《网络传输基础》PPT课件.ppt

大连理工大学出版社 1 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 2 第1章网络传输基础 本章主要介绍了双绞线 同轴电缆 光纤等网络传输介质的结构 功能及传输特性以及网卡的工作原理 着重介绍了各种网线的连接和制作 网卡的安装 网络的连接和测试 并安排了相应的实际操作内容 以提高读者的实践能力 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 3 第1章网络传输基础 1 1网络传输介质网络传输介质是网络中传输数据 连接各结点的实体 传输介质分为有线传输介质和无线传输介质 这里主要围绕网络组建中常用的传输介质 包括双绞线 同轴电缆和光纤 分别介绍它们的结构 传输特性和安装方法 近年来 无线局域网技术发展较快 为此也对无线通信作了简要的介绍 1 1 1双绞线1 双绞线的结构双绞线是价格最便宜 使用最普遍的一种传输介质 通常用于10Mbps至100Mbps的数据传输 双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线相互缠绕而成 把一对或多对双绞线外包一层PVC绝缘保护套管便成了双绞线电缆 根据外套加不加金属屏蔽层 双绞线又分为屏蔽双绞线 STP 和非屏蔽双绞线 UTP 两大类 如图1 1 1和图1 1 2所示 屏蔽双绞线的抗干扰能力强 具有较高的传输速率 但价格相对比较昂贵 安装时比非屏蔽双绞线困难 它必须使用支持屏蔽功能的特殊连接器 类似于同轴电缆 同时安装技术要求比非屏蔽双绞线电缆高 非屏蔽双绞线外只包了一层绝缘胶皮 因而直径小 重量轻 易弯曲 易安装 组网灵活 具有阻燃性 非常适用于结构化布线 如无特殊要求 在计算机网络布线中 常使用非屏蔽双绞线 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 4 第1章网络传输基础 2 双绞线的传输特性及种类在双绞线电缆中 每一对线的两根铜导线按一定的密度互相缠绕在一起 可降低两根铜导线之间的电磁信号干扰程度 每一根导线在传输中辐射出来的电磁波会与另一根导线上辐射出来的电磁波相抵消 在双绞线内不同线对具有不同的扭绞长度 一般来说 扭绞长度在38 1mm以内 按逆时针方向扭绞 相邻线对的扭绞长度在12 8mm以内 双绞线主要用来传输模拟信号 但同样适用于数字信号的传输 特别适用于较短距离的信号传输 双绞线在信息传输时要向周围辐射 即使屏蔽双绞线也不能完全消除辐射 因此 信号的衰减较大 信息很容易被窃听 安全性较差 双绞线传输信号质量的好坏取决于导线的质量 长度及传输技术 5类STP在100m内可达到100Mbps 而UTP则能达到155Mbps 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 5 双绞线共有七种类型 1 1类线 主要用于语音传输 80年代前的电话线缆 不用于数据传输 2 2类线 传输频率为1MHz 用于语音传输和最高传输速率为4Mbps的数据传输 常见于使用4Mbps规范令牌传递协议的旧的令牌网 3 3类线 指目前在ANSI和EIA TIA568标准中指定的电缆 它的最高传输频率为16MHz 最高传输速率为10Mbps 用于语音传输和最高传输速率为10Mbps的数据传输 主要用于10Base T 4 4类线 该类线的最高传输频率为20MHz 最高传输速率为16Mbps 可用于语音传输和最高传输速率为16Mbps的数据传输 主要用于10Base T 100Base T和基于令牌的局域网 5 5类线 5类线电缆使用了特殊的绝缘材料 使其最高传输频率达到100MHz 可用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输 6 超5类线 与5类线相比 超5类线中双绞线缠绕更紧 使得它的衰减和串扰更小 且电缆内的4对线全部都能实现全双工通信 7 6类线 电信工业协会和国际标准化组织已经开始制定6类布线标准 该标准规定未来布线应达到200MHz带宽 同时改变现有的电缆连接方式 将采用一个8端口模块化插座和插头 可以传输语音 数据和视频 8 7类线 国际标准化组织1997年9月曾宣布要制定7类线标准 建议带宽为600MHz 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 6 3 双绞线电缆的连接双绞线一般用于星型网络布线 在超5类以下双绞线电缆连接中 每条电缆两端都要安装RJ 45连接器 水晶头 将网卡与集线器 或交换机 相连 1 连接方法 EIA TIA568A标准的线序排列和线路分布 1脚2脚3脚4脚5脚6脚7脚8脚白绿绿白橙蓝白蓝橙白棕棕 EIA TIA568B标准的线序排列和线路分布 1脚2脚3脚4脚5脚6脚7脚8脚白橙橙白绿蓝白蓝绿白棕棕 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 7 2 直通网线和交叉网线 直通网线 网线两端的RJ 45连接器的线序排列相同 或者遵循EIA TIA568A线序排列或者遵循EIA TIA568B线序排列 直通网线主要用于计算机网卡和集线器的连接 集线器级连口和集线器普通口的连接 交叉网线 网线两端的RJ 45连接器的线序排列不再相同 一端用EIA TIA568A线序排列 另一端用EIA TIA568B线序排列 交叉网线主要用于两台计算机网卡之间的连接 集线器普通口和集线器普通口之间的连接 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 8 3 10M 100M双绞线和1000M双绞线 10M 100M双绞线也分为直通网线和交叉网线 但无论是直通网线还是交叉网线都只用到1 2 3 6四个管脚来进行数据传输 4 5 7 8保留未用 1 2 3 6四个管脚的功能如下 1脚发送数据2脚发送数据3脚接收数据6脚接收数据一般情况下 直通网线标准连接 两头都按T568B线序或T568A线序标准排列连接 交叉网线标准连接 一头按T568A线序连接 另一头按T568B线序连接 平时制作网线时 如果不按标准连接 虽然有时线路也能接通 但是不能有效消除线路内部各线对之间线的跳接方式的串 从而导致信号传送出错率升高 最终影响网络整体的性能 只有按照规范标准连接 才能保证网络的正常运行 也会给后期的维护工作带来便利 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 9 1000M双绞线的数据传输与10M 100M双绞线不同 1000M直通网线与10M 100M直通网线没有什么区别 两端线序排列都为T568B线序即可 但1000M交叉网线与10M 100M交叉网线有所不同 它用全部的8根线进行数据传输 它需要全部的8根线都要按标准跳接 4 双绞线布线要求 每个网段最长为100m 最多只能用4个中继器连接5段电缆 网络最大范围可覆盖500m 电缆两端的RJ 45连接器中的双绞线排序要固定统一 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 10 4 双绞线电缆的制作双绞线是通过RJ 45连接器与网络设备进行连接的 下面以EIA TIA568B标准线序排列为例来制作接头 其制作过程 步骤1 步骤8见教材第4 5页 1 1 2同轴电缆1 同轴电缆的结构同轴电缆是由一根空心的圆柱网状铜导体和一根位于中心轴线的铜导线组成 铜导线和空心圆柱导体以及外界之间用绝缘材料隔开 与双绞线相比 同轴电缆的抗干扰能力强 屏蔽性能好 是一种高带宽 低误码率的传输介质 根据传输频带的不同 同轴电缆分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆 根据电缆的直径不同 分为粗缆和细缆两种 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 11 2 同轴电缆的传输特性同轴电缆的带宽取决于电缆长度 基带同轴电缆的特性阻抗为50 用于传输数字信号 其传输距离总长度一般不超过1000m 传输速率可达75Mbps 如RG 8 RG 11 RG 58等 宽带同轴电缆的特性阻抗为75 主要用于传输模拟信号 也可用于传输数字信号 带宽可达300 400Mbps 传输距离可达几十千米 宽带同轴电缆由于频带宽 可以划分为若干个子频带 对应若干个子信道 利用宽带同轴电缆 可实现数字信号 声音信号和视频信号信息的混合一体化传输 如RG 50 粗同轴电缆适用于比较大的局部网络 它的传输距离较长 可靠性好 安装使用收发器和收发器电缆不需要切断电缆 因此计算机入网比较灵活 故障较少 但安装难度大 造价较高 相反 细缆安装简单 造价较低 但安装时要切断电缆 两端安装BNC连接器 然后接在T型连接器两端 所以断点较多 容易产生接触不良 故障的检查和排除较难 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 12 3 同轴电缆的连接粗缆和细缆主要用于总线型网络布线 作为总线要将各结点连接起来 为结点提供接口 1 连接方法粗缆 粗缆是通过收发器和收发器电缆将各结点引入总线 在粗缆上安装收发器时 采用一种类似夹板的装置进行连接 它利用夹板上的引针穿透电缆直接与导体相连 细缆 细缆是通过T型连接器将各结点引入总线 在细缆上安装T型连接器时 先将细缆切断 然后在切断两端安装BNC连接器 再将BNC连接器与专用的T型连接器相连 2 同轴电缆布线要求粗缆Ethernet的组建要求 每网段最大长度为500m 最多可用4个中继器连接5个网段 网络最大范围可覆盖2500m 但只能有3个网段允许有结点 5 4 3原则 每个网段两端必须安装50 的终端匹配器 以消除信号的反射作用 并且必须仅有一端接地 每个网段上最多可接入的结点数为100 每个接入点必须安装收发器 连接结点的收发器电缆 AUI电缆 最大长度为50m 收发器间隔最短为2 5m 粗缆最小弯曲半径为254mm 10Base 5网段可通过中继器与10Base 2网段相连 但10Base 2网段绝不能用来连接两段10Base 5网段 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 13 细缆Ethernet的组建要求 每网段最大长度为185m 最多用4个中继器连接5个网段 网络最大范围可覆盖925m 但只能有3个网段允许有结点 5 4 3原则 每个网段两端必须安装50 的终端匹配器 以消除信号的反射作用 并且必须仅有一端接地 每个网段上最多允许连接的工作站为30个 BNCT型连接器之间最小距离为0 5m 细缆最小弯曲半径为50mm 在粗 细缆混合组网时 细缆不能连接两个或两个以上的粗缆段 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 14 4 BNC连接器的制作及测试细缆连接时需要BNC连接器 其制作过程如下 1 用尖嘴钳剪适当长度的电缆线 再套金属套管于电缆线上 2 利用剥线钳剥线 3 用压线钳将镀金针头与中心导体压紧 4 用电烙铁将镀金针头与中心导体焊接在一起 以防松动或接触不良 5 将镀金针头插入BNC金属套头 6 将金属套管沿BNC连接器方向推到底 同时将接地导体网顺时针包住 7 用万用表测试镀金针头与接地导体网外壳是否短路 若有短路时需剥开再检查 测试无短路现象后 再用压线钳将金属套管与BNC连接器压紧 注意 同轴电缆在使用前应进行测试 检查空心圆柱铜导体和中心铜导体之间是否存在断路 空心圆柱铜导体与中心铜导体之间是否存在短路 两端接头处是否存在短路 检查正常后方能投入使用 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 15 1 1 3光纤1 光纤的结构光纤即光导纤维 是一种细小 柔韧的新一代传输介质 光纤从里向外分为三层 纤芯是用石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体 中心部分是折射率较高的光纤芯 外围部分是折射率较低的包层 为了保护光纤表面 防止断裂 提高光纤的抗拉强度 在光纤外部加一硬塑料保护外壳 2 光纤通信的传输特性及种类光纤是以光波为载体 以光导纤维为传输介质的通信方式 因此不受电磁干扰 也不向外界辐射电磁波 安全性高 光纤可分为传输点模数类和折射率分布类两种 传输点模数类又分为单模光纤和多模光纤 单模光纤的纤芯较细 一般纤芯直径为8 10 m 包层直径为125 m 传输频带宽 容量大 传输速度快 传输距离长 但需用激光二极管作为光源 成本高 多模光纤的纤芯较粗 一般纤芯直径为50 200 m 包层直径变化范围为125 230 m 传输速度较慢 容量很小 传输距离短 整体的传输性能比单模光纤差 但采用发光二极管作为光源 成本低 光纤通信明显具有其他传输介质无法比拟的优点 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 16 3 光纤通信的光学原理光纤通信实际上是利用光学原理 由光发送机产生光束 将电信号转变为光信号 再把光信号导入光纤 在光纤的另一端 光接收机接收光纤上传输来的光信号 并将它转变为电信号 光纤通信系统的基本构成如图1 1 12所示 1 光源 光源是产生光波的器件 2 光纤 光纤是传输光波的导体 3 光发送机 光发送机负责产生光束 将电信号转变成光信号 再把光信号导入光纤 4 光接收机 光接收机负责接收从光纤上传输过来的光信号 并将它转变成电信号 经解码后再作相应处理 光纤的纤芯和包层是由两种折射率不同的石英玻璃材料制成的 其纤芯的折射率比包层的折射率大 根据光的全反射原理 光束以一定角度进入光纤 如果两种材料的折射率满足一定的条件 光由纤芯射到包层内表面时就会发生全反射 而不会穿出这个介质面 反射的光束仍以同样的角度通过对面的介质面而发生全反射 所以 光束是在光纤中反复地呈 Z 字形向前传输的 光纤中有光脉冲出现时 表示为数字 1 反之为数字 0 如图1 1 12 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 17 第1章网络传输基础 4 光纤的连接光纤的连接和安装过程需要格外谨慎 每束光纤的两端都要经过磨光 电烧熔等工艺过程才能正常使用 并且要确保光通道不被阻塞 接头处的漏光损耗不能超过20 1 连接方法 将光纤接入光纤连接器并插入光纤插座 光纤和连接器处要损耗10 20 的光 将两根光纤小心切割好 然后将两端放在一个套管中钳起来 可以让光纤通过结合处来调整 以使信号达到最大 这种结合方法专业人员大约花5分钟的时间就能完成 光的损失大约为10 将两根光纤利用光纤熔接机融合在一起形成坚实的连接 融合方法形成的光纤和单根光纤相同 但也有损耗 其损失小于5 2 光纤连接器光纤最容易在连接器处发生色散 光纤使用两种连接器 分别为SC连接器和ST连接器 ST连接器比SC连接器应用更广泛 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 18 3 光纤熔接将一条制作精良的跳线剪成两半 用其中的一半与光缆的一条线芯进行熔接 采用熔接方式的光纤连接如图1 1 15所示 制作步骤如下 端面的准备 剥覆 清洁和切割 光纤熔接 盘纤 光缆连接质量的检验 第1章网络传输基础 图1 1 15采用熔接方式的光纤连接示意图 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 19 4 光纤研磨光纤研磨是直接将光纤连接器与光纤相连 光纤研磨连接位置如图1 1 16所示 光纤连接器研磨的过程包括以下主要步骤 工作区操作准备 光缆的准备 用模板上规定的长度时需要对安装插头的光纤做标记 准备好剥线器 用剥线器将光纤的外衣剥去 将准备好的光纤存放在 保持块 上 环氧树脂和注射器的准备 在缓冲层的光纤上安装连接器插头 烘烤环氧树脂 切断光纤 除去连接器尖头上的环氧树脂 并进行磨光 图1 1 16光纤研磨连接位置示意图 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 20 1 2网络适配器网络适配器又称为网卡 是以太网中的必备部件 它一端连接网络传输介质 计算机通过它连接到网络上 实现网络相互通信和资源共享 一般网卡不提供驱动程序 把计算机中的通信协议程序绑定到网卡上才能工作 1 2 1网卡的功能及分类1 网卡的功能 1 网卡实现工作站与网络传输介质之间的物理连接和电信号匹配 接收和执行工作站与服务器送来的各种控制命令 完成物理层功能 2 网卡实现数据链路层的一部分功能 包括网络存取控制 接收和发送信息帧 差错校验 串并联模拟 3 网卡提供数据缓存功能 4 网卡还能实现某些接口功能 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 21 2 网卡的分类因为网络技术的不同 网卡的分类也不同 主要有以下几种分类方法 1 根据总线类型的不同 可以划分为ISA PCI和EISA总线三种 2 根据连接传输介质的不同 网卡又可分为RJ 45接口 BNC接口 AUI接口 F O接口四种基本类型 3 根据网络速度的不同 网卡又可分为10M网卡 100M网卡 10M 100M自适应网卡和1000M网卡 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 22 1 2 2网卡的安装与设置1 网卡的安装 1 打开网卡的包装 注意不要触摸网卡的金色脚边 2 关闭计算机电源 拔下电源插头 打开机箱 3 在计算机的主板上找出一个符合网卡总线类型要求的空闲插槽 ISA网卡需要ISA插槽 PCI网卡需要PCI插槽 4 打开计算机背后接口槽的盖板 轻轻地将网卡插入槽中 网卡会被自动夹紧 然后用螺钉把网卡固定起来 防止网卡松脱 5 盖好机箱盖 将准备好的电缆连接到网卡上 6 安装网卡的驱动程序 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 23 打开电源 启动操作系统 一般的系统能自动找到添加的网卡 会出现 找到新硬件 正查找其软件 正在安装新硬件的软件 等类似的提示信息如果系统在安装时已经安装了网卡的驱动程序 则系统会自动安装并更新 如果系统中无该种网卡的驱动程序 则需要人工搜索安装驱动程序 系统会提示选择搜索的路径 把驱动程序光盘 或软盘 插入光驱 或软驱 选择从光盘 或软盘 搜索 单击 下一步 则系统会自动搜索并安装网卡驱动程序 如果系统不能找到新硬件 则需要人工手动添加 在 控制面板 窗口中 用鼠标双击 添加新硬件 图标 系统会弹出 添加新硬件向导 对话框 单击 下一步 按钮 系统将会检测到新硬件 然后选择搜索路径并安装驱动程序 检查网卡是否成功安装 在桌面 我的电脑 处单击鼠标右键 选择属性 进入 系统属性 窗口 选择 设备管理器 选项卡 现在 我们可以看到 刚才安装的网卡 RealtekRTL8029 AS PCIEthernetNIC网卡 出现在 网络适配器 的目录下 这说明我们已成功地安装了网卡的驱动程序 如果在安装的网卡名称前面出现了一个黄色的大问号 这说明 网卡与其他的硬件设备出现了硬件资源的冲突 虽然网卡的驱动程序已安装完 但它还是无法正常工作 因此 我们必须更改网卡设置的参数 以消除硬件冲突 双击网卡名 出现网卡属性窗口 选择 资源 选项卡 把 使用自动的设置 前的勾去掉 单击 更改设置 按钮 弹出 编辑输入 输出范围 对话框 在 值 右侧按向上或向下按钮调整值 以选择合适的参数值 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 24 1 3网络测试命令1 3 1ping命令1 ping命令的功能ping是测试网络连接状况以及信息包发送和接收情况的工具 是网络测试最常用的命令 ping向目标主机 地址 发送一个回送请求数据报 要求目标主机收到请求后给予答复 从而判断网络的响应时间和本机是否与目标主机 地址 连通 如果执行ping不成功 则可以预测故障出现在以下几个方面 网线故障 网络适配器配置不正确 IP地址不正确 如果执行ping成功而网络仍无法使用 那么问题很可能出在网络系统的软件配置方面 ping成功只能保证本机与目标主机间存在一条连通的物理路径 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 25 2 命令格式格式 ping t a ncount lsize f iTTL vTOS r count scount jhost list khost list wtimeout destination list 参数含义见教材第15 16页 3 ping用法示例见教材第16页 4 ping命令的使用 1 可以在 开始 菜单中选择 运行 项 打开 运行 对话框 在对话框中输入 ping IP地址或主机名 参数 也可以从 开始 菜单选择 程序 项 再选 MS DOS方式 进入DOS环境下 在DOS提示符下键入 ping IP地址或主机名 参数 2 用ping命令来测试本地IP 如果不成功 则故障原因很可能是本地网络系统配置文件有问题 检查本地的网卡和TCP IP协议的配置 3 如果用ping命令来测试本地IP成功 而测试远程主机的IP如果不成功 则故障原因很可能是从本地计算机到远程计算机的线路有问题 应检查网线的连接是否正确 集线器 交换机 路由器工作是否正常 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 26 1 3 2tracert命令1 tracert命令的功能tracert命令用来显示数据报到达目标主机所经过的路径 并显示到达每个结点的时间 tracert命令功能同ping类似 但它所获得的信息要比ping命令详细得多 它把数据报所走的全部路径 结点的IP以及花费的时间都显示出来 该命令比较适用于大型网络 2 命令格式格式 tracert IP地址或主机名 d hmaximum hops jhost list wtimeout 参数含义 d解析目标主机的名字 hmaximum hops指定搜索到目标地址的最大跳跃数 jhost list按照主机列表中的地址释放源路由 wtimeout指定超时时间间隔 程序默认的时间单位是毫秒 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 27 1 3 3netstat命令stat命令的功能netstat命令可以帮助网络管理员了解网络的整体使用情况 也可以使用户了解到自己的主机是怎样与因特网相连接的 它可以显示当前正在活动的网络连接的详细信息 例如显示网络连接 路由表和网络接口信息 可以统计目前总共有哪些网络连接正在运行 利用命令参数 可以显示所有协议的使用状态 这些协议包括TCP协议 UDP协议以及IP协议等 另外还可以选择特定的协议并查看其具体信息 还能显示所有主机的端口号以及当前主机的详细路由信息 2 命令格式格式 netstat r s n a 参数含义 r显示本机路由表的内容 s显示每个协议的使用状态 包括TCP协议 UDP协议 IP协议 n以数字表格形式显示地址和端口 a显示所有主机的端口号 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 28 1 3 4winipcfg命令1 winipcfg命令的功能winipcfg命令以窗口的形式显示IP协议的具体配置信息 该命令可以显示网络适配器的物理地址 主机的IP地址 子网掩码以及默认网关等 还可以查看主机名 DNS服务器 结点类型等相关信息 其中网络适配器的物理地址在检测网络错误时非常有用 2 命令格式格式 winipcfg all batch file renew all release all renewN releaseN 参数含义 all显示所有的有关IP地址的配置信息 batch file 将命令结果写入指定文件 renew all复位所有网络适配器 release all释放所有网络适配器 renewN复位网络适配器N releaseN释放网络适配器N 1 3 5网络的连通性测试见教材第18 19页 第1章网络传输基础 计算机网络技术 实训篇第三版 大连理工大学出版社 29 1 4无线网络1 4 1无线网络概述无线局域网是指以无线信道作为传输媒介的计算机局域网 WLAN WirelessLocalAreaNetwork 无线网络是有线联网方式的重要补充和延伸 并逐渐成为计算机网络中一个至关