局域网技术与组网工程(第2版)第1章局域网概述课件.pptx

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1、第一章 局域网概述,第一章 局域网概述,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,主要内容,1.1 局域网概述1.2 局域网组成1.3 局域网的分类1.4 局域网基础知识1.5 局域网新技术1.6 本章小结1.7 习题与实践,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,本章学习目标,了解局域网的概念、组成、分类及新技术熟悉局域网的参考模型、介质访问控制方 式和常用局域网协议掌握局域网常见传输介质的分类和特点,2022年9月24日2010，ZZTI All R

2、ight,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.1 局域网概述,局域网的研究工作开始于70年代，以1975年美国Xerox（施乐）公司推出的实验性以太网和1974年英国剑桥大学研制的剑桥环网为典型代表局域网产品真正投入实用是在80年代到了90年代，LAN已经渗透到各行各业,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.1 校园网解决方案案例-1.1.1 局域网的定义,按照IEEE的定义，“局域网络中的通信被限制在中等规模的地理范围内，例如一幢办公楼

3、，一座工厂或一所学校，能够使用具有中等或较高数据速率的物理信道，且具有较低的误码率，局域网络是专用的、由单一组织机构所利用。”,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.1 校园网解决方案案例-1.1.1 局域网的定义,局域网的主要特征：（1）局域网是限定区域的网络。这个区域是一个功能上相对独立、组织上相对封闭的空间，通常由某个组织单独拥有（2）局域网具有较高的数据传输速率。一般为10100Mbit/s，甚至到10Gbit/s。（3）误码率低。一般为10-810-11，最好可达10-12。（

4、4）局域网的线路是专用的。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.1 校园网解决方案案例-1.1.2 局域网的功能,局域网最主要的功能是提供资源共享和相互通信，它可提供以下几项主要服务。（1）资源共享。包括硬件资源共享、软件资源共享及数据库共享。（2）数据传送和电子邮件。（3）提高计算机系统的可靠性。（4）易于分布处理。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.2 局域网的组成,图1

5、-1 某高校网络拓扑图,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.2 局域网的组成,一般来说，局域网主要由网络服务器、用户工作站、通信设备（网卡、传输介质、网络互连设备）和网络软件系统等四个部分组成。1网络服务器网络服务器是局域网的核心，服务器用于向用户提供各种网络服务按在不同的体系结构中的应用，服务器可分为文件服务器、应用程序服务器、通信服务器等。一般情况下，服务器的硬件配置都非常高，包括多个高速CPU、多块大容量硬盘、以GB计的内存、冗余电源等。,2022年9月24日2010，ZZTI

6、All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.2 局域网的组成,2工作站用户一般通过工作站来访问网络的共享资源。工作站使用客户端软件与服务器建立连接，将用户的请求定向并传送到服务器。在局域网中，工作站可以由计算机担任，也可以由输入输出终端担任，对工作站性能的要求主要根据用户需求而定。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.2 局域网的组成,3通信设备 在局域网中，通信设备是进行数据通信和信息交换的物质基础，主要包括网卡、传输介质

7、和网络互连设备等。 网卡用于实现计算机和传输介质相互连接的接口 传输介质是网络通信的物质基础之一。目前局域网中常见的通信介质有双绞线、同轴电缆和光纤等。 局域网中常见的网络互连设备有集线器、交换机和路由器。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.2 局域网的组成,4网络软件系统 网络软件是计算机网络系统不可缺少的重要资源。 根据网络软件在网络系统中所起的作用不同，可以将其分为五类：协议软件、通信软件、管理软件、网络操作系统和网络应用软件等。,2022年9月24日2010，ZZTI All

8、 Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类-1.3.1 按局域网的规模分类,局域网按照其规模可以分为小型局域网、中型局域网和大型局域网三种。1小型局域网小型局域网主要是用来实现网内用户全部信息资源共享由于此类局域网联网计算机数量一般在20台50台之间每个站点与集线器或交换机之间的距离不超过100m在选用硬件方面，一般采用桌面交换机、所有计算机（包括服务器和PC机）选用10/100 Mb/s自适应网卡、所有的连线均采用UTP5类或超5类线。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日

9、,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类-1.3.1 按局域网的规模分类,图1-2 小型局域网,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类-1.3.1 按局域网的规模分类,2中型局域网中型局域网需要连接的计算机节点一般都在60台以上各节点之间的距离也较远，一般都会超过100m甚至更远企业办公环境对网络的性能要求较高，对网络的传输速度也有一定的要求，相对来讲企业往往有较多的资金投入，可以使用光纤介质来连接整个企业园区的主干网络，中型局域网

10、可以采用两层结构，即中心交换机层和供各个节点连入的桌面交换机层。中心服务器为了适应整体性能要求，采用千兆服务器网卡。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类-1.3.1 按局域网的规模分类,图1-3 中型局域网,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类-1.3.1 按局域网的规模分类,3大型局域网大型的企业局域网的覆盖范围极广，联网电脑数量达数百台甚至

11、上千台。建造大型局域网时需要考虑的因素很多，可分为总体局域网络的建设、部门局域网的组织、Internet的接入系统、远程广域网的实施等几个部分。需要大型局域网的企业一般都把高性能的网络通信作为性能需求的第一位，这种大型局域网应该采用千兆以太网，中心交换机可选用企业级高密度中心交换机。适宜采用两层结构或者三层结构。大型局域网技术复杂程度高，构造复杂，技术问题多，如高性能网络主干、冗余连接、多层交换等，需要技术水平很高的专业技术人员来设计和实施。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局

12、域网的分类-1.3.1 按局域网的规模分类,图1-4 大型局域网,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类-1.3.2 按传输介质分类,1. 局域网的传输介质（1）双绞线（Twisted Pair Cable）价格较为低廉、连接可靠、维护简单，可提供高达1Gbit/s10Gbit/s的传输带宽，可以传输数据、语音和多媒体。 双绞线一般由两根22、24或26号（直径分别为0.63mm、0.5mm、0.4mm，具体可以查看美国线缆规格American Wire Gauge）绝缘

13、铜导线相互缠绕而成。 实际工程中，一般把4对双绞线一起包在一个绝缘电缆套管里，形成双绞线电缆。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类-1.3.2 按传输介质分类,1. 局域网的传输介质（1）双绞线（Twisted Pair Cable） 双绞线分类： 非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线,图1-5 UTP双绞线,图1-6 屏蔽双绞线,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3

14、局域网的分类-1.3.2 按传输介质分类,1. 局域网的传输介质（1）双绞线 双绞线分类： 超五类、六类和七类双绞线 根据电缆电气性能的不同，可以将双绞线分为7类。除了传统的语音系统仍然使用三类双绞线以外，网络布线目前的主流产品为超五类和六类非屏蔽双绞线。超五类（Enhanced Category 5，简称5e）双绞线是在对原有五类双绞线部分性能加以改善后的电缆，不少性能参数都有所提高。超五类双绞线采用4个绕对和一条拉绳，线对的颜色与五类线完全相同，分别为橙白、橙、绿白、绿、蓝白、蓝、棕白和棕。六类（Category 6）非屏蔽双绞线的各项参数都有较大提高，带宽也扩展至250MHz或更高。六类

15、线在外形上和结构上与五类线或超五类线都有一定的差别，不仅增加了绝缘的十字骨架，将双绞线的四对线分别置于十字骨架的四个凹槽内，而且电缆的直径也更粗。七类双绞线要实现全双工10 Gbps速率传输，所以只能采用屏蔽双绞线，而没有非屏蔽的七类双绞线。七类线通常被应用于高安全性和高带宽的网络环境。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类-1.3.2 按传输介质分类,1. 局域网的传输介质（1）双绞线,图1-7 双绞线的总结,2022年9月24日2010，ZZTI All Right

16、,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类-1.3.2 按传输介质分类,1. 局域网的传输介质（2）光纤随着光纤和光纤设备价格的不断下降，光纤被越来越多地应用于局域网布线光纤链路带宽高、传输距离长不仅应用于楼宇之间的布线，还被广泛应用于服务器机房的布线，以实现中心交换机与骨干交换机，以及中心交换机与服务器之间的高速连接,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类-1.3.2 按传输介质分类,1. 局域网的传输介质（

17、2）光纤 单模和多模光纤根据光纤传输模式的不同，光纤分为单模光纤和多模光纤两种。多模光纤的芯径粗，直径大约为1550um，粗细与人的头发大致相当。多模光纤的芯一般为50um、62.5um和100um，包层分别为125um、125um和140um。单模光纤的纤芯则相应较细，直径大约只有410um。常用单模光纤的芯一般为8.310um，包层均为125um。EIA/TIA-568A和ISO/IECIS11801推荐使用62.5/125um多模光纤、50/125um多模光纤和8.3/125um单模光纤。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZ

18、TI All Right Reserved,1.3 局域网的分类-1.3.2 按传输介质分类,1. 局域网的传输介质（2）光纤 光缆光缆，是以一根或多根光纤或光纤束制成符合光学、机械和环境特性的结构。它由缆芯、护层、加强芯组成。目前工程中常用的光缆有下面几种类别：室（野）外光缆用于室外直埋、管道、架空及水底敷设的光缆。室（局）内光缆-用于室内布放的光缆。软光缆-具有优良的曲绕性能的可移动光缆。设备内光缆-用于设备类布放的光缆。海底光缆-用于跨海洋敷设的光缆。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserv

19、ed,1.3 局域网的分类-1.3.2 按传输介质分类,1. 局域网的传输介质（2）光纤 光纤连接器光纤连接器是用于连接两根光纤或光缆形成连续光通路的可以重复使用的无源器件，广泛应用在光纤传输线路、光纤配线架和光纤测试仪器仪表中。分类按传输介质的不同，可分为单模光纤连接器和多模光纤连接器；按连接器的插针端面可分为球面的PC（Physical Contact）或UPC（Ultra Physical Contact），以及端面为倾斜的球面的APC（Angled Physical Contact）；按光纤的芯数分为单芯连接器和多芯连接器；按结构的不同分为FC（Ferrule Connector）、S

20、C（Subscriber Connector）、ST（Straight Tip）、MU（Miniature Unit Coupling）、LC（Lucent Connector）、MT-RJ（MT Register Jack）等各种类型。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类-1.3.2 按传输介质分类,1. 局域网的传输介质（2）光纤,图1-8 光纤的总结,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All

21、Right Reserved,1.3 局域网的分类-1.3.2 按传输介质分类,1. 局域网的传输介质（3）同轴电缆（Coaxial Cable）同轴电缆从用途上分可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆（即网络同轴电缆和视频同轴电缆）同轴电缆根据其直径大小可以分为：粗同轴电缆与细同轴电缆。粗缆适用于比较大型的局部网络，总体造价高细缆安装则比较简单，造价低，但容易产生不良的隐患无论是粗缆还是细缆均为总线拓扑结构，即一根缆上接多部机器，故障的诊断和修复都很麻烦，因此，被非屏蔽双绞线或光缆取代。同轴电缆的优点是可以在相对长的无中继器的线路上支持高带宽通信，而其缺点是体积大、不能承受缠结、压力和严重的弯曲、

22、成本高，因此在现在的局域网环境中，基本已被基于双绞线的以太网物理层规范所取代。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类-1.3.2 按传输介质分类,1. 局域网的传输介质（3）同轴电缆,图1-9 同轴电缆的总结,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类-1.3.2 按传输介质分类,1. 局域网的传输介质（4） 无线传输介质 无线传输介质都不需要架设或铺

23、埋电缆或光纤，而是通过大气传输，目前有三种技术：微波、红外线和激光。 微波：微波通信是在对流层视线距离范围内利用无线电波进行传输的一种通信方式，频率范围为2GHz40GHz 红外线和激光；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。红外通信和激光通信把要传输的信号分别转换为红外光信号和激光信号，直接在空间传播。 卫星通信：卫星通信是以人造卫星为微波中继站，它是微波通信的特殊形式。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类-1.3.2 按传输介质分类

24、,2. 局域网按传输介质分类（1）有线网络 指采用同轴电缆、双绞线、光纤等有线介质来连接的计算机网络。采用双绞线联网是目前最常见的联网方式。它价格便宜，安装方便，但易受干扰，传输率较低，传输距离比同轴电缆要短。光纤网采用光导纤维作为传输介质，传输距离长，传输率高，抗干扰性强，现在正在迅速发展。（2）无线网络（WLAN，Wireless Local Area Network） 无线网络指采用微波、红外线、无线电等电磁波代替传统的电缆作为传输介质，提供传统有线网络功能的网络。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right

25、 Reserved,1.3 局域网的分类-1.3.2 按传输介质分类,2. 局域网按传输介质分类,图1-10 无线网络示意图,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类- 1.3.3 按拓扑结构分类,1总线型拓扑结构 总线型结构是指各工作站和服务器均连接在一条总线上，各工作站地位平等，公用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散，又称广播式计算机网络。各节点在接收信息时都进行地址检查，看是否与自己的工作站地址相符，相符则接收网上的信息。,

26、2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类- 1.3.3 按拓扑结构分类,1总线型拓扑结构 总线型拓扑结构的网络具有如下特点：（1）组网费用低（2）网络用户扩展灵活（3）维护较容易（4）扩展性较差（5）传输效率低,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类- 1.3.3 按拓扑结构分类,2星型拓扑结构 星型结构是指网络中的各工作站节点设备通过一个网络集中设备

27、（如集线器或者交换机）连接在一起，各节点呈星状分布而得名。这种结构是目前在局域网中应用的最为普遍的一种，星型网络几乎是Ethernet（以太网）网络专用，这类网络目前用的最多的传输介质是双绞线，如常见的五类线、超五类双绞线等。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类- 1.3.3 按拓扑结构分类,2星型拓扑结构 这种拓扑结构网络的基本特点主要有如下几点：（1）容易实现。（2）节点扩展、移动方便。（3）维护容易。（4）采用广播信息传送方式。（5）网络传输数据快。,2022年

28、9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类- 1.3.3 按拓扑结构分类,3环型拓扑结构 环型结构由网络中若干节点通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环，这种结构使公共传输电缆组成环型连接，数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输。这种结构的网络形式主要应用于令牌网中，通常把这类网络称之为“令牌环网”（Token ring network）。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,

29、1.3 局域网的分类- 1.3.3 按拓扑结构分类,3环型拓扑结构 这种拓扑结构的网络主要有如下几个特点：（1）这种网络结构一般仅适用于IEEE 802.5的令牌网。（2）这种网络实现非常简单，投资小。（3）传输速度较快。（4）维护困难。（5）扩展性能差。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类- 1.3.3 按拓扑结构分类,4混合型拓扑结构 所谓的混合型网络结构，通常是指星型网络与总线型网络这两种网络结构在一个网络中的混合使用。因为星型网络和总线型网络都有各自不同的优缺

30、点，如果把它们混合在一个网络中应用，则可在缺点上相互弥补。 这种网络拓扑结构主要用于较大型的局域网中，,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类- 1.3.4 按管理模式分类,1对等局域网（Peer To Peer LAN） 对等网络是把联网的计算机组成工作组，并且连入网内的各计算机的地位是平等的，没有服务器，也没有提供像以服务器为中心的网络那样的安全恃性，用户只能简单地通过网络在独立的同级系统间共享资源。仅由客户端操作系统构件的网络均为对等网络。,2022年9月24日20

31、10，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类- 1.3.4 按管理模式分类,2客户/服务器局域网（Client/Server LAN） 如果网络所连接的计算机较多，要考虑在网络中专门设置一台或多台服务器，用于控制和管理网络，或建立特殊的应用一个计算机来存储和管理需要共享的资源，这种网络称为客户机/服务器局域网，简称C/S网络。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类- 1.3.5

32、 按数据传输方式分类,1以太网（Ethernet）（1）以太网 执行IEEE802.3标准，数据传输方式为CDMA/CD。可使用光纤、双绞线、细缆和粗缆作为传输介质。（2）快速以太网 IEEE802.3u 100BASET快速以太网标准（Fast Ethernet；FE）（3）千兆以太网 主流网络技术。千兆以太网的技术标准有1000BASE-SX、1000BASE-LX、1000BASE-CX、1000BASE-T等（4）万兆以太网 以太网世界的最新技术。仍然保留了以太网帧结构。通过不同的编码方式或波分复用提供10Gbps传输速度。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,

33、2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类- 1.3.5 按数据传输方式分类,2ATM（ Asynchronous Transfer Mode ）异步传输模式 ATM是专门为电信ISDN（综合业务数据网）开发的一门关键技术 ATM是以“信元”（Cell）为基础的一种分组交换和复用技术。 ATM的主要优点是高带宽、有保证的服务质量和可扩展的、能提供所有速度与应用的拓扑结构 ATM通常需要使用光纤作为传输介质，并且ATM交换机的价格也较为昂贵，因此，目前主要用于网络主干，而非用于实现到桌面的连接。,2022年9月24日2010，ZZTI

34、All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.3 局域网的分类- 1.3.5 按数据传输方式分类,3FDDI（Fiber Distributed Data Interface）光纤分布式数据接口80年代中期发展起来一项局域网技术，它提供的高速数据通信能力要高于当时的以太网（10Mbps）和令牌网（4或16Mbps）的能力FDDI标准由ANSI X3T9.5标准委员会制订，为繁忙网络上的高容量输入输出提供了一种访问方法FDDI网络的主要缺点是价格与“快速以太网”相比贵许多，且因为它只支持光缆和5类电缆，使用环境受到限制、从以太网升级更是

35、面临大量移植问题，所以在目前FDDI技术并没有得到充分的认可和广泛的应用,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.4 局域网基础知识- 1.4.1 数据通信基本概念,1. 编码与调制由于传输介质及其格式的限制，通信双方的信号不能直接进行传送，必须通过一定的方式处理之后，使之能够适合传输媒体特性，才能够正确无误地传送到目的地。目前存在的传输通道主要有模拟信道和数字信道两种，其中模拟信道一般只用于传输模拟信号，而数字信道一般只用于传输数字信号。需要先对传输的数据进行转换，转换为信道能传送的数据

36、类型，即模拟信号与数字信号的转换，这是编码与调制的主要内容。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.4 局域网基础知识- 1.4.1 数据通信基本概念,1. 编码与调制（1）模拟信号使用模拟信道传送 有时候模拟数据可以在模拟信道上直接传送，但在网络数据传送中这并不常用，人们仍然会将模拟数据调制出来，然后再通过模拟信道发送。调制的目的是将模拟信号调制到高频载波信号上以便于远距离传输。 目前，存在的调制方式主要有调幅（Amplitude Modulation，AM）、调频（Frequency

37、 Modulation，FM）及调相（Phase Modulation，PM）。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.4 局域网基础知识- 1.4.1 数据通信基本概念,1. 编码与调制（2）模拟信号使用数字信道传送 使模拟信号在数字信道上传送，首先要将模拟信号转换为数字信号，这个转换的过程就是数字化的过程，数字化的过程主要包括采用和量化两步。 常见的将模拟信号编码到数字信道传送的方法主要有：脉冲幅度调制（Pulse Amplitude Modulation，PAM）、脉冲编码调制（P

38、ulse Code Modulation，PCM）、差分脉冲编码调制（Differential PCM，DPCM）和增量脉码调制方式（Delta Modulation，DM）。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.4 局域网基础知识- 1.4.1 数据通信基本概念,1. 编码与调制（3）数字信号使用模拟信道传送 将数字信号使用模拟信道传送的过程是一个调制的过程，它是一个将数字信号（二进制0或1）表示的数字数据来改变模拟信号特征的过程，即将二进制数据调制到模拟信号上来的过程。 有3种将数

39、字数据调制到模拟信号的机制：幅移键控法（Amplitude-Shift Keying，ASK）、频移键控法（Frequency-Shift Keying，FSK）以及相移键控法（Phase-Shift Keying，PSK）。 另外，还有一种将振幅和相位变化结合起来的机制叫正交调幅（Quadrature Amplitude Modulation，QAM）。其中正交调幅的效率最高，也是现在所有的调制解调器中经常采用的技术。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.4 局域网基础知识- 1.4

40、.1 数据通信基本概念,1. 编码与调制（4）数字信号使用数字信道传送 常见的数据编码方式主要有不归零码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码和4B/5B四种。 不归零码（NRZ，Non-Return to Zero）：二进制数字0、1分别用两种电平来表示，常用-5V表示1，+5V表示0。 曼彻斯特编码（Manchester Code）：用电压的变化表示0和1，规定在每个码元的中间发生跳变。高低的跳变代表0，低高的跳变代表1（注意：某种教程中关于此部分内容有相反的描述，也是正确的）。每个码元中间都要发生跳变，接收端可将此变化提取出来，作为同步信号。,2022年9月24日2010，ZZTI All R

41、ight,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.4 局域网基础知识- 1.4.1 数据通信基本概念,1. 编码与调制（4）数字信号使用数字信道传送 差分曼彻斯特编码：每个码元的中间仍要发生跳变，用码元开始处有无跳变来表示0和1。有跳变代表0，无跳变代表1 4B/5B编码：在IEEE 802.9a等时以太网标准中的4B/5B编码方案，因其效率高和容易实现而被采用。这种编码的特点是将欲发送的数据流每4bit作为一个组，然后按照4B/5B编码规则将其转换成相应5bit码。5bit码共有32种组合，但只采用其中的16种对应4bit码的16种，其他的16种

42、或者未用或者用作控制码，以表示帧的开始和结束、光纤线路的状态（静止、空闲、暂停）等。8B/10B编码与4B/5B的概念类似，例如在千兆以太网中就采用了8B/10B的编码方式。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.4 局域网基础知识- 1.4.1 数据通信基本概念,2. 数据通信过程中涉及的主要技术问题（1）数据传输方式 并行传输与串行传输 并行传输是将数据以成组的方式在两条以上的并行信道上同时传输。 串行传输是数据流以串行方式在一条信道上传输。 同步传输与异步传输 异步传输以字节为独立

43、的传输单位，字节之间的时间间隔不是固定的，接收端仅在每个字节的起始处对字节内的比特实现同步。 同步传输以数据帧为传输单位。数据帧的第一部分包含一组同步字符，用于通知接收方一个帧已经到达，但它同时还能确保接收方的采样速度和比特的到达速度保持一致，使收发双方进入同步。帧的最后一部分是一个帧结束标记。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.4 局域网基础知识- 1.4.1 数据通信基本概念,2. 数据通信过程中涉及的主要技术问题（1）数据传输方式 单工、半双工和全双工数据传输 单工数据传输是两

44、数据站之间只能沿一个指定的方向进行数据传输。 半双工数据传输是两数据站之间可以在两个方向上进行数据传输，但必须交替进行。 全双工数据传输是在两数据站之间，可以在两个方向上同时进行传输。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.4 局域网基础知识- 1.4.1 数据通信基本概念,2. 数据通信过程中涉及的主要技术问题（2）数据交换技术 数据交换技术（data switching techniques），是在两个或多个数据终端设备（DTE）之间建立数据通信的暂时互连通路的各种技术。 数据交换技

45、术主要是电路交换、分组交换和报文交换。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.4 局域网基础知识- 1.4.1 数据通信基本概念,2. 数据通信过程中涉及的主要技术问题（3）差错控制技术 前向纠错（FEC）： 在FEC方式中，接收端不但能发现差错，而且能确定二进制码元发生错误的位置，从而加以纠正。 FEC方式使用纠错码，不需要反向信道来传递请示重发的信息，发送端也就不需要数据缓冲区。 但编码效率低，纠错设备也比较复杂。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022

46、年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.4 局域网基础知识- 1.4.1 数据通信基本概念,2. 数据通信过程中涉及的主要技术问题（3）差错控制技术 检错重发（ARQ） 在ARQ方式中，接收端检测出有差错时，就设法通知发送端重发，直到正确的码字收到为止。 ARQ方式使用检错码，但必须有双向信道才可能将差错信息反馈到发送端。 发送方要设置数据缓冲区，用以存放已发出的数据以便于重发出错的数据。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.4 局域网基础知识-

47、1.4.1 数据通信基本概念,2. 数据通信过程中涉及的主要技术问题（3）差错控制技术 混合纠错（HEC） 混合纠错方式是ARQ和FEC的结合。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.4 局域网基础知识- 1.4.2 IEEE802参考模型及网络协议,美国IEEE（Institute of Electrical and Electronic Engineers，美国电气与电子工程师协会）于1980年2月专门成立了局域网课题研究组，对局域网制定了美国国家标准，并把它提交国际标准化组织作为国

48、际标准的草案，1984年3月得到ISO的采纳。IEEE802是主要的局域网标准。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.4 局域网基础知识- 1.4.2 IEEE802参考模型及网络协议,1. IEEE802参考模型与OSI参考模型 IEEE802标准包括局域网参考模型与各层协议，其所描述的局域网参考模型与OSI七层参考模型的对比如图所示。IEEE主要对第一、二两层制定了规程， 局域网的绝大多数高层功能与OSI参考模型是一致的。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right

49、,2022年12月17日,2010，ZZTI All Right Reserved,1.4 局域网基础知识- 1.4.2 IEEE802参考模型及网络协议,1. IEEE802参考模型与OSI参考模型局域网的物理层负责物理连接和在媒体上传输比特流，其主要任务是描述传输媒体接口的一些特性。在局域网中，数据链路层的主要作用是通过一些数据链路层协议，在不太可靠的传输信道上实现可靠的数据传输，负责帧的传送与控制。在IEEE802局域网参考模型中没有网络层，但将网络层的服务访问点SAP设在LLC子层与高层协议的交界面上。,2022年9月24日2010，ZZTI All Right,2022年12月17日

50、,2010，ZZTI All Right Reserved,1.4 局域网基础知识- 1.4.2 IEEE802参考模型及网络协议,2. IEEE 802标准（1）IEEE802.1：综述和体系结构（IEEE802.1（A），它除了定义IEEE802标准和OSI参考模型高层的接口外，还解决寻址、网际互连和网络管理等方面的问题（IEEE802.1（B）。（2）IEEE802.2：逻辑链路控制，定义LLC子层为网络层提供的服务。对于所有的MAC规范，LLC是共同的。（3）IEEE802.3：定义了CSMA/CD总线介质访问控制子层和物理层规范。在物理层定义了4种不同介质的10Mb/s的以太网规范，