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物理层_有线传输介质

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有线传输介质
物理层的功能是实现比特流的传输。

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做个比特流从一端流向另一端的动画
物理层的功能是实现比特流的传输。

111100100011比特流 111100100011
物理层把比特流传送到物理层下面的传输媒体上
物理传输媒体
电信号（或光信号）在物理传输媒体中传播
物理层下面的传输媒体
传输媒体也称为传输介质，是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路。

物理层下面的传输介质
传输介质按照是否有形可分为两大类：⏹导引型传输介质（有线传输介质）⏹非导引型传输介质（无线传输介质）
有线传输介质
•双绞线
•无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair)•屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair) •同轴电缆
•50 Ω同轴电缆
•75 Ω同轴电缆
•光缆
第二章物理层
无线传输介质
短波通信
（即高频HF无线电通信）
地球表面电离
层
微波通信
⏹地面微波接力通信⏹卫星通信
无线传输介质
微波通信⏹
⏹卫星通信
地面站之间的直视线路
地球
22,300
公里
地球
双绞线
•把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，逆时针方向绞合（twist）而成。

消除：近端串扰Crosstalk
•绞距（扭距）
绞距越紧（小），越均匀，
则抵销效果越好，传输性能越好
•使用双绞线最多的地方就是电话系统。

连接用户电话机到电话交换机的双绞线称为用户线或用户环路（subscriber loop）。

双绞线主要分为两种
⏹无屏蔽双绞线
⏹屏蔽双绞线
无屏蔽双绞线UTP 屏蔽双绞线STP
无屏蔽双绞线ＵＴＰ
无屏蔽双绞线 UTP(Unshielded Twisted Pair) 是最常用的网络介质。

在 LAN 中，UTP 电缆由多对有彩色标记的电线组成。

这些电线绞合在一起，并用软塑料套包裹，以避免受到物理损坏。

电线的绞合有助于防止其他电线的信号干扰。

屏蔽双绞线ＳＴＰ
屏蔽双绞线 (STP)是在双绞线的外面再加上一层用金属丝编织的金属箔屏蔽层，以提高双绞线抗电磁干扰能力减少串音。

布线标准EIA/TIA－568－Ａ
•1991年美国电子工业协会EIA和电信行业协会TIA联合发布了“商用建筑物电信布线标准”EIA/TIA-568，规定了用于室内传送数据的无屏蔽双绞线UTP和屏蔽双绞线STP的标准。

1995年将布线标准更新为EIA/TIA-568-A。

常用的双绞线的类别、带宽和典型应用如下表。

UTP 布线通过RJ-45 连接器端接网络主机与网络互联设备（交换机或路由器）的互连。

UTP布线
RJ45水晶头线序对标准T568A和T568B
双绞线的特点
使用RJ45连接网络主机和网络交换结点；
结构简单，容易安装，节省空间，普通UTP较便宜；
有一定的传输速率；
信号衰减随频率的升高而增大，连接传输距离较短（100m）； 抗干扰性一般，有辐射，容易被窃听。

同轴电缆（Coaxial Cable）
同轴电缆包括以下组成部分：
⏹一根用于传输电子信号的内导体铜质导线。

⏹铜导线由塑料绝缘层包裹起来。

⏹绝缘材料的表皮是铜线编织的外导体屏蔽层，可减少许多外部电磁干扰。

⏹整个电缆由绝缘保护套层覆盖，使其免于物理损坏。

同轴电缆
绝缘保护套层
外导体屏蔽层绝缘层
内导体
同轴电缆的分类
●基带同轴电缆（50Ω同轴电缆）
主要用在数据通信中传送基带数字信号。

●宽带同轴电缆（75 Ω同轴电缆）
这种同轴电缆用于模拟传输系统，它是有线电视系统CATV中的标准传输电缆。

在这种电缆上传送的信号采用了频分复用的宽带信号。

一条电缆同时传输不同频率的多路模拟信号，其频率可达500MHz以上，传输距离可达100km，需要用到放大器来放大模拟信号。

∙细同轴
--50 Ω，D=1.02cm，10Mbps --185m、4中继、5段（925m）--优缺点：价格低
安装方便（T型连接器、BNC接头、Terminator）
抗干扰能力强
距离短
可靠性差∙粗同轴
--50 Ω，D=2.54cm，10Mbps --500m、4中继、5段（2500m） --优缺点：价格稍高
安装方便（收发器、收发器电缆AUI电缆、Terminator）
抗干扰能力强
距离中等
可靠性好
同轴电缆按直径尺寸分为细缆和粗缆
同轴电缆（Coaxial Cable）--细缆
同轴电缆（Coaxial Cable）--粗缆
建立一个粗缆以太网需要的硬件设备：
（1）必须带有AUI（Attachment Unit Interface）接口
（15针D型接口）的网卡。

（2）收发器（Transceiver）
（3）收发器电缆：用于连接结点和外部收发器，常称为
AUI电缆。

（4）电缆系统：
粗缆（RG-11 A/U）
N-系列连接器插头
N-系列桶型连接器
N-系列终端匹配器
频带较宽，传输率较高。

损耗较低，传输距离较远(200m,500m)。

辐射低，保密性好，抗干扰能力强。

架设安装方便，容易分支。

宽带电缆可实现多路复用传输。

同轴电缆与双绞线比较，价格贵，但带宽、数据速率高、传输距离长、抗干扰能力强。

目前高质量的同轴电缆的带宽已接近１GHz，主要用在有线电视网的居民小区中。

光纤是一根很细的可传导光线的纤维媒体，其半径仅几微米至几百微米。

光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝，每根光纤主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体，而后一根或多根光纤再由外皮包裹构成光缆。

光纤传输原理—利用了光的反射
●光纤通信就是利用光纤传递光脉冲来进行通信。

●光传输系统：发送端光源、介质、接收端光检测器
光源: 850nm/1300nm/1500nm
发光二极管 / 激光二极管
介质: 光纤
光检测器: 光电二极管PIN
●光纤：纤芯-折射率高、玻璃包层-折射率低
●亮度调制，有脉冲表示1，无脉冲表示0
●单向传输，双向需两根光纤
光线在光纤中的折射 纤芯 （高折射率的媒体）
折射角
入射角 包层
（低折射率的媒体）
包层
（低折射率的媒体）
包层 纤芯 ●光纤是一根很细的可传导光线的纤维媒体，通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝，主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。

●光波通过纤芯进行传导。

包层较纤芯是低折射率媒体。

当光线从高折射率的媒体射向低折射率的媒体时，其折射角>入射角。

当入射角足够大则会产生全反射，即光线碰到包层时就会折射回纤芯，并引导光沿着光纤传输。

光波在纤芯中的传播
高折射率 (纤芯)
低折射率
(包层) 光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射
只要从纤芯中射到纤芯表面的光线的入射角>某个临界角，就会产生全反射。

多模光纤与单模光纤
输入脉冲 输出脉冲
单模光纤 输入脉冲
输出脉冲 多模光纤
⏹允许更大的散射，会导致信号丢失 ⏹使用LED 作为光源 ⏹通常LAN 或几百米距离的园区网
⏹制造成本高 ⏹
使用半导体激光器作为光源 ⏹通常用于几千米距离的园区骨干网 单模光纤与多模光纤
光纤的特点
⏹依靠光波承载信息
⏹速率高，通信容量大
仅受光电转换器件的限制（＞100Gb/s）
⏹传输损耗小，适合长距离传输
⏹不受电磁干扰，抗干扰性能极好，无辐射，保密性好⏹轻便
⏹光纤断裂的检测和修复都很困难。

常用有线传输介质的比较
◆传输介质分导引型（有线）和非导引型（无线）两类◆光纤和UTP具有各自的特点和优势
网络干线上大量使用光纤
用户桌面的接线大量使用UTP
◆选择传输介质时需综合考虑多种因素，满足用户使用需求和环境要求，提高性价比。

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电大(本)计算机网络复习题

电大(本)计算机网络复习题

填空（TCP/IP）参考模型层次结构中，没有表示层和会话层。

1.（数据链路层）负责建立相邻结点之间的数据链路，提供节点间可靠数据传输。

2.（网桥）也称桥接器，是一种在数据链路层将两个网络互联的设备。

3.（物理层）是OSI参考模型的最低层，它直接面向原始比特流的传输。

4.（应用层）是OSI参考模型中最靠近用户的一层，负责为用户的应用程序提供网络服务。

5.（资源共享）和（信息传输）是计算机网络最基本的两大功能。

6.“通信子网”主要负责全网的（数据传输）为网络用户提供数据传输、转接、加工和转换等通信处理工作。

7.“资源子网”主要负责全网的信息处理，为网络用户提供（网络服务）和（资源共享）功能。

8.131.109.54.1是（B类）类型IP地址。

9.ARP 协议的目的是_IP 地址与物理地址转换。

10.FDDI的连接数不能大于（1000）个，环路最大长度不能超过（100）KM。

11.HTTP是一种超文本传输协议。

12.IEEE802标准将数据链路层划分为两个子层：逻辑链路控制子层（LLC）和（介质访问控制子层（MAC））。

13.IPV6地址采用（128）位二进制结构。

14.NAT实现方式有（静态）、（动态地址）和（端口多路复用地址转换）三种技术类型。

15.PPPOE是一种以太网上的点对点通信协议。

16.RSA 是非对称_密钥算法；而 DES 是对称_密钥算法。

17.TCP/IP层次结构中，传输层的主要协议有（TCP）协议和（UDP）协议。

18.TCP/IP协议简化了层次设备，由下而上分别为网络接口层、（网络层）、传输层、应用层。

19.Telnet）是一个简单的远程终端协议。

20.TESEC将网络安全分为（7）个级别，（D）是最低级别，（A）是最高级别。

21.TPC构造一个报文段，由缓冲的数据和PC报头前缀组成，为了保证可靠性数据的每一个字节都被一个数字所标识，由发送者按次序指定。

序号和确认号用来保证传输的可靠性。

计算机网络简答题

计算机网络简答题

第一章：计算机网络的性能指标：带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时延OSI 7层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层1.简述计算机网络的结构和功能答：计算机网络有3个主要组成部分：（1）若干个主机：各为用户提供服务（2）一个通信子网：主要由结点交换机和连接这些结点的通信链路所组成的（3）一系列的协议：为在主机和主机之间、主机和子网之间、子网中各结点之间的通信而用的，它是通信双方事先约定好的和必须遵循的规则。

2.简述OSI/RM和TCP/IP模型的区别答：（1）OSI分7层，TCP分四层（2）OSI层次之间存在严格的调用关系（3）OSI只考虑用一种标准的公用数据网将各种不同的系统互连在一起，TCP一开始就考虑到多种异构网的互联问题（4）OSI开始偏重于面向连接的服务，TCP一开始就有面向连接和无连接服务。

（5）OSI和TCP可靠性的强调不同（6）智能位置不同（7）OSI后来才考虑网络管理问题，TCP有较好的网络管理。

3.什么是协议？例举生活中使用协议的例子答：协议是一组规则的集合，是进行交互的双方必须遵守的约定。

如：http协议4.协议与服务有何区别？有何关系？答：（1）协议的实现保证了能够向上一层提供服务，本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议，下面的协议对上面的服务用户是透明的（2）协议是“水平的”，即协议是控制两个对等实体进行通信的规则。

但服务是“垂直的”，即服务是由下层通过层间接口向上层提供的。

上层使用所提供的服务必须与下层交换一些命令，这些命令在OSI 中称为服务原语。

5网络协议的三个要素是什么？各有什么含义？答：网络协议：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。

三要素：（1）语法：数据与控制信息的结构或格式（2）语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应（3）同步：事件实现顺序的详细说明。

第二章：1常用的传输介质有哪几种？各有何特点？答：传输介质可分为有线通信介质和无线通信介质。

物理层传输介质

物理层传输介质

物理层传输介质以物理层传输介质为标题，我们将探讨计算机网络中常用的物理层传输介质，包括双绞线、同轴电缆、光纤和无线传输等。

一、双绞线双绞线是计算机网络中最常用的传输介质之一。

它由一对绝缘的铜线紧密绞合而成，采用对称传输方式。

双绞线分为无屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两种类型。

其中，UTP常用于家庭和办公场所的局域网，而STP则用于一些对抗干扰要求较高的环境。

双绞线的传输距离较短，一般在100米以内。

它具有成本低、安装方便、易于维护等优点。

然而，双绞线的传输速率相对较低，受到信号衰减和干扰的影响较大，限制了其在长距离和高速传输方面的应用。

二、同轴电缆同轴电缆是一种由中心导体、绝缘层、金属网层和外层包覆层组成的传输介质。

它通过中心导体传输信号，而金属网层则用于屏蔽外界干扰。

同轴电缆常用于有线电视网络和以太网中。

同轴电缆的传输距离较长，可达数百米甚至数千米。

它具有较高的传输速率和较好的抗干扰能力，适用于长距离和高速传输。

然而，同轴电缆的安装维护相对较为复杂，成本较高。

三、光纤光纤是一种利用光传输信号的传输介质。

它由一个或多个纤维芯和包覆层组成，纤维芯是由高纯度的玻璃或塑料制成。

光纤可以实现高速、长距离的传输，广泛应用于远程通信和局域网等领域。

光纤具有传输速率高、抗干扰能力强、传输距离远等优点。

它还可以同时传输多个信道，实现频分复用。

然而，光纤的安装和维护成本较高，对环境要求较严格，需要专用设备进行连接和测试。

四、无线传输无线传输是一种通过无线电波传输信号的传输方式。

它采用无线电频谱进行通信，常见的无线传输介质包括无线局域网（WLAN）、蓝牙、红外线等。

无线传输具有便捷、灵活的特点，可以实现移动通信和宽带接入。

它适用于无线网络覆盖较广的场景，如公共场所、移动通信等。

然而，无线传输受到信号干扰和传输距离限制，传输速率和稳定性相对较低。

不同的物理层传输介质具有各自的特点和适用场景。

双绞线适用于局域网；同轴电缆适用于长距离和高速传输；光纤适用于远程通信和高速传输；无线传输适用于移动通信和无线网络。

物理层的信息传输格式和设备

物理层的信息传输格式和设备

物理层的信息传输格式和设备
物理层是计算机网络中的基础层，负责将数字数据转换为物理信号并通过传输介质进行传输。

物理层的信息传输格式和设备包括以下几个方面：
1. 传输介质：物理层的传输介质包括有线传输介质和无线传输介质。

有线传输介质有双绞线、同轴电缆和光纤等，无线传输介质有无线电波和红外线等。

2. 编码方式：为了将数字数据转换为物理信号进行传输，物理层需要采用一种编码方式。

常见的编码方式有不归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码等。

3. 调制方式：调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，常见的调制方式有振幅调制、频率调制和相位调制等。

4. 网卡：网卡是物理层与数据链路层之间的接口设备，负责将计算机中的数字数据转换为物理信号进行传输。

网卡通常包括一个物理接口和一个驱动程序。

5. 中继器：中继器是物理层中的信号放大器，用于增强信号的弱化程度并延长传输距离。

中继器通常用于有线传输介质。

6. 放大器：放大器是无线传输介质中的信号放大器，用于增强信号的弱化程度并延长传输距离。

物理层的信息传输格式和设备是计算机网络中非常重要的部分，它们直接影响着网络的传输速度、质量和安全性。

了解物理层的信息传输格式和设备，对于网络的优化和维护非常有帮助。