第二讲OSI参考模型(传输介质)

第二讲传输介质2.1双绞线（TP，TwistedPairwire）双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,可降低信号干扰的程度,每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。双绞线一般由两根22～26号绝缘铜导线相互缠绕而成。如果把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中便成了双绞线电缆。双绞线分UTP非屏蔽双绞线和STP屏蔽双绞线1类双绞线（Cat1）：2类双绞线（Cat2）：3类双绞线（Cat3）：5类双绞线（Cat5）：有UTP和STP两种形式。由4对（8根）线组成，该类电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,传输频率为100MHz,用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100base-T和10base-T网络，这是最常用的以太网电缆。超5类双绞线（EnhancedCat5）：又叫增强型5类双绞线。它是将现在的五类非屏蔽双绞线的性能加以改善，不少性能指标都有很大改善，例如：近端串扰(NEXT)，衰减串扰比(ACR)等，能达到167Mbps的传输速率。可用于千兆以太网中的1000BASE-T的组网。6类双绞线（Cat6）：它是一个新级别的电缆，除了各项性能指标有较大提高之外，其带宽会扩展至200MHz以上。它提供2倍于超五类的带宽,可用千兆以太网中的1000BASE-TX的组网。由4对线（8根）组成，有非屏蔽、单屏蔽、双屏蔽三种。其中双屏蔽除了有一层箔绝缘体屏蔽所有电线对（8根）外，另外还有一层箔绝缘体屏蔽每一对绞线（2根）。六类非屏蔽双绞线虽然价格较高，但由于与超五类布线系统具有非常好的兼容性所以正慢慢成为综合布线的新宠。7类屏蔽双绞线由于是一种全新的布线系统，虽然性能优异，但由于价格昂贵。施工复杂且可选择的产品较少，因此很少在布线工程中采用。双绞线的性能指标：1、衰减(Attenuation)2、近端串扰3、直流电阻4、特性阻抗5、衰减串扰比(ACR)可以在双绞线上看到一些字符，这些字符包括以下一些信息：1、双绞线的生产商和产品号码2、双绞线类型3、NEC/UL防火测试和级别4、CSA防火测试5、长度标志6、生产日期可以在双绞线上看到一些字符，这些字符包括以下一些信息：其中的含义分别是：AMPNETCONNECT：指的是该双绞线的生产商。CATEGORY5eCABLE：指该双绞线通过UL测试，达到超5类标准。E1380341300：代表其产品号。24AWG：说明这条双绞线是24AWG电线的线对所构成。铜电缆的直径通常用AWG(AmericanWireGauge)单位来衡量。通常AWG数值越小，电线直径越大。我们通常使用的双绞线均是24AWG。CM/MP（UL）、CMG/MPG(UL)VERIFIED：表示该双绞线的类型且该双绞线满足UL(UnderwritersLaboratoriesInc.保险业者实验室)的标准要求。00196930FT：双绞线的长度点，FT为英尺缩写。0245：是指制造厂的生产日期，这里是2002年45周。双绞线与RJ-45头的连接T586A标准由左到右为：1白绿2绿3白橙4蓝5白蓝6橙7白棕8棕1T586B标准由左到右为：1白橙2橙3白绿4蓝5白蓝6绿7白棕8棕不管是T586A还是T586B，只要双绞线的两端按同一个标准做出来的网线，就称为采用平行接法做的网线，也叫直连线（straightthroughcable）。若在双绞线的一端用T586A标准，另一端用T586B标准，这种做法称为交叉接法，又称交叉线（crossovercable）。交叉线一般用在两个网卡之间的连接、两个交换机或集线器端口的连接上（Up-Link与另一个设备的普通端口连接除外）2.2同轴电缆同轴电缆（CoaxialCable）从外向内由护套、金属屏蔽层、绝缘层和铜芯导体组成。金属屏蔽层一方面防止信号的衰减，另一方面可防止外界磁场干扰中心导体上的信号。同轴电缆的这种结构，使它具有高带宽和极好的噪声抑制特性。同轴电缆的带宽取决于电缆长度。1km的电缆可以达到1Gb/s~2Gb/s的数据传输速率。还可以使用更长的电缆，但是传输率要降低或使用中间放大器。宽带同轴电缆：家庭里用于有线电视信号传输的这种同轴电缆就是宽带同轴电缆，这种电缆的阻抗是75欧姆，采用的是频分复用技术，用于传输模拟信号。基带同轴电缆：计算机通信采用的同轴电缆被称为基带同轴电缆，这种电缆的阻抗是50欧姆，用于传输数字信号，像10BASE-5、10BASE-2中的传输介质都属于基带同轴电缆。2.3光纤光纤通常由纤芯、包层、护套组成,纤芯通常由石英玻璃制成，由于光纤是利用光传输信号，因而在纤芯外面包围着一层折射率低的玻璃封套，以确保光在纤芯内传播而不会透射到外面去。光纤的类型由模材料(玻璃或塑料纤维)及芯和外层尺寸决定,芯的尺寸大小决定光的传输质量。常用光纤有以下几类：1、8.3μm芯、125μm外层、单模。2、62.5μm芯、125μm外层、多模。3、50μm芯、125μm外层、多模。4、100μm芯、140μm外层、多模。1根据传输模数分类按传输模数分单模光纤(SMF：SingleModeFiber)和多模光纤(MMF：MultiModeFiber)2根据折射率分布分类按折射率分光纤可分为跳变式光纤(阶跃式光纤)和渐变式光纤光纤有三种连接方式：1、模块式连接光纤连接器按连接类型可分为FC型、ST型、SC型、LC型、MU型，按端面类型可分为PC型、UPC型、APC型。2、机械结合3、熔接熔接是用高压电弧放电的方法将连接光纤的连接点熔化并连接在一起。其主要特点是连接衰减在所有的连接方法中最低。光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输媒体的通信方式,起主导作用的是光源、光纤、光发送机和光接收机。光源是光波产生的来源，有两种光源被用作信号源：发光二极管LED(Light-EmittingDiode)和半导体激光ILD(InjectionLaserDiode)光纤是传输光波的通信介质。光发送机的功能是产生光束,将电信号转变成光信号,再把光信号导入光纤。2光接收机的功能负责接收从光纤上传输的光信号,并将光信号转变成电信号,经解码后再作相应处理。光缆是由一捆光纤组成，但有些光缆中除光纤外还加有钢丝、钢带、钢管等护铠，以增加光缆的强度和韧性，防止光缆在拐弯、架空、地埋、穿越水底时折断。常见的光缆有：单芯互联光缆、双芯互联光缆、分布式光缆、分散式光缆室外光缆4～12芯铠装型与全绝缘类型室外光缆24～144芯铠装类型与全绝缘类型单管全绝缘型室内/室外光缆2.4网络接口卡（网卡NIC）网络接口卡(NICNetworkInterfaceCard)也叫网卡或网络适配器，是计算机与网络的实体连接器件，控制计算机与线缆之间数据的流动，并将计算机总线上的并行数据重构为串行方式传到网络上。MAC地址是Ethernet网卡上带的地址，为48位长。每个Ethernet网卡厂家必须向IEEE组织申请一组MAC地址，在生产网卡时编程于网卡上的串行EPROM中。MAC地址的查询命令：打开命令窗口：Ipconfig/all课堂小结双绞线、同轴电缆和光缆是最主要的有线传输介质。在局域网短距离传输中尤其是从交换机或集线器到桌面的连接中，超五类双绞线和六类双绞线是我们的主角。常见的超五类双绞线由8根铜线4个线对组成。在100米的距离内，超五类双绞线应该能够通过千兆以太网1000Base-T标准的测试。T586B标准和T186A标准的接线顺序是应该牢记的。双绞线跳线有直连线和交叉线之分，这在过去老设备的连接中非常重要的，现在新生产出来的设备的网络物理连接端口绝大多数都具有自动MDI/MDI-X功能，即具有自动识别线序的功能，因此使用交叉线或直连线连接都行。同轴电缆在现在的局域网布线中一般不用了，只是在极少数的特殊设备的连接中还偶尔使用。75Ω的同轴电缆在有线电视入户的布线中还广泛使用。光缆中的光纤分为多模光纤和单模光纤，在局域网中用于数百米距离的连接往往使用多模光纤，长距离传输尤其是在城域网和广域网的连接中都使用单模光纤。光缆的规格种类很多，有相应的手册和专著可以参考，常见的规格应该熟记。光纤与设备的连接有特制的光纤连接器负责连接，光纤连接器俗称光纤接头。光纤传输的两端有光收发器，光发送器中有激光器或发光二极管，光接收器中有光电二极管作为光检测器件。网卡实际上是计算机或服务器与网络的软硬件接口，现在网卡的集成度很高，绝大多数网卡都是单芯片网卡，也有很多网卡集成在计算机或服务器的主板上了。目前在局域网中使用的绝大多是以太网卡，我们通常根据网卡的总线类型，传输速度和接口类型对网卡进行分类。3第三讲网络硬件设备一、中继器中继器（RPrepeater）是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转转接工作。中继器是最简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，对接收到的弱信号进行分离，并再生放大以保持与原数据相同，以此来延长网络的长度。（OSI第一层）中继器是工作于OSI/RM物理层的网络连接设备，要求每个网络在数据链路层以上具有相同的协议（即相同网络的连接）。计算机网络的覆盖范围会因为所使用的传输介质的限制，信号传输到一定距离就会因衰减而变得很弱以致于接收设备无法识别出该信号，为了扩大信号的传输距离，在网段间可以使用中继器设备，它接收网上的所有信号（包括CSMA/CD碰撞信号）并将其放大、再生，然后发送出去，从而扩展网络跨距。中继器虽然延伸了网络，但从网络层看仍然是一个网络，因此常被看成是网段的连接设备而不是网络互连设备。使用中继器时要遵守5－4－3规则，中继器不仅起到扩展计算机网络的作用，还能将不同传输介质的网络连接在一起，如同轴电缆和光纤。注意：双绞线（10Base=T）以太网技术可归结为5-4-3-2-1规则：5：允许5个网段，每网段最大长度100米。4：在同一信道上允许连接4个中继器或集线器。3：在其中的三个网段上可以增加节点。2：在另外两个网段上，除做中继器链路外，不能接任何节点。1：上述将组建一个大型的冲突域，最大站点数1024，网络直径达2500米。优点：价格低廉、使用简单、效率高。缺点：不能均衡及阻止“广播风暴”（由于中继器与连接的网段属于同一广播网）、无法进行包过虑广播风暴：是指过多的广播数据包占用了网络带宽的所有容量，使网络的性能变得非常差。二、集线器集线器的英文名称就是我们通常见到的“HUB”，英文“HUB”是“中心”意思，在网络连接中集线器就处在拓扑结构星型接法的中心上。集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。它工作于OSI参考模型第二层，即“数据链路层”。2.7网桥透明网桥的原理2.8交换机交换机拥有一条很高带宽的背板总线和内部交换矩阵。交换机所有的端口都挂接在这条背板总线上。控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的MAC地址（网卡的硬件地址）对照表以确定目的MAC的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵直接将数据包迅速传送到目的节点，而不是广播到所有节点，目的MAC若不存在才广播到所有的端口，所以交换机实现了网络内的点到点通信。交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机对于4因第一次发送到目的地址不成功的数据包会再次对所有节点同时发送，企图找到这个目的MAC地址，找到后就会把这个地址重新加入到自己的MAC地址列表中，这样下次再发送到这个节点时就不会发错。交换机的这种功能就称之为“MAC地址学习”功能。（1、详细的“MAC地址学习”功能见word文档2、IP地址和MAC地址的区别？）第二层交换机第二层交换机工作在OSI／RM开放体系模型的第二层－－数据链路层。第二层交换机依赖于链路层中的信息（如MAC地址）完成不同端口数据间的线速交换，主要功能包括物理编址、错误校验、帧序列以及数据流控制。第三层交换机是指带有有部分路由功能的交换机