1、网络工程师复习资料 copyright reserved by Ryan Hawk- 1 -网络工程师全面复习资料计算机基础知识一计算机发展史略世界上第一台电子数字式计算机于 1946 年 2 月 15 日在美国宾夕法尼亚大学正式投入运行，它的名称叫 ENIAC(埃尼阿克)，是电子数值积分计算机(The Electronic Numberical Intergrator and Computer)的缩写。它使用了 17468 个真空电子管，耗电 174 千瓦，占地 170 平方米，重达 30 吨，每秒钟可进行 5000 次加法运算。虽然它的功能还比不上今天最普通的一台微型计算机，但在当时它已是
2、运算速度的绝对冠军，并且其运算的精确度和准确度也是史无前例的。以圆周率()的计算为例，中国的古代科学家祖冲之利用算筹，耗费 15 年心血，才把圆周率计算到小数点后 7 位数。一千多年后，英国人香克斯以毕生精力计算圆周率，才计算到小数点后 707 位。而使用 ENIAC 进行计算，仅用了 40 秒就达到了这个记录，还发现香克斯的计算中，第 528 位是错误的。ENIAC 奠定了电子计算机的发展基础，开辟了一个计算机科学技术的新纪元。有人将其称为人类第三次产业革命开始的标志。ENIAC 诞生后，数学家冯 诺依曼提出了重大的改进理论，主要有两点：其一是电子计算机应该以二进制为运算基础，其二是电子计算
3、机应采用“存储程序“ 方式工作，并且进一步明确指出了整个计算机的结构应由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置。冯诺依曼的这些理论的提出，解决了计算机的运算自动化的问题和速度配合问题，对后来计算机的发展起到了决定性的作用。直至今天，绝大部分的计算机还是采用冯诺依曼方式工作。ENIAC 诞生后短短的几十年间，计算机的发展突飞猛进。主要电子器件相继使用了真空电子管，晶体管，中、小规模集成电路和大规模、超大规模集成电路，引起计算机的几次更新换代。每一次更新换代都使计算机的体积和耗电量大大减小，功能大大增强，应用领域进一步拓宽。特别是体积小、价格低、功能强的微型计算机的出现，使得计算
4、机迅速普及，进入了办公室和家庭，在办公室自动化和多媒体应用方面发挥了很大的作用。目前，计算机的应用已扩展到社会的各个领域。电子计算机还在向以下四个方面发展：巨型化 天文、军事、仿真等领域需要进行大量的计算，要求计算机有更高的运算速度、更大的存储量，这就需要研制功能更强的巨型计算机。微型化 专用微型机已经大量应用于仪器、仪表和家用电器中。通用微型机已经大量进入办公室和家庭，但人们需要体积更小、更轻便、易于携带的微型机，以便出门在外或在旅途中均可使用计算机。应运而生的便携式微型机(笔记本型)和掌上型微型机正在不断涌现，迅速普及。网络化 将地理位置分散的计算机通过专用的电缆或通信线路互相连接，就组成
5、了计算机网络。网络可以使分散的各种资源得到共享，使计算机的实际效用提高了很多。计算机联网不再是可有可无的事，而是计算机应用中一个很重要的部分。人们常说的因特网(INTERNET，也译为国际互联网)就是一个通过通信线路联接、覆盖全球的计算机网络。通过因特网，人们足不出户就可获取大量的信息，与世界各地的亲友快捷通信，进行网上贸易等等。智能化 目前的计算机已能够部分地代替人的脑力劳动，因此也常称为“电脑“。但是人们希望计算机具有更多的类似人的智能，比如：能听懂人类的语言，能识别图形，会自行学习等等，这就需要进一步进行研究。二.计 算 机 的 应 用(1) 科学计算如：计算量大、数值变化范围大的天文学
6、、量子化学、空气动力学、核物理学和天气预报等领域中的复杂运算。 (2) 数据处理是计算机应用的一个重要方面，如：办公自动化、企业管理、事务管理、情报检索等非数值计算的领域。 (3) 过程控制如：冶金、石油、化工、纺织、水电、机械、航天等现代工业生产过程中的自动化控制。 (4) 计算机辅助系统计算机辅助设计 CAD：如飞机、船舶、建筑、机械、大规模集成电路等的设计。 计算机辅助制造 CAM：用计算机进行生产设备的管理、控制和操作。 计算机辅助教育 CBE：如计算机辅助教学 CAI、计算机辅助测试 CAT、计算机管理教学 CMI (5) 人工智能 AI 是计算机应用研究的前沿学科。 (6) 信息高
7、速公路（此即 “国家信息基础设施” NII 的俗称） 网络工程师复习资料 copyright reserved by Ryan Hawk2我国已建立的大型计算机应用工程-“金“字工程： 金桥工程( 全国经济信息网) 金卡工程(金融信息网) 金关工程(外贸海关信息网) 金智工程(教育科研信息网 ) (7)电子商务利用国际互联网 Internet 进行网上商务活动，始于 1996 年，现已发展迅速，全球已有许多企业先后开展了“电子商务”活动。三计算机系统的组成.计算机的基本结构冯诺依曼（美籍匈牙利数学家）对计算机结构提出的设计思想： (1)计算机应由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设
8、备和输出设备； (2) 采用存储程序的方式，程序和数据存放在同一个存储器中； (3) 指令在存储器中按执行顺序存放，由指令计数器指明要执行的指令所在的单元地址，一般按顺序递增，但可按运算结果或外界条件而改变； (4) 机器以运算器为中心，输入/输出设备与存储器间的数据传送都通过运算器。 .计算机工作原理计算机的工作过程其实就是一个执行指令和程序的过程。 指令的执行过程：第一阶段，计算机将要执行的指令从内存取到 CPU，此阶段称之为取指周期；第二阶段，CPU 对取入的指令进行分析译码，判断该指令要完成的操作，然后向各部件发出完成该操作的控制信号，完成该指令的功能，此阶段称之为执行周期。 程序的执
9、行过程：就是逐条执行指令的过程。取指令执行指令 取指令执行指令 指 令：就是让计算机完成某个操作所发出的命令，是计算机完成某个操作的依据。它包括操作码和操作数两部分。 操作码：指明该指令要完成的操作。 操作数：是指参加运算的数或者数所在的单元地址。 指令的分类：包括： 数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算指令、移位运算指令、位与位串操作指令、控制转移指令、输入/输出指令、其他指令。 指令系统：指一台计算机的所有指令的集合。不同的计算机其指令系统不一定相同。 程 序：是由一系列指令构成的有序集合。 . 计算机的硬件系统 计算机硬件主要由中央处理器、主存储器、辅助存储器、输入/输出设备和总线等组成
10、。其中：中央处理器、主存储器和总线构成“主机” ， 辅助存储器和输入/输出设备构成“ 外设” 。 微机的主机箱内主要有下列部件： (1) 系统主板 是一块集成电路板，是微机最主要的部件，它包括微处理器模块、内存模块、基本 I/O 接口、中断控制器、DMA（直接存取存储器）控制器及连接其他部件的总线。 微处理器 CPU ：是微机的核心部件，控制计算机的各项工作。 Pentium 处理器主要由执行单元、指令预取部件、指令译码部件、地址转换与管理部件、指令快存（cache）和数据快存（cache） 、总线接口部件和控制器等组成。其核心是执行单元（即运算器） ，它的任务是高速完成各种算术和逻辑运算。
11、CMOS 存储器： 用来存放用户对计算机的配置参数。存放在其中的信息可以在计算机开机时进行修改，关机后可保持设置不变。其中的信息要依靠小电池来维持，电池放电后，会使其中的信息全部丢失。 I/O 总线： 包括传送数据信号的数据总线 DB（是双向的） 、传送地址信号的地址总线 AB（是单向的） 、传送控制信号的控制总线 CB 。常用的有 PCI（外围设备接口）总线、 ISA（工业标准体系结构）总线、EISA（扩展的工业标准体系结构）总线. 通用串行总线（USB）：可以连接几乎所有外部设备。 输入/输出接口电路：并行接口、 串行接口、软盘接口、IDE（智能设备电子接口）硬盘接口、键盘接口 等 中断控
12、制器、DMA 控制器 （2） 硬盘驱动器 （3） 软盘驱动器 （4） 光盘驱动器 （5） 电源 （6） 显示卡 （7） 其他卡（声卡、视卡、网卡、） 计算机常用的外部设备有： （1） 输出设备： 显示器：常见的有单色 CRT（阴极射线管）显示器、彩色 CRT 显示器、平板显示器。 主要技术指标是：分辨率、彩色数目、屏幕尺寸 打印机：常见的有针式打印机、喷墨打印机、激光打印机 绘图仪：常见的有平板式绘图仪 、滚筒式绘图仪 网络工程师复习资料 copyright reserved by Ryan Hawk3音箱 （2） 输入设备： 鼠标： 常见的有机械式、光电式和光机式三类鼠标。笔记本电脑上用跟踪
13、球代替鼠标。 键盘： 常见的有 101 键盘、 104 键盘。 扫描仪：常见的有手持式扫描仪、平板式扫描仪。 其他输入设备：数字化仪、条形码读入器、磁卡阅读机、话筒、摄象机等 （3）计算机通讯设备 调制解调器（Modem）： 在 Internet 中，微机之间常通过电话线来传送数据，通过电话线传送的信号是模拟信号，而计算机中的信号是数字信号，Modem 的作用就是实现这两种信号的转换。 调制：将数字信号转换成模拟信号的过程 解调：将模拟信号转换成数字信号的过程 Modem 有外置式、内置式、PC 卡式（是专为笔记本电脑设计的）三种。 .计算机软件系统 软件：是利用计算机本身提供的逻辑功能，合理
14、地组织计算机的工作，简化或代替人们在使用计算机过程中的各个环节，提供给用户的一个便于掌握操作的工作环境。 不论是支持计算机工作还是支持用户应用的程序都是软件。 （1） 计算机软件的发展 机器语言 汇编语言 高级语言 操作系统 网络软件 数据库软件 （2）软件分类与简介 几个基本概念： 系统软件：指那些为整个计算机系统所配置的、不依耐于特定应用的通用软件。系统软件可供所有用户使用。 应用软件：指用于解决各种不同具体应用问题的专门软件。它包括定制软件（特定用户使用）和通用应用软件。 裸机：没装任何软件的计算机 虚拟计算机：具有操作系统的计算机 （）系统软件的基本概念 源程序：用高级语言编写出来的程
15、序。 目标程序：由源程序翻译出来的机器语言程序或汇编语言程序。编译程序：将高级语言源程序翻译成机器语言或汇编语言的程序，如：FL.EXE 翻译有“编译”和“解释”两种方式。 编译方式： 首先将源程序翻译成等价的目标程序，然后再执行此程序，运行速度较快。如：C 、FORTRAN 解释方式：是把源程序逐句翻译，翻译一句执行一句，边翻译边执行，运行速度较慢。解释程序不产生将被执行的目标程序，而是借助解释程序直接执行源程序本身。如：BASIC 、 LISP 联接程序：把目标程序变成可执行的程序。也称组合编译程序或联接编译程序。将源程序转换成可执行的目标程序一般分为两个阶段：翻译阶段和联接阶段。翻译阶段
16、的目标模块由于没有分配存储器的绝对地址，仍然不能执行，只有经过联接阶段，把目标程序以及所需要的功能库转换成一个可执行的装入程序，该装入程序分配有地址，故可以执行。四 计算机网络基础知识计算机网络就是计算机之间通过连接介质互联起来，按照网络协议进行数据通信，实现资源共享的一种组织形式。什么是连接介质呢？连接介质和通信网中的传输线路一样，起到信息的输送和设备的连接作用计算机网络的连接介质种类很多，可以是电缆、光缆、双绞线等“有线” 的介质，也可以是卫星微波等 “无线 ”介质，这和通信网中所采用的传输介质基本上是一样的。 在连接介质基础上，计算机网络必须实现计算机间的通信和计算机资源的共享，因此它的
17、结构，按照其功能可以划分成通信子网和资源子网两部分。当然，根据硬件的不同，将它分成主机和通信子网两部分也是正确的。 主机的概念很重要，所为主机就是组成网络的各个独立的计算机。在网络中，主机运行应用程序。这里请注意区别主机与终端两个要领终端指人与网络打交道时所必需的设备，一个键盘加一个显示器即可构成一个终端，显然，主机由于要运行应用程序，只有一个键盘和显示器是不够的，还要有相应的软件和硬件才行。因此，不能把终端看成主机，但有时把主机看成一台终端是可以的。 协议是什么？拿电报来做比较，在拍电报时，必须首先规定好报文的传输格式，多少位的码长，什么样的码字表示启动，什么样的码字又表示结束，出了错误怎么
18、办，怎地方发报人的名字和地址等，这种预先定好的格式及约定就是协议。这样就也网络协议的定义：为了使网络中的不同设备能进行下沉的数据通信而预先制定一整套通信双方相互了解和共同遵守的格式和约定。 协议对于计算机网络而言是非常重要的，可以说没有协议，就不可能有计算机网。每一种计算机网络，都有一套协议支持着。由于现在在计算机网种类很多，所以现有的网络通信协议的种类也很多。典型的网络通信协议有开放系统互连（）协网络工程师复习资料 copyright reserved by Ryan Hawk4议、.25 协议等。TCP/IP 则是为 Internet 互联的各种网络之间能互相通信而专门设计的通信协议。 可
19、见，由于连接介质的不同，通信协议的不同，计算机网络的种类名目繁多。但一般来讲，计算机网络可以按照它覆盖的地理范围，划分成局域网和广域网。局域网一般指分布于几公里范围内的网络，常见的局域中校园网、大楼网等；广域网则在分范围很区域内提供数据通信服务，前面提到的 NSFnet，国内的如中国公用分组交换网（CHINAPAC)、中国公用数字数据网（CHINADDA),以及建议中的国家教育和科研网(CERnet)等都属于广域网，建设好的 CHINANET 也将是一个广域网。1 网络定义 计算机网络是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互联起来，以功能完善的网络软件（包括网络通信协议
20、、信息交换方式及网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息交换的系统。 2. 网络组成 若干主机、一个通信子网 、一系列通信协议 3. 网络功能 1）信息交换 如：传送电子邮件、发布新闻、电子购物、远程教育等 2）资源共享 如：计算处理能力、磁盘、打印机、绘图仪、数据库、文件等 3）分布式处理：由网络内多台计算机分别完成一项复杂任务的各部分 4）提高计算机系统的可靠性和可用性：网络中的计算机可互为备用 4. 网络分类 按规模和距离分为：广域网 WAN（Wide Area Network） 、局域网 LAN（Local Area Network） 5. 网络设备 网络传输介质：有双绞线电缆、同轴电
21、缆、光导纤维、激光、红外线、微波和卫星通信等。 网内连接设备： 网络适配器（网卡） 、中继器、集线器 网络互联设备： 传输线 网间连接设备：网桥、路由器 6. 网络的拓扑结构 网络的拓扑结构指各节点（网络上的计算机、大容量磁盘、高速打印机等）在网络上的连接方式。它影响网络传输介质的选择和控制方法的确定，会影响网上节点的运行速度和网络软、硬件接口的复杂度。 常见的拓扑结构有：总线结构、星型结构、环型结构、树型结构、混合型结构 7. 网络的体系结构 网络的体系结构是对构成计算机网络的各个组成部分以及计算机网络本身所必须实现的功能的一组定义、规定和说明。ISO 制定的 “开放式系统互连“网络模型将网
22、络的通信功能分为七个层次：物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层 （由下至上）附 :一.计算机中数据的表示方法 - 数值数据的编码 数值数据在计算机内用二进制编码表示，常用的原码、反码和补码。 1机器数与真值通常，称表示一个数值数的机内编码为机器数，而它所代表的实际值称为机器数的真值。对于带符号数，在机器中通常用最高位代表符号位，0 表示正，1 表示负 补码，并设机器字长为 8 位。2原码 正数的符号位为 0，负数的符号为 1，其它位按一般的方法表示数的绝对值，用这样的表示方法得到的就是数的原码。3反码正数的反码与其原码相同，负数的反码为其原码除符号位外的各位按位取反（即是 0 的改为
23、 1，是 1 的改为 0） 4补码正数的补码与其原码相同，负数的补码为其反码在最低位加 1。 二.计算机指令系统 1.寻址方式：指 CPU 指令中规定的寻找操作数所在的地址的方式。操作数: MOV AL , 05H 操作码 目的操作数 ， 源操作数 操作数引用时的字节顺序：若存放的信息是字节，则按顺序存放若存放的信息是字，则将字的低位字节存放在低地址，高位字节存放在高地址注：如果 没有特别说明，寻址方式是指源操作数的寻址方式。 2.寻址方式之一：立即寻址操作数作为立即数直接存在指令中，可为字节或字。 3.寻址方式之二：寄存器（直接）寻址操作数包含在指令规定的 8 位、16 位寄存器中。寄存器寻
24、址由于无需从存储器中取操作数，故执行速度快。 4.寻址方式之三：直接寻址在指令的操作码后面直接给出操作数的 16 位偏移地址。这个偏移地址也称为有效地址 EA。操作数默认在 DS 段中。如果操作数在 DS 以外的其他段（CS,SS,ES ）中，指令中必须指明段寄存器（段超越） 。 5.寻址方式之四：寄存器间接寻址操作数地址的偏移量（有效地址 EA）存放在寄存器中。以 SI,DI, BX 间接寻址，默认操作数在 DS 段中；以 BP 间接寻址，默认操作数在 SS 段中。 网络工程师复习资料 copyright reserved by Ryan Hawk56.寻址方式之五：基址寻址基址寻址将规定的
25、基址寄存器的内容加上指令中给出的偏移量，即可得到操作数的有效地址。基址寄存器包括基址寄存器 BX 和基址指针寄存器 BP。 7.寻址方式之六：变址寻址变址寻址将规定的变址寄存器的内容加上指令中给出的偏移量，即可得到操作数的有效地址。变址寄存器包括源变址寄存器 SI 和目的变址寄存器 DI。 8.寻址方式之七：基址变址寻址指令中规定一个基址寄存器和一个变址寄存器，同时还给出一个 8 位或 16 位偏移量，将三者的内容相加得到操作数的有效地址。三.存储器的基本组成及其读写操作（1）存储器的基本组成主存储器由存储体、地址译码电路、驱动电路、读写电路和控制电路等组成。主存储器主要功能是:存储体:是信息
26、存储的集合体，由某种存储介质按一定结构组成的存储单元的集合。通常是二维阵列组织，是可供 CPU和计算机其他部件访问的地址空间。 地址寄存器、译码电路与驱动器:即寻址系统，将 CPU 确定的地址先送至地址寄存器中，然后根据译码电路找到应访问的存储单元。在存储体与译码器之间的驱动器的功能是减轻译码线驱动负载能力。由于一条译码线需要与它控制的所有存储单元相联，其负载很大。需要增加驱动器，以译码线连接驱动器的输入端，由驱动器的输出端控制连接在译码线上的所有存储单元。读写电路与数据寄存器:根据 CPU 的命令，将数据从数据寄存器中写入存储体中特定的存储单元或将存储体中指定单元的内容读到数据寄存器中。 控
27、制电路:接收 CPU 传来的控制命令，经过控制电路一系列的处理，产生一组时序信号控制存储器的操作。在存储器的组成中，存储体是核心，其余部分是存储体的外围线路。不同的存储器都是由这几部分组成，只是在选用不同的存储介质和不同的存取方式时，各部分的结构与工作方式略有变化。 （2）存储体阵列计算机存储器中存储的是“0”和“1”的信息，每一个能存储一位二进制并能保持两种状态的元件称为记忆元件。若干记忆元件组成存储单元，一个存储单元能够存储一个或几个字节的二进制信息。每个存储单元都有一个地址编号，用以唯一标识存储单元的位置。信息按地址存入指定的存储单元中，按地址从指定的存储单元中取出。存储单元的集合称为存
28、储体。由于存储体中存储单元的每个二进制位必须并行工作，因此将存储单元按其地址的顺序组成存储阵列。 （3）存储器的地址译码系统 CPU 要访问存储单元的地址由地址总线输入到地址寄存器中。地址译码器将地址转换为对应地址线（字线）上的控制信号，以表示选中某一单元，并驱动相应的读写电路，完成对存储单元的读写操作。地址译码为两种方式: 一种是单译码方式，仅有一个译码器。译码器输出的每条译码线对应一个存储单元。如地址位数 N=10，即译码器可以有 2 10 =1024 种状态，对应有 1024 条译码线（字线）即 1024 个存储单元。另外一种是双译码方式，将译码器分成 X 向和 Y 向两个译码器，通过双
29、译码器的相互作用确定存储单元的地址。设地址长度 n 仍为 10，将其中的前 5 位输入到 X 地址译码器中，译出 X 0 到 X 31 译码线，分别选择 031 行。将后 5 位输入到 Y 地址译码器中译出 Y 0 到 Y 31 译码线，分别选择 031列。X 向译码器和 Y 向译码器引出的地址线都是 2 5 =32 条。若采用 X 向和 Y 向交叉选择，可以选择从存储单元（0，0）至（31 ，31）共 2 5 2 5 =1024 个存储单元地址。即同样可以提供 1024 种状态，而地址线只需要 64 条，比单译码器节省93.75%的地址线。 （4）存储器的读写操作在 CPU 向存储体发生读操
30、作命令时，首先由 CPU 将相应存储单元的地址码送至地址寄存器中;地址译码器将地址寄存器中的地址编码译成相应地址线（字线）的高电位，标志指定的存储单元;然后在 CPU 的统一控制下，由控制电路将读命令转换成读写电路的操作，执行将指定存储单元的内容传送到数据寄存器的操作，完成了整个存储器读的操作。存储器写的操作与读的操作相类似。操作系统篇( Unix,Linux,Windows,Netware)壹 UnixUnix 是一个多任务多用户的操作系统。多任务是指可以同时运行几个不同的程序，或命令。在操作系统的术语里叫“进程“，就象在运行 Windows xp 的时候我们可以一边听 CD ，一边打字，同
31、时打印机还在工作。多用户是指一台运行 Unix 系统的机器可以同时具有几个不同的输入输出设备，给几个，几十个用户同时使用。不同的输入输出设备我们称为终端。 Unix 给每个终端设置不同的序号以协调工作，这个序号被称为终端序号。 Unix 是一个根本不同于 Dos 的系统，无论其命令格式，用途都和 Dos 有很大区别。比如： 目录分割符是“/“, 而不是“。网络工程师复习资料 copyright reserved by Ryan Hawk6Unix 的发展阶段从总体来看，Unix 的发展可以分为三个阶段： 第一阶段为 Unix 的初始发展阶段，从 1969 年 AT无线电通信、微波通信、红外通信
32、以及激光通信的信息载体都属于无线传输媒体。 传输媒体的特性对网络数据通信质量有很大影响,这些特性是: (1)物理特性。说明传输媒体的特征。 (2)传输特性。包括信号形式、调制技术、传输速率及频带宽度等内容。 (3)连通性。采用点到点连接还是多点连接。 (4)地理范围。网上各点间的最大距离。 (5)抗干扰性。防止噪音、电磁干扰对数据传输影响的能力。 (6)相对价格。以元件、安装和维护的价格为基础。 下面分别介绍几种常用的传输媒体的特性。 1.双绞线 双绞线由螺旋状扭在一起的两根绝缘导线组成,线对扭在一起可以减少相互间的辐射电磁干扰。双绞线是最常用的传输媒体,早就用于电话通信中的模拟信号传输, 也
33、可用于数字信号的传输。 (1)物理特性。双绞线芯一般是铜质的,能提供良好的传导率。 (2)传输特性。双绞线既可以用于传输模拟信号,也可以用于传输数字信号。双绞线上也可直接传送数字信号 ,使用 T1 线路的总数据传输速率可达 1.544Mbpso 达到更高数据传输率也是可能的,但与距离有关。双绞线也可用于局域网,如 10BASE 一 T和 100BASE-T 总线,可分别提供 10Mbps 和 100Mbps 的数据传输速率。通常将多对双绞线封装于一个绝缘套里组成双绞线电缆, 局域网中常用的 3 类双绞线和 5 类双绞线电缆均由 4 对双绞线组成 ,其中 3 类双绞线通常用于 10BASE-T
34、总线局域网,5 类双绞线通常用于 100BASE-T 总线局域网。 (3)连通性。双绞线普遍用于点到点的连接,也可以用于多点的连接。作为多点媒体使用时 ,双绞线比同轴电缆的价格低,但性能较差,而且只能支持很少几个站。 (4)地理范围。双绞线可以很容易地在 15 公里或更大范围内提供数据传输。局域网的双绞线主要用于一个建筑物内或几个建筑物间的通信, 在 10016ps 速率下传输距离可达 1 公里。但 10Mbps 和 100Mbps 传输速率的 1OBASE-T 和 100BASE-T 总网络工程师复习资料 copyright reserved by Ryan Hawk11线传输距离均不超过
35、100 米。 (5)抗干扰性。在低频传输时, 双绞线的抗干扰性相当于或高于同轴电缆 ,但在超过 10100ldfZ 时,同轴电缆就比双绞线明显优越。 2.同轴电缆 同轴电缆也像双绞线一样由一对导体组成 ,但它们是按“同轴“形式构成线对。最里层是内芯,向外依次为绝缘层、屏蔽层,最外则是起保护作用的塑料外套, 内芯和屏蔽层构成一对导体。同轴电缆分为基带同轴电缆(阻抗 500)和宽带同轴电缆(阻抗 750)。基带同轴电缆又可分为粗缆和细缆两种,都用于直接传输数字信号;宽带同轴电缆用于频分多路复用的模拟信号传输,也可用于不使用频分多路复用的高速数字信号和模拟信号传输。闭路电视所使用的 CATV 电缆就
36、是宽带同轴电缆。 (1)物理特性。单根同轴电缆的直径约为 1.022.54cm,可在较宽的频率范围内工作。 (2)传输特性。基带同轴电缆仅用于数字传输,并使用曼彻斯特编码 ,数据传输速率最高可达 1OMbps。宽带同轴电缆既可用于模拟信号传输又可用于数字信号传输,对于模拟信号, 带宽可达 300450 阳也。一般,在 CATV 电缆上, 每个电视通道分配 6阳也带宽,每个广播通道需要的带宽要窄得多, 因此在同轴电缆上使用频分多路复用技术可以支持大量的视、音频通道。 (3)连通性。同轴电缆适用于点到点和多点连接。基带 500 电缆每段可支持几百台设备,在大系统中还可以用转接器将各段连接起来;宽带
37、 750 电缆可以支持数千台设备,但在高数据传输率下 (50Mbp)使用宽带电缆时,设备数目限制在 2030 台。 (4)地理范围。传输距离取决于传输的信号形式和传输的速率,典型基带电缆的最大距离限制在几公里 ,在同样数据速率条件下, 粗缆的传输距离较细缆的长。宽带电缆的传输距离可达几十公里。 (5)抗干扰性。同轴电缆的抗干扰性能比双绞线强。 3.光纤 光纤是光导纤维的简称,它由能传导光波的石英玻璃纤维外加保护层构成。相对于金属导线来说具有重量轻、线径细的特点。用光纤传输电信号时, 在发送端先要将其转换成光信号,而在接收端又要由光检测器还原成电信号。 (1)物理特性。在计算机网络中均采用两根光
38、纤(一来一去)组成传输系统。按波长范围(近红外范围内)可分为三种:0.85IAIn 波长区 (0.80.91im)、1.3lim 波长区(1.251.351Am)和 1.551im 波长区(1.531.5811m)。不同的波长范围光纤损耗特性也不同,其中 0.85IAIn 波长区为多模光纤通信方式,1.5IAm 波长区为单模光纤通信方式,1.31im 波长区有多模和单模两种方式。 (2)传输特性。光纤通过内部的全反射来传输一束经过编码的光信号, 内部的全反射可以在任何折射指数高于包层媒体折射指数的透明媒体中进行。实际上光纤作为频率范围从 10141015 险的波导管,这一范围覆盖了可见光谱和部
39、分红外光谱。光纤的数据传输率可达 Gbps 级,传输距离达数十公里。目前,一条光纤线路上只能传输一个载波,随着技术进一步发展,会出现实用的多路复用光纤。 (3)连通性。光纤普遍用于点到点的链路。总线拓扑结构的实验性多点系统已经建成, 但是价格还太贵。原则上讲,由于光纤功率损失小、衰减少的特性以及有较大的带宽潜力,因此一段光纤能够支持的分接头数比双绞线或同轴电缆多得多。 (4)地理范围。从目前的技术来看,可以在 68 公里的距离内不用中继器传输,因此光纤适合于在几个建筑物之间通过点到点的链路连接局域网络。 (5)抗干扰性。光纤具有不受电磁干扰或噪声影响的独有特征,适宜在长距离内保持高数据传输率
40、,而且能够提供很好的安全性。由于光纤通信具有损耗低、频带宽、数据传输率高、抗电磁干扰强等特点,对高速率、距离较远的局域网也是很适用的。目前采用一种波分技术,可以在一条光纤上复用多路传输, 每路使用不同的波长,这种波分复用技术 WDM (Wavelength Division Multiplexing)是一种新的数据传输系统。 4.无线传输媒体 无线传输媒体通过空间传输 ,不需要架设或铺埋电缆或光纤, 目前常用的技术有:无线电波、微波、红外线和激光。便携式计算机的出现, 以及在军事、野外等特殊场合下移动式通信联网的需要,促进了数字化元线移动通信的发展,现在已开始出现无线局域网产品。 微波通信的载
41、波频率为 2GHz40GHz 范围。因为频率很高, 可同时传送大量信息 ,如一个带宽为 2 阳 fz 的频段可容纳 500条话音线路,用来传输数字数据 ,速率可达数 Mbps。微波通信的工作频率很高,与通常的无线电波不一样,是沿直线传播的。由于地球表面是曲面, 微波在地面的传播距离有限。直接传播的距离与天线的高度有关,天线越高传播距离越远,超过一定距离后就要用中继站来接力。红外通信和激光通信也像微波通信一样,有很强的方向性, 都是沿直线传播的。这三种技术都需要在发送方和接收方之间有一条视线(Lineof Sight)通路, 故它们统称为视线媒体。所不同的是,红外通信和激光通信把要传输的信号分别
42、转换为红外光信号和激光信号直接在空间传播。这三种视线媒体由于都不需要铺设电缆,对于连接不同建筑物内的局域网特别有用。这三种技术对环境气候较为敏感,例如雨、雾和雷电。相对来说, 微波对一般雨和雾的敏感度较低。 卫星通信是微波通信中的特殊形式,卫星通信利用地球同步卫星做中继来转发微波信号。卫星通信可以克服地面微波通信距离的限制,一个同步卫星可以覆盖地球的 1/3 以上表面,三个这样的卫星就可以覆盖地球上全部通信区域,这样,地球上的各个地网络工程师复习资料 copyright reserved by Ryan Hawk12面站之间都可互相通信。由于卫星信道频带宽,也可采用频分多路复用技术分为若干子信
43、道,有些用于由地面站向卫星发送(称为上行信道),有些用于由卫星向地面转发 (称为下行信道)。卫星通信的优点是容量大 ,传输距离远;缺点是传播延迟时间长,对于数万公里高度的卫星来说,以 200m/s 或 5s/Km 的信号传播速度来计算 ,从发送站通过卫星转发到接收站的传播延迟时间约要花数百毫秒(ms),这相对于地面电缆的传播延迟时间来说,两者要相差几个数量级。 5.传输媒体的选择 传输媒体的选择取决于以下诸因素:网络拓扑的结构、实际需要的通信容量、可靠性要求、能承受的价格范围。 双绞线的显著特点是价格便宜,但与同轴电缆相比, 其带宽受到限制。对于单个建筑物内的低通信容量局域网来说,双绞线的性能
44、价格比可能是最好的。 同轴电缆的价格要比双绞线贵一些,对于大多数的局域网来说, 需要连接较多设备而且通信容量相当大时可以选择同轴电缆。光纤作为传输媒体,与同轴电缆和双绞线相比具有一系列优点: 频带宽、速率高、体积小、重量轻、衰减小、能电磁隔离、误码率低等,因此 ,在国际和国内长话传输中的地位日益提高 ,并已广泛用于高速数据通信网。随着光纤通信技术的发展和成本的降低, 光纤作为局域网的传输媒体也得到了普遍采用, 光纤分布数据接口 FDDI 就是一例。 目前,便携式计算机已经有了很大的发展和普及, 由于可随身携带, 对可移动的无线网的需求将日益增加 0 元线数字网类似于蜂窝电话网,人们随时随地可将
45、计算机接入网络, 发送和接收数据。移动无线数字网的发展前景将是十分美好的。四.数据通讯基本概念 数据(Data)：传递(携带) 信息的实体。 信息(Information)：是数据的内容或解释。 信号(Signal)：数据的物理量编码(通常为电编码)，数据以信号的形式传播。 模拟信号与数字信号 基带(Base band)与宽带(Broad band) 信道(Channel)：传送信息的线路(或通路) 比特(bit)：信息量的单位。比特率为每秒传输的二进制位个数。 码元(Code Cell)：时间轴上的一个信号编码单元 同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元的开始。同步脉冲也可位于码元的中部，一
46、个码元也可有多个同步脉冲相对应。 波特(Baud)：码元传输的速率单位。波特率为每秒传送的码元数(即信号传送速率)。 1 Baud = log2M (bit/s) 其中 M是信号的编码级数。也可以写成:Rbit = Rbaud log2M 上式中： Rbit-比特率，Rbaud-波特率。一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定的信息传输速率下，比特率往往大于波特率。换句话说，一个码元中可以传送多个比特。例如，M=16，波特率为 9600 时，数据传输率为 38.4kbit/s 误码率：信道传输可靠性指标，是概率值信息编码：将信息用二进制数表示的方法。数据编码：将数据用物理量表示的方法。例如
47、：字符A 的 ASCII 编码(是信息编码的一种)为 01000001 带宽:带宽是通信信道的宽度，是信道频率上界与下界之间之差，是介质传输能力的度量，在传统的通信工程中通常以赫兹（Hz）为单位计量。在计算机网络中，一般使用每秒位数 (b/s 或 bps) 作为带宽的计量单位。主要单位：Kb/s，Mb/s，Gb/s，一个以太局域网理论上每秒可以传输 1 千万比特，它的带宽相应为 10Mb/s。 时延 信息从网络的一端传送到另一端所需的时间 时延之和=处理时延+排队时延 +发送时延+传播时延 处理时延=分组首部和错误校验等处理（微秒） 排队时延=数据在中间结点等待转发的延迟时间 发送时延=数据位
48、数/信道带宽 传播时延=d/s（毫秒）d:距离 s:传播速度光速 时延带宽乘积：某一链路所能容纳的比特数。时延带宽乘积=带宽传播时延。例如，某链路的时延带宽乘积为 100 万比特，这意味着第一个比特到达目的端时，源端已发送了 100 万比特。 往返时延 (Round-Trip Time ，RTT) 从信源发送数据开始，到信源收到信宿确认所经历的时间 RTT2传播时延，传输可靠性两个含义： 1、数据能正确送达 2、数据能有序送达(当采用分组交换时 ) 信息通信系统传输 1、信道及其主要特征：数字信道和模拟信道 数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道。 模拟信道：以连续模拟信号形式传输
49、数据的信道。模拟信号和数字信号 模拟信号：时间上连续，包含无穷多个信号值 网络工程师复习资料 copyright reserved by Ryan Hawk13数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的信号值周期信号和非周期信号 周期信号：信号由不断重复的固定模式组成（如正弦波） 非周期信号：信号没有固定的模式和波形循环（如语音的音波信号） 。 2、数字数据的传输方式 基带传输：不需调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上传送。例如：以太网 宽带传输：数字信号需调制成频带模拟信号后再传送，接收方需要解调。例如：通过电话模拟信道传输。例如：闭路电视的信号传输。 3、数据同步方式：目的是使接收端与发送端在时间基准上一致 (包括开始时间、位边界、重复频率等)。有三种同步
