網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

1、.,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(第二版）,主編 傅建民中國(guó)水利水電出版社,.,第3章 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)與網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備,.,本章任務(wù) 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì) 網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備,.,3.1 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì),3.1 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì) 計(jì)算機(jī)與其他計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信，它們之間需要建立物理連接。所有的連接材料都可以稱為介質(zhì)。用連接計(jì)算機(jī)的傳輸介質(zhì)有很多種，包括電話線、雙絞線、同軸電纜、光纖、衛(wèi)星和微波等。,.,3.1.1 電話線 目前家庭或小型局域網(wǎng)經(jīng)常會(huì)用到的ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line即非對(duì)稱數(shù)字線路)就是在普通電話線上傳輸高速數(shù)字信號(hào)的技術(shù)。 速度最高可以達(dá)到10Mbps。,圖3-2

2、 ADSL的硬件連接圖,.,3.1.2 雙絞線 雙絞線（TP，Twisted Pair）是目前使用最廣的一種傳輸介質(zhì)，它有價(jià)格便宜、易于安裝，適用于多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)。 由4對(duì)扭在一起且相互絕緣的銅導(dǎo)線組成，如圖3-3，兩條線扭絞在一起可以減少對(duì)鄰近線對(duì)的電子干擾。,.,按結(jié)構(gòu)分類，雙絞線可分為非屏蔽雙絞線（UTP， Unshielded Twisted Pair）和屏蔽雙絞線（STP，Shielded Twisted Pair）兩類。 按性能指標(biāo)分類，雙絞線可分為1類，2類，3類，4類，5類，超5類，6類雙絞線。,.,1屏蔽雙絞線與非屏蔽雙絞線 (1)屏蔽雙絞線 屏蔽雙絞線(STP)電纜

3、中的纏繞線對(duì)被一種金屬(如箔)制成的屏蔽層所包圍，而且每個(gè)線對(duì)中的電線也是相互絕緣的。,兩個(gè)雙絞線對(duì),箔屏蔽層,封套/外殼,圖3-4 屏蔽雙絞線,.,(2)非屏蔽雙絞線 非屏蔽雙絞線(UTP)電纜包括一對(duì)或多對(duì)由塑料封套包裹的絕緣電線對(duì)。,封套/外殼,圖3-4 非屏蔽雙絞線,.,2雙絞線的型號(hào) 電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）根據(jù)導(dǎo)體的技術(shù)性能和絞扭的密度對(duì)雙絞線進(jìn)行分類：1類、2類、3類、4類、5、超5類、6類和7類。,圖3-6 雙絞線的分類,.,(1) 3類雙絞線 3類雙絞線的最高傳輸頻率為16MHz，最高傳輸速率為10Mbps， 主要應(yīng)用于語(yǔ)音和最高傳輸速率為10Mbps的以太網(wǎng)中。 最大網(wǎng)段長(zhǎng)度

4、為100 m，連接器采用RJ型式。,.,(2) 4類雙絞線 該類雙絞線的最高傳輸頻率為20MHz，最高傳輸速率為16Mbps， 可用于語(yǔ)音傳輸和最高傳輸速率達(dá)到100MbPs的以太網(wǎng)。 其最大網(wǎng)段長(zhǎng)度也是100 m，連接器采用RJ型式。,.,(3) 5類雙絞線 由于5類雙絞線增加了繞線密度，外套使用了高質(zhì)量的絕緣材料。 其最高傳輸頻率達(dá)到了100MHz，最高傳輸速率達(dá)100Mbps，既可用于語(yǔ)音，也可用于100Mbps以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸。 其最大網(wǎng)段長(zhǎng)度也是100 m，連接器采用RJ型式。,.,(4) 超5類雙絞線 超5類雙絞線是增強(qiáng)型的5類雙絞線，由于材料技術(shù)的提高，超5類雙絞線的衰減和串?dāng)_比

5、5類小。 雖然原標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定超5類的傳輸特性與普通5類的相同，但現(xiàn)在許多廠家的產(chǎn)品都已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出標(biāo)準(zhǔn)的要求，最高的傳輸頻率可達(dá)200MHz，在工作于全雙工通信時(shí)，最高傳輸速率可達(dá)近1000Mbps。 其最大網(wǎng)段長(zhǎng)度也是100m，連接器采用RJ型式。,.,(5) 6類雙絞線 6類雙絞線是1000 Mbps 數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴堰x擇。6類的性能超過(guò)超5類，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其帶寬為250MHz。 6類雙絞線的絞距比超5類更密，線對(duì)間的相互影響更小，從而提高了串?dāng)_的性能。 其最大網(wǎng)段長(zhǎng)度也是100m，連接器采用RJ型式。,.,(6) 7類雙絞線 7類電纜系統(tǒng)是歐洲提出的一種電纜標(biāo)準(zhǔn)，其帶寬為600MHz，但是其連接模塊的

6、結(jié)構(gòu)與目前的RJ45完全不兼容，它通常采用非RJ接口。 7類電纜是一種屏蔽系統(tǒng)，它在傳統(tǒng)護(hù)套內(nèi)加裹金屬屏蔽層的基礎(chǔ)上又增加了每個(gè)雙絞線對(duì)的單獨(dú)屏蔽。,.,3雙絞線的連接器 雙絞線與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口是RJ-45，根據(jù)連接的雙絞線的類型，有不同類型的RJ-45連接頭，如圖3-6所示。,超5類UTPRJ-45連接頭 超5類屏蔽RJ-45連接頭 6類RJ-45連接頭 圖3-7 RJ-45連接頭,.,在一根雙絞線中，有4對(duì)8根導(dǎo)線，每對(duì)由1根白色的導(dǎo)線和一根有色（棕、綠、藍(lán)、橙）導(dǎo)線絞扭在一起。 為了施工不發(fā)生混亂，EIA/TIA對(duì)雙絞線的線序做了一個(gè)規(guī)范：T568A線序和T568B線序，如圖3-7所示。

7、,圖3-8 T568A和T568B線序標(biāo)準(zhǔn),.,雙絞線一般有3種線序：直連線、交叉線、翻轉(zhuǎn)線。 直連線用得最多，主要用于計(jì)算機(jī)（或路由器）與集線器（或交換機(jī)），以及有級(jí)聯(lián)端口的交換機(jī)或集線器向上級(jí)聯(lián)； 交叉線主要用于連接同種設(shè)備； 翻轉(zhuǎn)線用在對(duì)路由器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行初始設(shè)置時(shí)，連接計(jì)算機(jī)的串口與設(shè)備的控制臺(tái)端口，通過(guò)超級(jí)終端進(jìn)行設(shè)置。,.,表3-1 線序標(biāo)準(zhǔn)連接方式,.,3.1.3 同軸電纜 同軸電纜是指有兩個(gè)同心導(dǎo)體，而導(dǎo)體和屏蔽層又共用同一軸心的電纜。,絕緣層,塑料封套,網(wǎng)狀屏蔽層,中心銅線,圖3-9 同軸電纜的結(jié)構(gòu),.,1同軸電纜的分類 （1）按照適宜傳輸?shù)男盘?hào)分類 按傳輸信號(hào)將同

8、軸電纜分成：基帶同軸電纜、寬帶同軸電纜。 基帶同軸電纜主要用于基帶同軸電纜主要用于數(shù)字信號(hào)的基帶通信，它的屏蔽網(wǎng)用銅線做成網(wǎng)狀的，特征阻抗為50。 寬帶同軸電纜主要用于模擬信號(hào)的寬帶通信，如閉路電視系統(tǒng)中的傳輸線路，它的屏蔽導(dǎo)線常用鋁沖壓成的，特征阻抗為75。,.,（2）按直徑的不同分類 按直徑可將同軸電纜分為：粗細(xì)、細(xì)纜兩種。 粗纜網(wǎng)絡(luò)必須安裝收發(fā)器和收發(fā)器電纜，安裝難度大，造價(jià)高。因?yàn)橛辛烁玫漠a(chǎn)品如光纖電纜等來(lái)取代它，目前粗同軸電纜已經(jīng)不常使用了。 在局域網(wǎng)中，細(xì)纜的最大傳輸距離可達(dá)925m,粗纜的最大傳輸距離可以達(dá)到2500m。,.,2同軸電纜的連接器 同軸細(xì)纜的連接器主要有： T型連

9、接頭(圖3-10)：用于連接同軸電纜的BNC連接器和網(wǎng)絡(luò)接口卡。 BNC連接器(圖3-11)：安裝在細(xì)線段的兩端，聯(lián)網(wǎng)時(shí)連接到T型連接頭。 終端匹配電阻(圖3-12)：終端匹配電阻是一種特殊的連接器，細(xì)纜系統(tǒng)中為BNC50，它內(nèi)部有一個(gè)精心選擇的、匹配網(wǎng)絡(luò)電纜特性的50電阻。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)必須接地。,圖3-10 T型連接頭 圖3-11 BNC連接器 圖 3-12細(xì)纜終端匹配電阻,.,圖3-13 細(xì)同軸電纜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),.,3.1.4 光纖 光導(dǎo)纖維簡(jiǎn)稱為光纖。 在它的中心部分包括了一根或多根玻璃纖維，通過(guò)從激光器或發(fā)光二極管發(fā)出的光波穿過(guò)中心纖維來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。,圖3-14 光纖的結(jié)構(gòu),.,1光

10、纖的分類 按照光纖中光的傳輸模式來(lái)分： （1）單模光纖。 單模光纖和多模光纖可以從纖芯的尺寸來(lái)簡(jiǎn)單地判別。 （2）多模光纖 多模光纖，即發(fā)散為多路光波，每一路光波走一條通路。,.,圖3-14單模光纖與多模光纖,多模光纖,光,光,圖3-15 單模光纖和多模光纖,單模光纖,.,2光纖通信過(guò)程 光纖通信就是以光波為載波、光導(dǎo)纖維為傳輸介質(zhì)的一種通信方式。 在光纖通信系統(tǒng)中，起主導(dǎo)作用的是光源、光纖、光發(fā)送機(jī)和光接收機(jī)。 光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成如圖3-15所示。,圖3-16 光纖通信系統(tǒng),.,3光纖的優(yōu)缺點(diǎn) (1)抗干擾性能好。 因?yàn)閭鬏數(shù)男问绞枪?，所以光纖不會(huì)引起電磁干擾也不會(huì)被干擾。 (2)傳輸距

11、離遠(yuǎn)。 玻璃纖維內(nèi)壁對(duì)光反射能力極強(qiáng)，所以光纖傳輸信號(hào)的距離比導(dǎo)線所能傳輸?shù)木嚯x要遠(yuǎn)得多。 (3)傳輸速率高。 光可以對(duì)更多酌信息進(jìn)行編碼，所以光纖可在單位時(shí)間內(nèi)傳輸比導(dǎo)線更多的信息。,.,缺點(diǎn)： (1)質(zhì)地較脆、機(jī)械強(qiáng)度低是它的致命弱點(diǎn)，稍不注意就會(huì)折斷。 (2)光纖的安裝需要專門設(shè)備，以保證光纖的端面平整，以便光能透過(guò)，施工人員要有比較好的切斷、連接、分路和耦合技術(shù)。 (3)當(dāng)一根光纖在護(hù)套中斷裂(如被彎成直角)，要確定其位置非常困難。 (4)修復(fù)斷裂光纖也很困難，需要專門的設(shè)備聯(lián)結(jié)二根光纖以確保光能透過(guò)結(jié)合部。,.,4光纖連接器 (1)FC型光纖連接器。 此類連接器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，制

12、作容易，但光纖端面對(duì)微塵較為敏感，且容易產(chǎn)生菲涅爾反射。,圖3-17 FC型光纖連接器,.,（2）SC型光纖連接器。 此類連接器價(jià)格低廉，插拔操作方便，介入損耗波動(dòng)小，抗壓強(qiáng)度較高，安裝密度高。,圖3-18 SC型光纖連接器,.,(3)LC型連接器。 采用操作方便的模塊化插孔(RJ)閂鎖機(jī)理制成。這樣可以提高光配線架中光纖連接器的密度。 目前，在單模SFF方面，LC型連接器實(shí)際已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位，在多模方面的應(yīng)用也增長(zhǎng)迅速。,圖3-19 LC型光纖連接器,.,3.1.5 無(wú)線介質(zhì) 最常用的無(wú)線傳輸介質(zhì)有：微波、紅外線和激光。 紅外線和激光都對(duì)環(huán)境干擾特別敏感，例如雨和霧。 而微波對(duì)環(huán)境的干擾不

13、甚敏感，與紅外線和激光系統(tǒng)一樣，它的安裝也比較容易。 在無(wú)線局域網(wǎng)中采用的無(wú)線傳輸介質(zhì)主要是以微波為主。,.,3.2 網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備,3.2.1 調(diào)制解調(diào)器 調(diào)制解調(diào)器（Modem）是結(jié)合了數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)技術(shù)，用于數(shù)據(jù)通信的一個(gè)重要設(shè)備。 調(diào)制解調(diào)器的作用： 將來(lái)自計(jì)算機(jī)或其它數(shù)據(jù)裝置送來(lái)的數(shù)字信號(hào)調(diào)制成一定頻率范圍的音頻信號(hào)并發(fā)送出去，同樣可以將通信媒體（電話線）上的音頻信號(hào)解調(diào)為計(jì)算機(jī)能接受的數(shù)字信號(hào)。,.,3調(diào)制解調(diào)器的分類 （1）根據(jù)傳輸信號(hào)劃分，有基帶調(diào)制解調(diào)器和頻帶（寬帶）調(diào)制解調(diào)器兩種。 （2）根據(jù)對(duì)數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式可分為幅移鍵控、頻移鍵控、相移鍵控以及相位幅度調(diào)制的相移鍵控。

14、 （3）根據(jù)同步方式劃分，有同步調(diào)制解調(diào)器和異步調(diào)制解調(diào)器兩種。,.,（4）根據(jù)與計(jì)算機(jī)連接方式的不同，可分為內(nèi)置式調(diào)制解調(diào)器和外置式調(diào)制解調(diào)器,（a）內(nèi)置式 (b) 外置式 圖3-21 調(diào)制解調(diào)器外觀,.,3.2.2 網(wǎng)卡 網(wǎng)卡又稱網(wǎng)絡(luò)適配器或網(wǎng)絡(luò)接口卡（Network Interface Card, NIC）。,.,2網(wǎng)卡的物理地址 網(wǎng)卡的物理地址MAC(Medium Access Control)，即“媒體訪問(wèn)控制”地址，它負(fù)責(zé)標(biāo)識(shí)局域網(wǎng)上的一臺(tái)主機(jī)，使以太幀能在局域網(wǎng)中正確傳送。 每塊網(wǎng)卡的MAC在全世界是獨(dú)一無(wú)二的編號(hào)，由廠家分配給每一個(gè)網(wǎng)卡。網(wǎng)卡的MAC是一串16進(jìn)制數(shù)，被固化在網(wǎng)

15、卡硬件中。 例如：有一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的以太網(wǎng)卡的MAC地址是00A024378F-6E，其中前6個(gè)十六進(jìn)制數(shù)位是00A024表示是3COM公司生產(chǎn)的，后6個(gè)十六進(jìn)制數(shù)位378F6E表示該卡的出廠編號(hào)。,.,3網(wǎng)卡的分類 （1）按總線類型分類 以太網(wǎng)網(wǎng)卡按總線寬度可分為8位、16位、32位和64位網(wǎng)卡。 按總線類型又可分為ISA、EISA、PCI、PCMCIA和USB5種。 USB網(wǎng)卡其實(shí)是一種外置式網(wǎng)卡，具有不占用計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽的優(yōu)點(diǎn)，因而安裝方便。,.,3com 3c905b網(wǎng)卡 （10/100Mb/s自適應(yīng)PCI網(wǎng)卡）,TP-LINK 的TF-5239 筆記本網(wǎng)卡,.,2）按傳輸速率分類 按傳輸

16、速率，網(wǎng)卡可分為10Mb/s網(wǎng)卡、100Mb/s網(wǎng)卡、10/100Mb/s網(wǎng)卡自適應(yīng)網(wǎng)卡及吉（千兆）位網(wǎng)卡。 （3）按可連接的傳輸介質(zhì)分類 網(wǎng)卡可分為同軸電纜網(wǎng)卡、雙絞線網(wǎng)卡、光纖網(wǎng)卡。 網(wǎng)卡上與這些傳輸介質(zhì)相連的部件稱作插座(connector)或端口(port)。,.,同軸電纜網(wǎng)卡,圖3-24 雙絞線網(wǎng)卡 圖3-25 帶水晶頭的雙絞線線,.,圖3-26 光纖網(wǎng)卡,雙絞線、AUI及同軸電纜網(wǎng)卡,.,（4）按有無(wú)物理上的通信線纜分類 按有無(wú)物理上的通信線纜可以分類為：有線網(wǎng)卡和無(wú)線網(wǎng)卡。 同軸電纜網(wǎng)卡、雙絞線網(wǎng)卡和光纖網(wǎng)卡均為有線網(wǎng)卡。 無(wú)線網(wǎng)卡主要分為PCMCIA、PCI和USB無(wú)線網(wǎng)卡3中

17、類型。,（a）PCMCIA無(wú)線網(wǎng)卡 (b) PCI無(wú)線網(wǎng)卡 （c）USB無(wú)線網(wǎng)卡,.,3.2.3 中繼器與集線器 1中繼器(Repeater) 中繼器的作用是放大電信號(hào)，提供電流以驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)距離電纜。,.,2集線器（Hub） 集線器(HUB)主要是指共享式集線器。 相當(dāng)于一個(gè)多口的中繼器，一條公共的總線，能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的共享和地址保護(hù)。 工作在OSI模型的物理層,圖3-29 集線器的外觀示意圖,主干端口,數(shù)據(jù)端口,通風(fēng)扇,上行鏈接端口,管理控制臺(tái)端口（可選）,連接或通信LED,電源開(kāi)關(guān),.,3.2.4 網(wǎng)橋和交換機(jī) 1網(wǎng)橋(Bridge) 網(wǎng)橋是連接兩個(gè)同類網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，它看上去有點(diǎn)像中繼器，也是具有單

18、個(gè)輸人端口和單個(gè)輸出端口。 它與中繼器的不同之處就在于它能夠解析它收發(fā)的數(shù)據(jù)。,.,2交換機(jī)（Switch） 交換機(jī)是OSI模型中數(shù)據(jù)鏈路層上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，并且它與網(wǎng)橋一樣，能夠解析出MAC地址信息。 它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有流量控制功能的多端口網(wǎng)橋。,.,交換機(jī)工作原理 交換機(jī)是采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的機(jī)制利用內(nèi)部的MAC地址表對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制轉(zhuǎn)發(fā)的。 當(dāng)交換機(jī)從某個(gè)端口接收到一個(gè)以太數(shù)據(jù)包時(shí)，交換機(jī)會(huì)取出以太包中的目的計(jì)算機(jī)的MAC地址，并與交換機(jī)內(nèi)的已存放的MAC地址表進(jìn)行比較，當(dāng)找到表中某項(xiàng)與以太包中的MAC地址相符時(shí)，就將這個(gè)以太包從與它所連接的端口發(fā)送出去,圖3-36 交換機(jī)工作原理示意圖,.,交換機(jī)的所有端口共享同一個(gè)指定的帶寬。 圖3-35 用交換機(jī)組建的局域網(wǎng),.,(4) 交換機(jī)與集線器的比較 交換機(jī)的外形與集線器很相似，但是兩者的功能卻大不相同。 交換機(jī)具有存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)功能，可以控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)速度，