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频率带宽(MHz)与线缆所传输的数据的传输速率(Mbps)是有区别的——Mbps衡量的是单位时间内线路传输的二进制位的数量,
MHz衡量的则是单位时间内线路中电信号的振荡次数。
双绞线最多应用于基于CMSA/CD(CarrierSenseMultipleAccess/CollissionDetection,
载波感应多路访问/冲突检测)技术,即10BASE-T(10Mbps)和100BASE-T(100Mbps)的以太网(Ethernet)中,具体规定有:
●一段双绞线的最大长度为100米,只能连接一台计算机。
●双绞线的每端需要一个RJ45插件(头或座)。
●各段双绞线通过集线器(Hub的10BASE-T重发器)互连,利用双绞线最多可以连接64个站点到重发器(Repeater)。
●10BASE-T重发器可以利用收发器电缆连到以太网同轴电缆上。
同轴电缆(Coaxial)
广泛使用的同轴电缆有两种:
一种为50Ω(指沿电缆导体各点的电磁电压对电流之比)同轴电缆,用于数字信号的传输,即基带同轴电缆;
另一种为75Ω同轴电缆,用于宽带模拟信号的传输,即宽带同轴电缆。
同轴电缆以单根铜导线为内芯,外裹一层绝缘材料,外覆密集网状导体,最外面是一层保护性塑料。
金属屏蔽层能将磁场反射回中心导体,同时也使中心导体免受外界干扰,故同轴电缆比双绞线具有更高的带宽和更好的噪声抑制特性。
现行以太网同轴电缆的接法有两种——直径为0.4厘米的RG-11粗缆采用凿孔接头接法,直径为0.2厘米的RG-58细缆采用T型头接法。
粗缆要符合10BASE5介质标准,使用时需要一个外接收发器和收发器电缆,单根最大标准长度为500米,可靠性强,最多可接100台计算机,两台计算机的最小间距为2.5m。
细缆按10BASE2介质标准直接连到网卡的T型头连接器(即BNC连接器)上,单段最大长度为185米,最多可接30个工作站,最小站间距为0.5米。
光导纤维(FiberOptic)
光导纤维是软而细的、利用内部全反射原理来传导光束的传输介质,有单模和多模之分。
单模(模即Mode,入射角)光纤多用于通信业。
多模光纤多用于网络布线系统。
单模光纤:
由激光作光源,仅有一条光通路,传输距离长,2千米以上。
多模光纤:
由二极管发光,低速短距离,2千米以内。
光纤为圆柱状,由3个同心部分组成——纤芯、包层和护套,每一路光纤包括两根,一根接收,一根发送。
用光纤作为网络介质的LAN技术主要是光纤分布式数据接口(Fiber-opticDataDistributedInterface,FDDI)。
与同轴电缆比较,光纤可提供极宽的频带且功率损耗小、传输距离长(2公里以上)、传输率高(可达数千Mbps)、抗干扰性强(不会受到电子监听),是构建安全性网络的理想选择。
微波传输和卫星传输
这两种传输方式均以空气为传输介质,以电磁波为传输载体,联网方式较为灵活
4.按网络传输方式分类
以太网:
ATM:
FDDI:
5.按资源共享方式划分
客户机/服务器网络(C/S网络)
对等网(P2P网络)
6.网络拓扑结构
总线型拓扑、环型拓扑、星型拓扑、网状拓扑、树型拓扑、混合拓扑
7.计算机网络组成
网络设备、通信介质、网络操作系统、网络协议
返回
8.IEEE802.x标准
•IEEE802.1 局域网体系结构、网络管理和网络互联
802.1a 局域网体系结构
802.1b网际互联、网络管理及寻址
802.1d生成树
802.1p优先级队列
802.1qVLAN
802.1s多生成树协议
802.1w快速生成树
802.1x局域网安全认证,基于端口的访问控制协议
•IEEE802.2 逻辑链路控制(LLC)
•IEEE802.3 CSMA/CDAccessMethodCSMA/CD总线媒体访问控制子层与物理层规范
CSMA/CD即载波监听多路访问/冲突检测方法,CSMA/CD是带有冲突检测的CSMA,其基本思想是:
当一个节点要发送数据时,首先监听信道;
如果信道空闲就发送数据,并继续监听;
如果在数据发送过程中监听到了冲突,则立刻停止数据发送,等待一段随机的时间后,重新开始尝试发送数据。
802.3u标准,百兆快速以太网标准
802.3z标准,光纤介质千兆以太网标准规范
802.3ab标准,传输距离为100m的5类无屏蔽双绞线千兆以太网标准规范
802.3ae标准,万兆以太网标准规范
•IEEE802.4令牌总线(TokenBus)访问控制方法及物理层技术规范。
•IEEE802.5令牌环(TokenRing)访问控制方法及物理层技术规范。
•IEEE802.6 城域网
•IEEE802.7 宽带网络
•IEEE802.8 光纤传输技术
•IEEE802.9 综合语音与数据局域网(IVDLAN)技术
•IEEE802.10 局域网安全性规范
•IEEE802.11 Wireless无线局域网
802.11a工作在5GHz频段,传输速率为54M/ps的无线局域网标准
802.11b工作在2.4GHz频段,传输速率为11Mb/s的无线局域网标准
802.11g工作在2.4GHz频段,传输速率为54Mb/s的无线局域网标准
802.11n是新兴的WLAN技术。
其诞生是为了实现高带宽、高质量的WLAN服务,使无线局域网达到以太网的性能水平。
•IEEE802.12 100VG-AnyLAN快速局域网访问方法和物理层规范
•IEEE802.14 交互式电视网(CableModem)
•IEEE802.15 WirelessPersonalAreaNetworks无线个人网络技术标准,代表技术蓝牙。
•IEEE802.16 BroadbandWirelessMetropolitanAreaNetworks无线城域网(WMAN)技术
•IEEE802.17 ResilentPacketRingsRPR弹性分组环
•IEEE802.18 宽带无线局域网标准规范
IEEE802.3规范和布线介质标准
9.网络技术与IEEE802.x标准
以太网技术--IEEE802.3
ATM技术
令牌环技术--IEEE802.5
光纤分布式数据接口FDDI
无线网络技术--IEEE802.11X
10.网络常用术语
(1)带宽:
带宽是指一条物理信道内可以传输频率的范围,单位是Hz、KHz、MHz。
如电话线传输信号的最低频率300Hz,最高频率为4000Hz也就是说在300~4000之间的信号可以传输。
那么它的带宽就为4000-300=3700Hz。
一条物理信道所能传输的频率范围越大,则单位时间的的数据流量就越大。
(2)数据传输速率:
数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指标之一。
数据传输速率在数值上等于每秒种传输构成数据代码的二进制比特数,单位为比特/秒(bit/second),记作bps。
对于二进制数据,常用的数据传输速率单位有:
Kbps、Mbps和Gbps。
在现代网络技术中,人们总是以“带宽”来表示信道的数据传输速率,“带宽”与“速率”几乎成了同义词。
带宽和线速度在计算机网络中,带宽是指网络传输频率的范围,它是对网络吞吐能力的一种描述,带宽常用每秒可以传输的二进制位数来表示。
带宽有时也称线速度。
(3)基带和宽带:
信息可以用模拟的或数字的方式在通信网络中传输,而这两种信号通过一定的方式可以相互转换如用原始信息的信号形式进行传输,在通信中称为基带传输.计算机网络借用通信术语,把只传输数字信号的技术称为基带传输.在电信界中.宽带是指带宽大于语音级信道(4kHz)的任意信道。
而在计算机网络中宽带是指采用模拟信号传输的技术。
利用率和流通量利用率是指线路成功地传输数据包的时间占总传输时间的比例,利用率使用百分比或二位分数来表示。
流通量与利用率是一回事,但用“Mbit/s”作为单位进行度量。
(4)单工、半双工、全双工:
如果在通信过程的任意时刻,信息只能由一方A传到另一方B,则称为单工。
如果在任意时刻,信息既可由A传到B,又能由B传A,但只能由一个方向上的传输存在,称为半双工传输。
如果在任意时刻,线路上存在A到B和B到A的双向信号传输,则称为全双工。
电话线就是二线全双工信道。
由于采用了回波抵消技术,双向的传输信号不致混淆不清。
双工信道有时也将收、发信道分开,采用分离的线路或频带传输相反方向的信号,如回线传输。
(5)定时服务:
如果一个事件按已知的、周期性的间隔重复出现,那这个事件就被认为是定时的。
在一个提供定时服务的网络中,一个工作站对该网络的两次访问之间,其时间间隔是固定的,或者是最短时间间隔的整数倍。
(6)交换方式:
电路交换(CircuitSwitching)电路交换最早出现在电话系统中,早期的计算机网络就是采用此方式来传输数据的,数字信号转换成模拟信号后才能在线路上传输。
报文交换(MessageSwitching)报文交换是一数字化网络,当通信开始时,源机发出一个报文被存储在交换器里,交换器根据报文的目的地址选择合适的路径发送报文,这种方式称为存储-转发方式。
分组交换(PacketSwitching)分组交换也采用报文传输,但它不是以不定长的报文作为传输的基本单位,而是将一个长的报文划分为许多定长的报文分组,以分组作为传输的基本单位。
这样就简化了对计算机存储器的管理,也加快了信息在网络中传输速度。
(7)时延:
计算机网络中,时延(Delay)是指一个数据块从链路或网络的一端传送到另一端所需要的时间。
(8)同步:
同步要求通信双方的基准定时时钟的频率和相位是相同的,其频率差和相位差保持在允许的内容差之内。
同步分为帧同步、位同步。
(9)异步传输:
以字符为单位进行数据传输,每个字符前后各加一个起始位和一个停止位,实现字符同步,通信的双方各自使用独立的基准定位时钟。
(10)同步传输:
数据以帧为单位进行传输。
(11)并行传输和串行传输:
并行数据传输:
是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输.一个编了码的字符通常是由若干位二进制数表示,如用ASCII码编码的符号是由8位二进制数表示的,则并行传输ASCII编码符号就需要8个传输信道,使表示一个符号的所有数据位能同时沿着各自的信道并排的传输。
并行的要处理各通道时钟同步,这一点速度越高越难做到。
串行数据传输:
是在传输中只有1个数据位在设备之间进行的传输.对任何一个由若干位二进制表示的字符,串行传输都是用一个传输信道,按位有序的对字符进行传输。
串行传输简单,不易出错。
一.OSI参考模型
谈到网络不能不谈OSI参考模型,虽然OSI参考模型的实际应用意义不是很大,但其的确对于理解网络协议内部的运作很有帮助,也为我们学习网络协议提供了一个很好的参考。
在现实网络世界里,TCP/IP协议栈获得了更为广泛的应用。
1.1 OSI参考模型的分层结构
OSI参考模型(OSI/RM)的全称是开放系统互连参考模型(OpenSystemInterconnectionReferenceModel,OSI/RM),它是由国际标准化组织(InternationalStandardOrganization,ISO)提出的一个网络系统互连模型。
OSI参考模型采用分层结构,如图1-1所示。
图1-1 OSI参考模型
在这个OSI七层模型中,每一层都为其上一层提供服务、并为其上一层提供一个访问接口或界面。
不同主机之间的相同层次称为对等层。
如主机A中的表示层和主机B中的表示层互为对等层、主机A中的会话层和主机B中的会话层互为对等层等。
对等层之间互相通信需要遵守一定的规则,如通信的内容、通信的方式,我们将其称为协议(Protocol)。
我们将某个主机上运行的某种协议的集合称为协议栈。
主机正是利用这个协议栈来接收和发送数据的。
OSI参考模型通过将协议栈划分为不同的层次,可以简化问题的分析、处理过程以及网络系统设计的复杂性。
OSI参考模型的提出是为了解决不同厂商、不同结构的网络产品之间互连时遇到的不兼容性问题。
但是该模型的复杂性阻碍了其在计算机网络领域的实际应用。
与此对照,后面我们将要学习的TCP/IP参考模型,获得了非常广泛的应用。
实际上,也是目前因特网范围内运行的唯一一种协议。
分层设计的意义:
用户服务层的模块设计可相对独立于具体的通信线路和通信硬件接口的差别,而通信服务层的模块设计又可相对独立于具体用户应用要求的不同。
数据通信协议的定义,决定数据的格式和传输的一组规则或者一组惯例。
1.2 OSI参考模型中各层的作用
在OSI参考模型中,从下至上,每一层完成不同的、目标明确的功能。
1、物理层(PhysicalLayer)
物理层规定了激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。
该层为上层协议提供了一个传输数据的物理媒体。
在这一层,数据的单位称为比特(bit)。
属于物理层定义的典型规范代表包括:
EIA/TIARS-232、EIA/TIARS-449、V.35、RJ-45等。
2、数据链路层(DataLinkLayer)
数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。
该层的作用包括:
物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。
在这一层,数据的单位称为帧(frame)。
数据链路层协议的代表包括:
SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。
3、网络层(NetworkLayer)
网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。
在这一层,数据的单位称为数据包(packet)。
网络层协议的代表包括:
IP、IPX、RIP、OSPF等。
4、传输层(TransportLayer)
传输层是第一个端到端,即主机到主机的层次。
传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。
此外,传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。
在这一层,数据的单位称为数据段(segment)。
传输层协议的代表包括:
TCP、UDP、SPX等。
5、会话层(SessionLayer)
会话层管理主机之间的会话进程,即负责建立、管理、终止进程之间的会话。
会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。
会话层协议的代表包括:
NetBIOS、ZIP(AppleTalk区域信息协议)等。
6、表示层(PresentationLayer)
表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。
表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。
表示层协议的代表包括:
ASCII、ASN.1、JPEG、MPEG等。
7、应用层(ApplicationLayer)
应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。
应用层协议的代表包括:
Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。
1.3 OSI参考模型中的数据封装过程
图1-2 OSI参考模型中的数据封装过程
如图1-2所示,在OSI参考模型中,当一台主机需要传送用户的数据(DATA)时,数据首先通过应用层的接口进入应用层。
在应用层,用户的数据被加上应用层的报头(ApplicationHeader,AH),形成应用层协议数据单元(ProtocolDataUnit,PDU),然后被递交到下一层-表示层。
表示层并不"
关心"
上层-应用层的数据格式而是把整个应用层递交的数据包看成是一个整体进行封装,即加上表示层的报头(PresentationHeader,PH)。
然后,递交到下层-会话层。
同样,会话层、传输层、网络层、数据链路层也都要分别给上层递交下来的数据加上自己的报头。
它们是:
会话层报头(SessionHeader,SH)、传输层报头(TransportHeader,TH)、网络层报头(NetworkHeader,NH)和数据链路层报头(DatalinkHeader,DH)。
其中,数据链路层还要给网络层递交的数据加上数据链路层报尾(DatalinkTermination,DT)形成最终的一帧数据。
当一帧数据通过物理层传送到目标主机的物理层时,该主机的物理层把它递交到上层-数据链路层。
数据链路层负责去掉数据帧的帧头部DH和尾部DT(同时还进行数据校验)。
如果数据没有出错,则递交到上层-网络层。
同样,网络层、传输层、会话层、表示层、应用层也要做类似的工作。
最终,原始数据被递交到目标主机的具体应用程序中。
二.TCP/IP参考模型
ISO制定的OSI参考模型的过于庞大、复杂招致了许多批评。
与此对照,由技术人员自己开发的TCP/IP协议栈获得了更为广泛的应用。
如图2-1所示,是TCP/IP参考模型和OSI参考模型的对比示意图。
图2-1 TCP/IP参考模型
2.1 TCP/IP参考模型的层次结构
TCP/IP协议实际上代表的是一组协议–协议簇。
TCP/IP协议栈是美国国防部高级研究计划局计算机网(AdvancedResearchProjectsAgencyNetwork,ARPANET)和其后继因特网使用的参考模型。
ARPANET是由美国国防部(U.S.DepartmentofDefense,DoD)赞助的研究网络。
最初,它只连接了美国境内的四所大学。
随后的几年中,它通过租用的电话线连接了数百所大学和政府部门。
最终ARPANET发展成为全球规模最大的互连网络-因特网。
最初的ARPANET于1990年永久性地关闭。
TCP/IP参考模型分为四个层次:
应用层、传输层、网络互连层和主机到网络层。
如图2-2所示。
图2-2 TCP/IP参考模型的层次结构
在TCP/IP参考模型中,去掉了OSI参考模型中的会话层和表示层(这两层的功能被合并到应用层实现)。
同时将OSI参考模型中的数据链路层和物理层合并为主机到网络层。
下面,分别介绍各层的主要功能。
1、主机到网络层(数据链路层)
实际上TCP/IP参考模型没有真正描述这一层的实现,只是要求能够提供给其上层-网络互连层一个访问接口,以便在其上传递IP分组。
由于这一层次未被定义,所以其具体的实现方法将随着网络类型的不同而不同。
以太网帧格式
目前,有四种不同格式的以太网帧在使用,它们分别是:
●EthernetII即DIX2.0:
Xerox与DEC、Intel在1982年制定的以太网标准帧格式。
Cisco名称为:
ARPA。
●Ethernet802.3raw:
Novell在1983年公布的专用以太网标准帧格式。
Novell-Ether。
●Ethernet802.3SAP:
IEEE在1985年公布的Ethernet802.3的SAP版本以太网帧格式。
SAP。
●Ethernet802.3SNAP:
IEEE在1985年公布的Ethernet802.3的SNAP版本以太网帧格式。
SNAP。
在每种格式的以太网帧的开始处都有64比特(8字节)的前导字符,如图所示。
其中,前7个字节称为前同步码(Preamble),内容是16进制数0xAA,最后1字节为帧起始标志符0xAB,它标识着以太网帧的开始。
前导字符的作用是使接收节点进行同步并做好接收数据帧的准备。
2、网络互连层
网络互连层是整个TCP/IP协议栈的核心。
它的功能是把分组发往目标网络或主机。
同时,为了尽快地发送分组,可能需要沿不同的路径同时进行分组传递。
因此,分组到达的顺序和发送的顺序可能不同,这就需要上层必须对分组进行排序。
网络互连层定义了分组格式和协议,即IP协议(InternetProtocol)。
网络互连层除了需要完成路由的功能外,也可以完成将不同类型的网络(异构网)互连的任务。
除此之外,网络互连层还需要完成拥塞控制的功能。
在网络协议中,IP是面向非连接的,所谓的非连接就是传递数据的时
候,不检测网络是否连通。
所以是不可靠的数据报协议,IP协议主要
负责在主机之间寻址和选择数据包路由。
3、传输层
在TCP/IP模型中,传输层的功能是使源端主机和目标端主机上的对等实体可以进行会话。
在传输层定义了两种服务质量不同的协议。
即:
传输控制协议TCP(transmissioncontrolprotocol)和用户数据报协议UDP(userdatagramprotocol)。
TCP协议是一个面向连接的、可靠的协议。
它将一台主机发出的字节流无差错
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