计算机网络基础（一）

什么是计算机网络

使用单一技术的自助计算机的互联集合
单体计算机的独立自主性
互联网络：计算机网络的互相联接
www world wide web : 万维网：是信息资源的网络资源、资源标识和传输协议三部分支撑www的运作

拓扑

信道的分布方式，常见的拓扑结构：总线型、星型、环型、树型和网型

拓扑图

协议

一系列规则和约定的规范性描述，它控制网络中的设备之间如何进行信息交换

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数字带宽

指在单位时间内流经的信息总量

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吞吐量

指实际的可测到的带宽
如：网络设备、传输的数据类型、网络拓扑、用户数量、用户计算机、服务器

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计算传输时间 T=S/BW T=S/P
如果ISDN带宽128Kbps传输1.44M软盘
OC-48带宽2.488Gbps传输10G硬盘
谁快？
T(pd)=1.44M/128Kbps=1.44*10的3次方*8/128=90s
T(hd)=10G*8/2.488Gbps=32.152s

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点到点端到端

• 各层工作独立， 层之间通过接口联系，降低协议工作的复杂程度
• 灵活性好，任何一层的改变不影响其它层
• 每层的技术可以不同，减少了实现的复杂度
• 易于维护，每层可以单独进行调试
• 便于标准化

分层原则

信宿机第n层收到的应与 信源机第n层发出的对象完全一致

典型分层模型

TCP/IP模型与OSI模型的对应

物理层的功能

提供透明的比特流传输
以0/1传输，从一个地方到另一个地方
不关心比特流里携带的信息

物理层四大特性

1. 机械特性
   指明接口所有接线器的形状、尺寸、引脚数和排列等，如RJ45水晶头
2. 电气特性
   指明在接口电缆的各条线上出现的电压范围
3. 功能特性
   指明某条线上出现的某一点评的电压表示何种意义
4. 规程特性
   指明对于不同功能的各种可能时间的出现顺序
   规程的概念类似于协议

物理层上数据的传输

信号（数据的电气或电磁表现）
模拟信号：对应时域的信号取值是连续的
数字信号：对应时域的信号取值是离散的
代表不同离散值的基本波形称为码元

信号在信道/传输介质上传输

信号在传输过程中，可以看成由很多不同频率的分量传输，因为高频分量的不等量衰减接收方收到的信号是衰减和变形（失真）的
一般来说，从0~fc这一段频段、振幅在传输过程中不会明显衰减，fc称为截止频率（单位：赫兹）
（一种物理特性，通常取决于介质材料的构成、厚度、长度等）

理想信道的最大传输速率

乃奎斯特定理：再无噪声的信道中，当贷款为B Hz，信号电平为V级

则：最大传输速率=2Blog2V（bps）

有一条4-KHz无噪信道，每秒采样8000次，每个采样16比特最大传输速率___kbps
8k*16bit = 128kbps

非理想信道的最大传输速率

在噪声 信道中，带宽为B Hz，信噪比为S/N

则：最大传输速率 = Blog2(1+S/N)（bps）

噪声为30db信噪比为1000

分贝值=10log10S/N（db）

引导性传输介质（有线传输介质）

铜线、同轴电缆、双绞线、光纤

非引导性传输介质（无线传输介质）

无线电、卫星、激光

同轴电缆

有中心导体、绝缘材料层、网状导体、外部绝缘层4层组成

同轴电缆

基带同轴电缆：50Ω，用于数字传输（屏蔽层为铜）
宽带同轴电缆：75Ω，用于模拟传输（屏蔽层为铝）

粗缆和细缆

粗缆：最大传输距离500米，两端安装终接器，以保证电缆屏蔽层接地
细缆：最大传输距离185米，两端安装BNC头，接在T型连接器两端

双绞线

由两根具有绝缘层的铜导线按照一定的密度，逆时针绞合而成
消除近端串扰 Crosstalk
绞距（扭距）：一般的绞距越小，则抵消效果越好，传输性能越好

分类

非屏蔽双绞线 UTP

非屏蔽双绞线

优点：成本低、尺寸小、易安装
缺点：易受干扰、传输距离性能受到绞距影响
数字带宽：10-100Mbps
成本：便宜
介质和连接器大小：小轻便
最大传输距离：100米（短）

屏蔽双绞线 STP

屏蔽双绞线

优点：抗EMI/RFI干扰
缺点：成本高
数字带宽：10-100Mbps
成本：比UTP贵
介质和连接器大小：中等偏大
最大传输距离：100米（短）

网屏式双绞线 ScTP

主要技术参数不变在成本和抗干扰之间折中
数字带宽：10-100Mbps
成本：介于UTP和STP之间
介质和连接器大小：中等
最大传输距离：100米（短）

使用UTP注意

568B：1.白橙 2.橙 3.白绿 4.蓝 5.白蓝 6.绿 7.白棕 8.棕
568A：1.白绿 2.绿 3.白橙 4.蓝 5.白蓝 6.橙 7.白棕 8.棕

直通线VS交叉线

同种设备之间用直通线，不同设备之间用交叉线
交叉线：一头儿568A一头儿568B
也可以理解为1和3交换，2和6交换

电力线

家具中，电源线无处不在 方便且恐怖

光纤

由极细的玻璃纤维构成，把光封闭期中沿轴向传播
优点：重量轻、损耗低、不受电磁干扰、传输频带宽，通信容量大
缺点：昂贵、易断裂

原理

当入射角>临界角发生全反射

单模	双模
单束光、纤芯细、高带宽、长距离	多束光 、纤芯粗、低带宽、距离短
以单一模式	以多个模式
运行波长850nm或1300nm	运行波长为1310nm或1550nm

光缆

双芯、4芯、12芯、24芯、144芯

陆地：地下一米
海底：近海岸沟里、深水底部

常用光纤规格

8.3/125um单模 62.5/125um多模

光纤断了怎么办

• 光纤连接器（光损失10%-20%）
• 机械拼接，特殊的套管夹紧（光损失10%）
• 熔合（几乎无损失）

相对于铜线特性

带宽高、距离远、损耗低、重量轻、端口设备价格高
无电磁干扰和射频干扰（EMI和RFI）、防窃听

怎样选择传输介质

传输速率、成本要求、周围环境
解之间的互相操作、相容性、最优的性价比