的传播特性与频率有关在低频上，无线电波能轻易地绕过一般障碍物，但其能量随着传播距离的增大而急剧递减在高频上，无线电波趋
14、于直线传播并易受障碍物的阻挡，还会被雨水吸收质量不稳定，容易受到其他电子设备的各种电磁干扰 地球表面电离层地球表面地面波28微波微波是能量集中于一点并沿直线传播，且频率在1GHz以上的无线电波微波通信是利用无线电波在对流层的视距范围内进行信息传输的一种通信方式使用频率范围一般在1GHz至20GHz左右 需要使用中继站延长传输距离成本低，常用于长途通信缺点是保密性不如电缆和光缆好 29各种传输介质总结传输介质成本传输距离传输速率抗噪性可扩展性施工难易优点总结缺点总结双绞线低100m高STP较好UTP一般好易价格便宜，使用广泛，技术成熟，安装简单易受电磁干扰和窃听，传输距离短光缆高70km高优好难
15、传输速率高，传输距离远，不易受电磁干扰，保密性强，使用范围正在逐步扩大成本较高，安装较难无线电/微波高可达数百公里较高差好较易几乎不受传输距离的限制，适合于复杂地形衰减大，造价较高，保密性差，抗干扰能力差，有时需要申请使用频段30以太网标准中的线缆规范以太网标准传输介质拓扑接口最大传输距离（m）速率（Mb/s）10Base-T2对三类或以上UTP星形RJ-4510010100Base-TX2对五类UTP或以上 星形RJ-451001001000Base-T 4对五类UTP或以上星形RJ-4510010001000Base-LX光缆星形SC5000 10001000Base-SX多模光缆星形SC
16、550100031线缆的连接2-1EIA/TIA 568A和568B线缆的连接标准网线交叉网线全反线直通直通/交叉交叉直通直通交叉交叉 直通直通交叉交叉直通直通交叉交叉交叉交叉管脚号用途颜色1发送+白色和绿色2发送-绿色3接收+白色和橘黄色4不被使用蓝色5不被使用白色和蓝色6接收-橘黄色7不被使用白色和棕色8不被使用棕色 T568AT568A标准中标准中RJ-45RJ-45连接器的连接器的管脚号和颜色编码管脚号和颜色编码 32线缆的连接2-2标准网线的线序交叉网线的线序制作过程33物理层的设备4-1网络接口卡连接计算机和网络硬件 有一个惟一的网络节点地址 按照速率可分为10M网卡、10/100
17、M自适应网卡和千兆网卡按照总线类型可分为ISA网卡、PCI网卡等按照提供的线缆接口类型可分为RJ-45接口网卡、光纤网卡等便携式电脑可使用PCMCIA网络接口卡 34物理层的设备4-2选择网络接口卡拓扑结构传输速率线缆接口安装网络接口卡安装网卡硬件安装驱动程序网络接口卡的特征功能好处自动选择速度能使网络接口卡自动检测并适应网络的运行速率和模式（全速或半速）有助于配置系统网络接口卡上带有一块或多块CPU一些需要利用计算机的CPU才能进行的数据处理可以由板卡自己完成提高网络的运行质量直接访问存储器（DMA）使网卡可以直接与计算机的内存进行数据传输提高网络的运行质量诊断用的指示灯指示数据传输的堵塞状
18、态和连接状态，有时指示数据传输速度有助于排除问题35物理层的设备4-3中继器能放大信号延长网络传输距离只包含有一个输入端口和一个输出端口，所以只能接收和转发数据流 成本低36物理层的设备4-4集线器最初只是一个多端口的中继器 可用于星形拓扑结构能够支持各种不同的传输介质和数据传输速率 有些集线器具有内部处理能力，例如，可以接受远程管理、过滤数据或提供网络诊断信息 被交换机所取代37本章总结分层模型分层模型分层模型分层模型双绞线双绞线光缆光缆无线通信无线通信网络接口卡网络接口卡中继器中继器集线器集线器物理层的功能物理层的功能物理层关心的问题物理层关心的问题物理层概述物理层概述物理层概述物理层概述
19、信号信号线缆的规范和连接线缆的规范和连接物理层的设备物理层的设备接口接口传输介质传输介质物理层是网络的最底层，物理层是网络的最底层，直接面向实际承担数据直接面向实际承担数据传输的物理媒体（即信传输的物理媒体（即信道）道）物理层传输单位为比特物理层传输单位为比特 物理层关心的是信号、物理层关心的是信号、接口和传输介质接口和传输介质 物理层的传输介质分为物理层的传输介质分为有线介质和无线介质有线介质和无线介质以太网在发展过程中使以太网在发展过程中使用了各种不同的介质，用了各种不同的介质，不同的以太网标准使用不同的以太网标准使用不同的传输介质并有不不同的传输介质并有不同的要求同的要求 双绞线按照不同
20、的规范双绞线按照不同的规范可以制成标准网线、交可以制成标准网线、交叉网线和全反线叉网线和全反线38实验：制作网线实验背景：Benet公司将新增加50台计算机，你需要为这些计算机制作标准网线，同时公司内经常有两台计算机对拷文件的需求，有员工请你为他制作交叉网线 任务一：制作标准网线连接交换机和计算机任务二：制作交叉网线连接计算机和计算机任务三：观看双绞线制作相关课件39实验拓扑拓扑图使用标准网线连接计使用标准网线连接计算机和交换机算机和交换机 使用交叉网线连接计使用交叉网线连接计算机和计算机算机和计算机40完成标准完成标准能够按照正确的线序制作不同的网线通过网线连接正确的设备，使不同小组之间的计算机可以互相访问了解双绞线如何与模块、配线架相连接，以及打线方法，完成实验作业41