计算机网络 课件 项目二 组建家庭局域网

计算机网络任务一通信技术知识点一物理层概述典型的物理层设备中继器物理层功能特性物理层的功能物理层主要实现计算机网络中的各种硬件设备和传输介质上传输比特的功能

物理层的作用是尽可能地屏蔽设备间的差异，使数据链路层感觉不到这些差异。

物理层传输的是比特流。物理层的功能物理层提供机械的、电气的、功能的和规程的特性，目的是启动、维护和关闭数据链路实体之间进行比特传输的物理连接。

物理层的协议即物理层接口标准，也称为物理层规程。物理层的特性物理层协议实际上是规定与传输介质接口的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。物理层的特性计算机网络中应用最为广泛的物理接口是RS-232和RJ45接口，这两种接口都是串行通信接口。串行接口

（SerialInterface）是指数据一位一位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信，从而大大降低了成本。RS-232是最常用的一种串行通讯接口，全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。机械特性：如图2-1-3所示，传统的RS-232-C接口标准有22根线，采用标准25芯D型插头座（DB25），后来使用简化为9芯D型插座（DB9），供计算机和调制解调器的连接使用，如计算机的COM接口。1电气特性：采用负逻辑电平。用-15V~-5V表示逻辑“1”电平，用+5V~+15V表示逻辑“0”电平。当连接电缆长度不超过15m时，允许数据传输速率不超

过20

kb/s。RS-232是为点对点通讯而设计的一种接口，其驱动器负载为3～7kΩ，所以RS-232接口适合本地设备之间的通信。2功能特性：它规定了什么电路应当连接到25根引脚中的哪一根以及该引脚的作用。规程特性：规定了在DTE与DCE之间所发生的合法序列。DTE

(

Data

Terminal

Equipment，数据终端设备)是指具有一定数据处理

能力和数据发送接收能力的设备，包括各种I/O

设备和计算机。如图2-1-4所示，由于大多数数据处理设备的传输能力有限，直接将相距很远的两个数据处理设备连接起来是不能进行通信的，所以要在数据处理设备和传输线路之间加上一个中间设备，即DCE

(Data

Circuit-

terminating

Equipment，数据线路端连接设备)。3物理层的特性4典型的物理层设备中继器中继器(Repeater)工作在物理层，是数字信号放大设备，它的作用是对网络上传输衰减的比特流信号进行整形和放大，以此来增加中继距离。中继器最典型的应用是连接两个以上的以太网电缆段，其目的是为了延长网络的长度。1那么在家庭局域网中中继器的作用体现在哪里？由于任务设置的是三室一厅的居室，无线路由器的覆盖范围有限，且容易被墙和家具等物体隔离，导致信号衰减较大，最直观的影响即是距离无线路由较远的房间，接受WiFi信号不好，上网速度慢，在这种环境下，引入WiFi中继器，可以扩展无线网的覆盖范围。中继器不需要从物理上通过线缆连接到网络的任何部分，所以，WiFi中继器是解决信号受损、衰减等问题的一个有效的解决方案。2网段2中继器网段1典型的物理层设备中继器在安装中继器时，一定要遵循厂商的安装手册。（1）先在信号很好的一个位置安装中继器。为了让中继器正常工作，这样做可以极大地减少无线覆盖问题。（2）配置IP地址。一定要保证中继器地址的唯一性，并且属于无线网络连接能够确认的IP地址范围。另外，在中继器上设置子网掩码时要使它与网络设置相匹配，对用户来说，可能还要配置中继器的网关IP地址，使它与现有接入点上的IP地址配置相匹配。（3）配置SSID。要将它设置与现有网络上的SSID完全相同。如果忽略了这一步，中继器无法正常工作。总之，WiFi中继器可以增加现有无线网的射频范围，是扩展无线网范围的有效设备。3知识点二局域网的传输介质双绞线的特点双绞线的分类双绞线电缆分为非屏蔽双绞线UTP(UnshieldedTwistedPair)与屏蔽双绞线STP(ShieldedTwistedPair)两类。双绞线是两根绝缘导线互相纽绞在一起的一种通用的传输介质，它可以减小线间的干扰，既适用于模拟通信，也适用于数字通信。1双绞线的特点屏蔽双绞线中缠绕电线对被一种金属箔制成的屏蔽层所包围，目的是提高双绞线的抗干扰能力。非屏蔽双绞线中没有屏蔽层，因此UTP比STP更便宜，抗噪性也相对较低。目前，在局域网中大多使用的是UTP，其传输速率取决于芯线质量、传输距离、驱动和接收信号的技术等。10Base-T使用的是3类UTP，其传输速率可达10Mb/s；100Base-T使用的是五类UTP，其传输速率可达100Mb/s。2双绞线的特征（2）优缺点：①价格便宜，管理、连接方便。②网络建立和扩展，十分灵活方便。③HUB具有自动隔离故障作用。④故障检测容易，维护方便。（1）相关参数：①数据传输速率：10Base-T为10Mbit/s，100Base-T为100Mb/s。②每段双绞线的最大长度：100m。③一段通路允许连接HUB数：4个。④拓扑结构：星型。⑤访问控制方式：CSMA/CD。⑥帧长度：可变，最大为1518字节。⑦最大传输距离：500m。⑧每网段上的最大节点数：512个。⑨网卡：RJ45头。线缆类型和用途类别传输速率说明一类线最大20kb/s一般是用于报警系统，或者只适用于电话传输，数据传输就不是用这型了。二类线最高4Mb/s使用4Mb/s规范令牌传递协议的，但是用于语音传输和最高传输速率4Mb/s的数据传输也是适合的。三类线10Mb/s要应用于语音、10Mbit/s以太网和4Mbit/s令牌环，采用RJ形式的连接器，大网段长度为100m，但是它已经淡出市场。五类线最高100Mb/s适用于语音传输和传输率可以达到100的数据传输，这是我们最常用的电缆。超五类100Mb/s超5类的串扰少，衰减也小，时延误差更小，性能得到很大提高六类线最大可以达到1Gb/s改善了在串扰以及回波损耗方面的性能，对于现在一个高速的时代，优良的回波损耗性能是极重要的。超六类线大于1Gb/s跟七类一样，国家还没有出台正式的检测标准，只是各厂家宣布一个测试值。部分习题答案1、（单选题）RS-232-C的电气特性规定逻辑“1”的电平范围为（）。

A.+5V至+15VB.-15V至-5VC.0V至+5VD.0V至-5V2、（单选题）目前光纤通信中，光纤中传输的是（）。

A.微波B.红外线C.激光D.紫外线3、（单选题）局域网中常使用两类双绞线，其中STP和UTP分别代表（）。

A.屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线B.非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线C.3类和5类屏蔽双绞线D.5类和3类屏蔽双绞线4、（单选题）利用电话线路接入Internet，客户端必须设置（）。

A.路由器B.调制解调器C.集线器D.网卡5、（单选题）在同一时刻，通信双方可以同时发送数据的信道通信方式为（）。A.半双工通信B.单工通信C.全双工通信D.伪双工通信6、（多选题）物理层的规程特性包括几下哪几项（）。

A.机械特性B.规程特性C.功能特性D.电气特性计算机网络任务2家庭路由器的配置知识点一无线局域网概述WLAN简介无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）指应用无线通信技术将计算机设备互联起来，构成可以互相通信和实现资源共享的网络体系。在无线局域网WLAN发明之前，人们要想通过网络进行联络和通信，必须先用物理线缆（铜绞线）组建一个电子运行的通路，为了提高效率和速度，后来又发明了光纤。当网络发展到一定规模后，人们又发现，这种有线网络无论组建、拆装还是在原有基础上进行重新布局和改建，都非常困难，且成本和代价也非常高，于是WLAN的组网方式应运而生。WLAN特点灵活性和移动性；安装便捷；易于进行网络规划和调整；故障定位容易；易于拓展。优点无线局域网是依靠无线电波进行传输的。这些电波通过无线发射装置进行发射，而建筑物、车辆、树木和其它障碍物都可能阻碍电磁波的传输，所以会影响网络的性能。无线信道的传输速率与有线信道相比要低得多。无线电波很容易被监听，造成通信信息泄漏。不足WLAN的组成结构无线局域网可独立存在，也可与有线局域网共同存在并进行互连。在WLAN中最常见的组件如下：笔记本电脑和工作站或无线移动终端、无线网卡、无线接入点（AP）、天线等。1无线网卡就像标准的网络适配器那样工作，不需要其它特别的无线网络功能。2Internet无线接入点ADSLModemWLAN的组成与解决方案AP为AccessPoint简称，一般翻译为“无线接入点”或“桥接器”。接入点的作用相当于局域网集线器。它在无线局域网和有线网络之间接收、缓冲存储和传输数据，以支持一组无线用户设备。接入点通常是通过标准以太网线连接到有线网络上，并通过天线与无线设备进行通信。在有多个接入点时，用户可以在接入点之间漫游切换。3目前常用的AP是无线路由器。4无线局域网的配置方式无线局域网配置方式通常有两种：对等模式和基础结构模式。对等模式又称Ad-hoc模式，是点对点的对等结构。这种应用包含多个无线终端和一个服务器，均配有无线网卡，但不连接到接入点和有线网络，而是通过无线网卡进行相互通信。这种模式主要用在没有基础设施的地方，可以快速而轻松地组建无线局域网。主机服务器主机主机主机无线局域网的配置方式基础结构模式该模式是目前最常见的一种架构，这种架构包含一个接入点和多个无线终端，接入点通过电缆连线与有线网络连接，通过无线电波与无线终端连接，从而实现无线终端之间、以及无线终端与有线网络之间的通信。通过对这种模式进行复制，可以实现多个接入点相互连接的更大的无线网络。主机无线AP主机主机无线局域网解决方案举例基础结构模式的WLAN不仅可以应用于独立的无线局域网中，如小型办公室无线网络，也可以以它为基本网络单元组建成庞大的WLAN系统。下图是一家宾馆的无线网络方案，宾馆中各层楼的无线用户通过接入该楼层，并与有线网络相连接的AP实现与Internet的连接。路由器Internet交换机知识点二无线传输介质无线传输介质无线信号是能够在空气中进行传播的电磁波，无线信号不需要任何物理介质，它在真空环境中也能够传输。无线电波不仅能穿透墙体，还能够覆盖较大的范围，所以成为无线技术组网的一种通用方法。WLAN所有的波都以光速传播，所有波都遵循公式：频率×波长=速度。各种电磁波之间的主要区别就是频率。如果电磁波频率低，那么它的波长就长。如果电磁波频率高，那么它的波长就短。无线传输介质地面微波的工作频率范围一般为1~20GHz，它是利用无线电波在对流层的视距范围内进行传输。由于受地形和天线高度的限制，两微波站间的通信距离一般为30~50km。长途传输时，必须架设多个微波中继站，每个中继站的主要功能是变频和放大，这种通信方式称为微波接力通信。微波通信可传输电话、电报、图像和数据等信息，其主要特点是：(1)微波波段频率高，其通信信道的容量大，传输质量上较平稳，但遇到雨天气时会增加损耗。(2)与电缆通信相比，微波接力信道能通过有线线路难于跨越或不易架设的地区(如高山或深水)，故有较大的灵活性，抗灾害能力也较强，但通信隐蔽性和保密性不如电缆通信。地面微波无线传输介质卫星通信是利用卫星上的微波天线接收地球发射站发射的信号，经过放大后再转回地球接收站。用于微波通信的卫星是定位于距地球36000~50000km上空的一种人造同步地球卫星。所谓“同步”是指它沿着轨道旋转的角频率与地球自转的角频率相同，所以它相对地球的位置始终是固定的。卫星通信具有灵活性、移动性、安全可靠性和覆盖全球的三维空间的能力。但卫星通信有很大的时延。由于各地球站天线的仰角不同，因此不管两个地球站之间的地面距离相隔多远，从一个地球站经卫星到另一个地球站的传播时延在200~300ms。卫星微波无线传输介质大气层中的电离层是具有离子和自由电子的导电层，无线电波通信就是利用地面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，而达到接收端的一种远距离通信方式。由于大气层中的电离层高度距地面数十千米至百千米以上，易受来自水、自然物体和电子设备的各种电磁波的干扰，并随季节、昼夜以及太阳活动情况而发生变化。

由于无线电波很容易产生，传播距离很远，且容易穿透建筑物，因而无线电波广泛用于室内通信和室外通信。无线电波在空中可以全方位的传播，这使得无线电波的发射和接收装置不必要精确对准。无线电波无线传输介质激光通信是利用激光束调制成光脉冲来传输数据的。激光通信只能传输数字信号，不能传输模拟信号。激光通信必须配置一对激光收发器，而且要安装在视线范围内。激光的频率比微波高，可以获得较高的带宽。激光具有高度的方向性，因而难于窃听和干扰，但同样易受环境的影响，而且传输距离不会很远