1、第四章 传输媒介与网络设备,传输介质 连接器 互联设备,4.1 传输介质,计算机网络传输媒体： 有线 双绞线、同轴电缆、光纤 无线 无线电波、微波或红外线,电磁波谱,各波段: 长波: 30k300kHz/100001000m 绕射/地面波 中波:300k3M/1000100m 绕射/反射 短波:3M300M/10010m 电离层反射 超声波微波:300M300G 直线传播 移动:GSM 903909/948954M 联通: GSM 909915/954960M 联通:CDMA 825835/870880M,传输介质的特性,物理特性：传输介质物理结构的描述； 传输特性：传输介质允许传送数字或模拟
2、信号，以及调制技术、传输容量、传输的频率范围； 连通特性：允许点-点或多点连接； 地理范围：传输介质最大传输距离； 抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据影响的能力； 相对价格：器件、安装与维护费用。,1.双绞线：(Twisted Pair),材质：铜芯线 互绞：为了抵消两条电线上的电磁干扰（EMI） 分类：无屏蔽双绞线（UTP）/屏蔽双绞线（STP） 网络中使用的双绞线为8芯的（四对双绞线），用不同的颜色区分开来。 连接双绞线的插头称为RJ-45头。,屏蔽双绞线 (STP) 非屏蔽双绞线 (UTP),以铝箔屏蔽以减少 干扰和串音,双绞线外没有任何附加屏蔽,UTP:没有屏蔽，相邻的电缆
3、易互相干扰。在LAN 中一般用于比特率为10Mbps1Gbps，最大距离为100m 的数据传输。,分类：1类、2类、3类、4类、5类、超5类、6类线 （绞数、材质不同）； 4对/25对 1-4类：不再用于网络布线 5类：主要应用于10/100M以太网 超5类：主要应用于10/100M以太网（最常用） 6类：主要应用于千兆以太网（也可用于10/100M以太网）UTP最大传输距离：100米 传输速率: 10100Mb/s,2.同轴电缆：,在信号线的周围有一层金属屏蔽层。一般用于比特率为100Mbps，最大距离为1km 的数据传输。 同轴电缆分基带同轴电缆（阻抗为50欧）和宽带同轴电缆（阻抗为75欧
4、）。 网络中常用电 缆类型：细缆、粗缆细缆用于10Base-2以太网，最大传输距离：185米粗缆用于10Base-5以太网，最大传输距离：500米,铜芯,绝缘层,外导体屏蔽层,保护套,3.光纤,光纤:一根很细的可传导光线的纤维媒体，其半径仅几微米至一、二百微米。制造光纤的材料可以是超纯硅、合成玻璃或塑料。,光纤传输的优点,光纤的传输原理是光的全反射。相对于如双绞线和同轴电缆等这类金属传导媒体来说有若干优点如下：轻便低衰减和大容量电磁隔离，抗干扰能力强,光纤分类 多模光纤: 有多种不同角度入射光在一条光纤中传输. 纤芯62.5um, 单模光纤: 只有一种入射光在光纤中直线传输. 纤芯8.3um,
5、 使用激光波长850nm, 1300nm，1500nm；,光缆构成 一根光缆少则只有一根光纤， 多则几百根常用有4芯光缆。,4.无线电通信,无线电（radio）通信主要是靠电离层反射，缺点是易产生多径效应*，其在无线电广播和电视广播中应用较广泛。,微波通信通常是指利用在240GHz范围内的电波来进行通信。高频（抗干扰能力强）的微波的一个重要特性是沿着直线传播， 没有绕射功能两个微波信号只能在可视情况下才能正常接收：所以微波通信中间需要中继，依此分为：地面微波接力通信和卫星通信。,5.微波通信,一种特殊的微波通信，和一般地面微波通信的不同在于它使用地球同步卫星作为中继站来转发微波信号.其主要特点
6、是传播时延较大.,6.卫星通信,7.红外线和毫米波,光波传输 应用：在短距离内连接两个通信设备； 缺点：不能穿透雨和浓雾，易受天气影响； 特点： 用于短距离通信，如电视、录象机等的遥控； 缺点： 不能穿透固体；,常用传输媒体的比较,4.2 连接器,细缆用：BNC头、T型头、50欧终端器 UTP用：RJ-45（俗称：水晶头）,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。,4.3 互联设备,计算机设备：服务器、工作站、共享设备。 网络连接设备： 网络适配器：网卡。 中继器：增强信号。 集线器：HUB，连接网上的各个节点。 网桥：连接两个同类网络。 路由器
7、：连接两个以上的同类网络。 网关：连接两个异种网络。,1.网卡Network interface card (NIC card),是网络服务器与工作站之间或工作站与工作站之间交换信息的接口。网卡一方面要和主机交换数据；另一方面还要保证数据交换以网络物理数据的路径和格式来传送或接收。另外，为防止数据的丢失，网卡上还需要缓存，以实现不同设备间的数据缓冲。各种不同的网卡，支持不同类型的网络。一块网卡上通常有三种不同的插座，用于连接不同的传输介质，即AUI（粗缆)、BNC（细缆）、和RJ- 45（双绞线）。,2.网络集线器HUB,HUB是一个共享设备，其实质是一个多端口的中继器，属于物理层设备。功能：
8、在网段之间拷贝比特流，信号整形和放大。可认为它是将总线折叠到铁盒子中的集中连接设备。可改变网络物理拓扑形式：总线连接星形连接端口数：常见的有8，12，16，24口集线器是一个信号放大和中转的设备，不具备自动寻址能力和交换作用。“傻HUB”-所有传到HUB的数据均被广播到之相连的各个端口，容易形成数据堵塞。,三种结构： 独立式（Stand alone）：固定端口配置，扩充时用级连的方法 堆叠式（Stackable）：固定配置，用堆叠方法进行扩充堆叠连接在一起的HUB在逻辑相当于一台单独的HUB，可统一管理 模块化（Module）：又称机箱式，由一台带有底板、电源的机箱和若干块多端口的接口卡（线卡
9、）组成。可灵活按需配置，通过插入不同的插卡满足需求（如插入交换卡、路由卡、加密卡等）,用集线器搭建简单的网络,以1台服务器，3台PC机为例：一台HUB4块UTP接口的网卡4台PC机8个RJ45接头（水晶头）若干米UTP双绞线,3.网络交换机Switch,按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。 实现网段分割的设备，减少每个网段中站点的数量； 网络交换机和网桥属同一类设备，工作在数据链路层上。,千兆主干交换机,服务器,校园网,10Mbps UTP,100Mbps UTP （连接校园网）,1000Mbps Fiber,100Mbps UTP,某高校计教中心网络结构图,二级交换机,HUB,4.路由器Router,工作在第三层（网络层）上。在网络之间转发网络分组。能够提供按最佳路由转发网络分组。进行寻径和路由，网络层协议的转换，以及网络流量和拥塞控制。,路由器工作示意图,5.网关,用于连接网络层之上执行不同协议的子网，组成异构的互连网。能实现异构设备之间的通信，对不同的传输层、会话层、表示层、应用层协议进行翻译和变换。网关具有对不兼容的高层协议进行转换的功能。 它既可是一个专用设备，也可以用计算机作为硬件平台，由软件实现其功能。,
