第一章 三四节 计算机网络体系结构 介质

1 3计算机网络的体系结构 怎样才能通过网络连接设备将多个不同地理位置的计算机系统连接起来 使其能协同工作 以实现信息交换和资源共享 这个问题实在太大 太复杂了 把复杂的大问题分成若干个容易处理的小问题 然后 分而治之 一步一步地来完成 这在工程设计中称之为 结构化方法 为了实现计算机网络系统 我们采用结构化方法 把实现计算机网络系统分解成若干步 分步完成 习惯上将 步 称为 层 各层及其所完成的功能就是计算机网络的体系结构 称之为层次模型 上层是下层的用户 使用下层提供的各种功能来完成本层的功能 下页图 1 3 1层次模型及协议 计算机网络体系结构 层次模型 各个层怎样实现它的功能 也就是各个层怎样进行交流 我们之间怎样进行交流 必须有共同的语言 各个层要想进行交流 也必须有共同的语言 这种共同的语言在计算机网络中称之为协议 网络协议 网络协议就是各层都必须遵守的规则和约定的集合 网络协议包含三个要素 语义 语法和时序 语义 语义用于解释比特流每一部分的含义 例如对于报文 它是由什麽部分构成的 哪些部分是控制数据 哪些部分是真正的通信内容 这就是协议的语义问题 语法 规定了用户数据和控制信息的结构和格式 时序 时序对事件实现顺序的详细说明 人们形象地把它描述为 语义 表示要做什么 语法 表示要怎么做 时序 表示要什么时候做 1 3 2ISO OSI参考模型 计算机网络体系结构 开放系统互联基本参考模型是由国际标准化组织制定的标准化开放式计算机网络层次结构模型 它共分为七层 由下到上分别是 物理层 应用层 下页图 1 3 2ISO OSI参考模型 计算机网络体系结构 机械特性电气特性功能特性规程特性 组装成帧处理应答差错控制顺序控制流量控制 路由选择流量控制拥塞控制 提高服务质量差错控制流量控制 提供会话服务管理会话 数据编码加密 解密压缩 恢复 提供网络服务 由于ISO OSI过大 过于复杂 没有应用到实际中去 由美国国防部高级研究计划局开发TCP IP层次模型得到了广泛的应用 计算机网络概述 TCP IP 提供主机与实际网络的接口 IP协议的报文格式路由选择 TCP 可靠服务UDP 不可靠服务 提供网络服务 应用层 传输层 网络互联层 网络接口层 ISO OSI 1 4计算机网络中常用的传输介质 有线传输介质金属导体双绞线 同轴电缆 粗 细 光纤无线传输介质微波 激光 红外线 1 4 1同轴电缆 1 基本结构 2 分类同轴电缆分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆 基带同轴电缆一般用于二进制数据信号的传输 多用于计算机局域网 宽带同轴电缆主要用于频分多路复用的模拟信号发送 用于远距离数据传输 基带同轴电缆根据直径的不同又分为粗缆和细缆 粗缆多用于局域网主干 支持2500米的传输距离 但其价格较高 细缆多用于与用户桌面连接 3 缺点基带同轴电缆构成的计算机网络都是总线型结构 即一根电缆上连接多台计算机 当总线上一点发生故障 整段局域网都无法通信 所以基本已被非屏蔽双绞线所取代 1 4 2双绞线 1 基本结构实际是四个线对 图示画出了两个线对 屏蔽双绞线 STP 非屏蔽双绞线 UTP 有屏蔽层以减少干扰和串音 双绞线外没有任何附加屏蔽3类 4类 5类 超5类 6类 10M 100M 1000M 2 分类 试验 非屏蔽双绞线 UTP 网线的认识和制作 认识 五类双绞线是采用4个线对和1条抗拉线 线对的颜色 分别为白橙 橙 白绿 绿 白蓝 蓝 白棕和棕 每一对线对都相互绞合而成 不同的线对具有不同的绞和度 电缆中的线对也要按逆时针方向进行绞和 制作 将线压入水晶头双绞线有两种接法 EIA TIA568B标准和EIA TIA568A标准 将水晶头的尾巴向下 即平的一面向上 从左至右 分别定为12345678 以下是各口线的分布T568A线序12345678绿白绿橙白蓝蓝白橙棕白棕T568B线序12345678橙白橙绿白蓝蓝白绿棕白棕 直通线 两头都按T568B线序标准连接 交叉线 一头按T568A线序连接 一头按T568B线序连接 直通线和交叉线适用情况PC网卡 PC网卡 对等网 交叉线PC网卡 交换机Switch直通线交换机Switch 交换机Switch交叉线交换机Switch 路由器Router直通线路由器Router 路由器Router交叉线 制作双绞网线步骤 切线剥线压入水晶头 按照T568A压入 1 4 3光纤光纤即光导纤维 是一种能传输光信号的介质 通常由非常透明的石英玻璃构成 它是由玻璃内芯 玻璃封套和塑料外套构成 1 基本结构 1 4 3光纤 2 特点 优点 传输速率高 抗电磁干扰能力强 重量小 体积轻 缺点 价格昂贵 1 4 4无线传输介质 在自由空间利用电磁波发送和接收信号进行通信就是无线传输 无线传输所使用的电磁波的频段很广 人们现在已经利用了好几个波段进行通信 无线电 微波 红外线 电磁波的波段 1 无线电波 超长波 甚低频 VLF用途 1 海岸 潜艇通信 2 海上导航 长波 低频 LF用途 1 大气层内中等距离通信 2 地下岩层通信 3 海上导航 中波 中频 MF用途 1 广播 2 海上导航 短波 高频 HF用途 1 远距离短波通信 2 短波广播 2 微波 1 地面微波通信由于微波在空间是直线传播 而地球表面是个曲面 微波在地面传播 传播距离会受到限制 为实现远距离传播 就要在微波信道的两个站点之间建立若干个中继站 中继站把前一个站点的信号放大后再传输到下一站 2 卫星微波通信卫星微波通信实际上是使用人造卫星为微波中继站 它是微波通信的特殊形式 通信卫星通常被定为在几万千米高空 因此卫星作为中继器可使信息的传输距离很远 一个同步卫星就可以覆盖地球的三分之一以上表面 3个同步卫星就可以覆盖地球上