项目一 小型局域网组建.ppt
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2、扰(EMI)影响的程度,通常将这些线按一定的密度互相缠绕在一起。双绞线可传输模拟信号和数字信号。双绞线的价格在传输媒体中是最便宜的,并且安装简单,所以得到广泛的使用。在局域网中一般也采用双绞线作为传输媒体。双绞线可分为非屏蔽双绞线UTP(Unshielded Twisted Pair)和屏蔽双绞线STP(Shielded Twisted Pair)。,双绞线,STP与UTP,双绞线既可以用于音频传输,也可以用于数据传输。按双绞线的性能,目前广泛应用的有五个不同的等级,级别越高性能越好。由于UTP的成本低于STP,所以使用的更广泛。UTP可以分为六类:l类UTP:主要用于电话连接,通常不用于数据
3、传输。2类UTP:通常用在程控交换机和告警系统。ISDN和T1/E1数据传输也可以采用2类电缆,2类线的最高带宽为1MHz。3类UTP:又称为声音级电缆,是一类广泛安装的双绞线。3类UTP的阻抗为100欧姆,最高带宽为16MHz,适合于10Mbps双绞线以太网和4Mbps令牌环网的安装,也能运行16Mbps的令牌环网。,双绞线的分类,4类UTP:最大带宽为20MHz,其它特性与3类UTP完全一样,能更稳定的运行16Mbps令牌环网。5类UTP:又称为数据级电缆,质量最好。它的带宽为100MHz,能够运行100Mbps以太网和FDDI,5类UTP的阻抗为100欧姆。5类UTP目前已被广泛的应用。
4、6类UTP:是一种新型的电缆,最大带宽可以达到1000MHz,适用于低成本的高速以太网的骨干线路。,双绞线的分类,同轴电缆是由绕同一轴线的两个导体所组成,即内导体(铜芯导线)和外导体(屏蔽层),外导体的作用是屏蔽电磁干扰和辐射,两导体之间用绝缘材料隔离。同轴电缆具有较高的带宽和极好的抗干扰特性。同轴电缆的规格是指电缆粗细程度的度量,按射频级测量单位(RG)来度量,RG越高,铜芯导线越细,RG越低,铜芯导线越粗。,同轴电缆(Coaxial Cable),常用同轴电缆的型号和应用如下:阻抗为50欧姆的粗缆RG-8或RG-11,用于粗缆以太网;阻抗为50欧姆的细缆RG-58A/U或C/U,用于细缆以
5、太网;阻抗为75欧姆的电缆RG-59,用于有线电视CATV。,光纤是一种由石英玻璃纤维或塑料制成的,直径很细,能传导光信号的媒体。光纤由一束玻璃芯组成,它的外面包了一层折射率较低的反光材料,称为覆层。由于覆层的作用,在玻璃芯中传输的光信号几乎不会从覆层中折射出去。这样当光束进入光纤中的芯线后,可以减少光通过光缆时的损耗,并且在芯线边缘产生全反射,使光束曲折前进。,光导纤维(Fiber Optics),光缆中的光源可以是发光二极管LED或注入式激光二极管ILD,当光通过这些器件时发出光脉冲,光脉冲通过玻璃芯从而传递信息。在光缆的两端都要有一个装置来完成光信号和电信号的转换。光缆的优点是信号的损耗
6、小、频带宽、传输率高,从l00Mbps到l000Mbps,甚至更高,且不受外界电磁干扰。另外,由于它本身没有电磁辐射,所以它传输的信号不易被窃听,保密性能好。但是它的成本高并且连接技术比较复杂。光缆主要用于长距离的数据传输和网络的主干线。,光纤的特点,根据使用的光源和传输模式,光纤可分为多模光纤和单模光纤。多模光纤采用发光二极管产生可见光作为光源,定向性较差。当光纤芯线的直径比光波波长大很多时,由于光束进入芯线中的角度不同传播路径也不同,这时光束是以多种模式在芯线内不断反射而向前传播。多模光纤的传输距离一般在2km以内。单模光纤采用注人式激光二极管作为光源,激光的定向性强。单模光纤的芯线直径一
7、般为几个光波的波长,当激光束进人玻璃芯中的角度差别很小时,能以单一的模式无反射地沿轴向传播。,多模光纤和单模光纤,光纤的规格通常用玻璃芯与覆层的直径比值来表示,其中8.3/125的光纤只用于单模光纤。单模光纤的传输率较高,但比多模光纤更难制造,价格更高。,光纤的规格,根据距离的远近和对通信速率的要求,可以选用不同的有线介质。无线电微波通信在数据通信中占有重要地位。微波的频率范围为300MHz300GHz,但主要是使用240GHz的频率范围。微波在空间主要是直线传播。由于微波会穿透电离层而进入宇宙空间,因此它不像短波通信可以经电离层反射传播到地面上很远的地方。微波通信有两种主要的方式:即地面微波
8、接力通信和卫星通信。,无线电传输,在物理线路昂贵或地理条件不允许的情况下适用;通过地球表面的大气传播,易受到建筑物或天气的影响;两个地面站之间传送,距离为50-100 km;,地面微波接力,微波波段频率很高,其频段范围也很宽,因此其通信信道的容量很大。微波通信受外界干扰比较小,传输质量较高。与相同容量和长度的电缆载波通信比较,微波接力通信建设投资少,见效快。微波接力通信也存在如下的一些缺点:相邻站之间必须直视,不能有障碍物(”视距通信”)。有时一个天线发射出的信号也会分成几条略有差别的路径到达接收天线,因而造成失真。微波的传播有时也会受到恶劣气候的影响。与电缆通信系统比较,微波通信的隐蔽性和保
9、密性较差。对大量中继站的使用和维护要耗费一定的人力和物力。,微波接力的特点,优点:通信距离远,在电波覆盖范围内,任何一处都可以通信,且通信费用与通信距离无关。受陆地灾害影响小,可靠性高;易于实现广播通信和多址通信;缺点:通信费用高,延时较大;10GHZ以上衰减较大;易受太阳噪声的干扰;,C波段 4/6 GHz上行5.9256.425 GHz下行3.74.2 GHzKU波段 11/14 GHz上行1414.5 GHz下行11.712.2 GHz,卫星通信,从技术角度上讲,只要在地球赤道上空的同步轨道上,等距离地放置三颗相隔120度的卫星,就能基本上实现全球的通信。为了避免产生干扰,卫星之间的相隔
10、不能小于2度,因此,整个赤道上空只能放置180个同步卫星。一个典型的卫星通常拥有1220个转发器。每个转发器的频带宽度为36或72MHz。,地球同步卫星,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;,红外线和毫米波,常用传输媒体的比较,一实验目的1通过制作网线,让学生对网络传输介质有直观的认识。2学会制作五类双绞线的直通线和交叉线。二实验内容1学习LAN中网线连接的原则。2实际动手制作二条10/100M 五类双绞线的直通线和交叉线。3用电缆测试仪测试所做的网线是否合格。三实验设备 双绞线,RJ
11、45水晶头;双绞线压线钳、电缆测试仪、斜口钳(剪线钳)。四预备知识 传输介质,STP,UTP,传输距离。,实验:UTP网线制作与测试,568A/568B中双绞线色线位置,直通:网线两端的二对双绞线1-2脚和3-6脚直接对应。计算机与HUB相连,计算机与交换机相连,级联交换机。交叉:一端按568A标准制作,另一端按568B标准制作。计算机与计算机相连,计算机与路由器相连,路由器与路由器相连,级联交换机。,双绞线,直通线级联:一头接一台交换机的UPLINK端口,一头接另一台交换机的普通端口。交叉线级联:二头都接普通端口。,级联交换机,交换机的堆叠需要另安装堆叠模块。一台交换机为主交换机,其余为辅交
12、换机。主交换机的普通端口分别接到辅交换机的UPLINK端口。,堆叠交换机,理解协议的概念掌握TCP/IP协议了解OSI体系结构熟悉IP地址,二、网 络 协 议 配 置,这部分简要介绍一下TCP/IP的内部结构。TCP/IP协议组之所以流行,部分原因是因为它可以用在各种各样的信道和底层协议(例如T1和X.25、以太网以及RS-232串行接口)之上。确切地说,TCP/IP协议是一组包括TCP协议和IP协议,UDP(User Datagram Protocol)协议、ICMP(Internet Control Message Protocol)协议和其他一些协议的协议组。,TCP/IP协议,TCP/
13、IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为:应用层:应用程序间沟通的层,如简单电子邮件传输(SMTP)、文件传输协议(FTP)、网络远程访问协议(Telnet)等。传输层:在此层中,它提供了节点间的数据传送服务,如传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)等,TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中,这一层负责传送数据,并且确定数据已被送达并接收。,TCP/IP整体构架概述,互连网络层:负责提供基本的数据封包传送功能,让每一块数据包都能够到达目的主机(但不检查是否被正
14、确接收),如网际协议(IP)。网络接口层:对实际的网络媒体的管理,定义如何使用实际网络(如Ethernet、Serial Line等)来传送数据。,以下简单介绍TCP/IP中的协议都具备什么样的功能1 IP 网际协议IP是TCP/IP的心脏,也是网络层中最重要的协议。IP层接收由更低层(网络接口层例如以太网设备驱动程序)发来的数据包,并把该数据包发送到更高层-TCP或UDP层;相反,IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的,因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP数据包中含有发送它的主机的地址(源地址)和接收它的主机的地址(目的
15、地址)。,TCP/IP中的协议,2.TCP 如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包,那么IP将把它们向上传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查,同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认,所以未按照顺序收到的包可以被排序,而损坏的包可以被重传。TCP将它的信息送到更高层的应用程序,例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层,TCP层便将它们向下传送到IP层,设备驱动程序和物理介质,最后到接收方。面向连接的服务(例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP)需要高度的可靠性,所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP(发
16、送和接收域名数据库),但使用UDP传送有关单个主机的信息。,3.UDP UDP与TCP位于同一层,但对于数据包的顺序错误或重发。因此,UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务,UDP主要用于那些面向查询-应答的服务,例如NFS。相对于FTP或Telnet,这些服务需要交换的信息量较小。使用UDP的服务包括NTP(网落时间协议)和DNS(DNS也使用TCP)。欺骗UDP包比欺骗TCP包更容易,因为UDP没有建立初始化连接(也可以称为握手)(因为在两个系统间没有虚电路),也就是说,与UDP相关的服务面临着更大的危险。,4.ICMP ICMP与IP位于同一层,它被用来传送IP的的控制信息。它主
17、要是用来提供有关通向目的地址的路径信息。ICMP的Redirect信息通知主机通向其他系统的更准确的路径,而Unreachable信息则指出路径有问题。另外,如果路径不可用了,ICMP可以使TCP连接体面地终止。PING是最常用的基于ICMP的服务。,5.TCP和UDP的端口结构 TCP和UDP服务通常有一个客户/服务器的关系,例如,一个Telnet服务进程开始在系统上处于空闲状态,等待着连接。用户使用Telnet客户程序与服务进程建立一个连接。客户程序向服务进程写入信息,服务进程读出信息并发出响应,客户程序读出响应并向用户报告。因而,这个连接是双工的,可以用来进行读写。,两个系统间的多重Te
18、lnet连接是如何相互确认并协调一致呢?TCP或UDP连接唯一地使用每个信息中的如下四项进行确认:源IP地址 发送包的IP地址。目的IP地址 接收包的IP地址。源端口 源系统上的连接的端口。目的端口 目的系统上的连接的端口。端口是一个软件结构,被客户程序或服务进程用来发送和接收信息。一个端口对应一个16比特的数。服务进程通常使用一个固定的端口,例如,SMTP使用25、Xwindows使用6000。这些端口号是广为人知的,因为在建立与特定的主机或服务的连接时,需要这些地址和目的地址进行通讯。,TCP数据在IP数据报中的封装,TCP包首部,上图显示TCP首部的数据格式。如果不计任选字段,它通常是2
19、0个字节。每个TCP段都包含源端和目的端的端口号,用于寻找发端和收端应用进程。这两个值加上IP首部中的源端IP地址和目的端IP地址唯一确定一个TCP连接。有时,一个IP地址和一个端口号也称为一个插口(socket)。(包含客户IP地址、客户端口号、服务器IP地址和服务器端口号的四元组)可唯一确定互联网络中每个TCP连接的双方。序号用来标识从TCP发端向TCP收端发送的数据字节流,它表示在这个报文段中的的第一个数据字节。如果将字节流看作在两个应用程序间的单向流动,则TCP用序号对每个字节进行计数。序号是32bit的无符号数,序号到达2321后又从0开始。,当建立一个新的连接时,SYN标志变1。序
20、号字段包含由这个主机选择的该连接的初始序号ISN(InitialSequenceNumber)。该主机要发送数据的第一个字节序号为这个ISN加1,因为SYN标志消耗了一个序号(将在下章详细介绍如何建立和终止连接,届时我们将看到FIN标志也要占用一个序号)。既然每个传输的字节都被计数,确认序号包含发送确认的一端所期望收到的下一个序号。因此,确认序号应当是上次已成功收到数据字节序号加1。只有ACK标志(下面介绍)为1时确认序号字段才有效。,发送ACK无需任何代价,因为32bit的确认序号字段和ACK标志一样,总是TCP首部的一部分。因此,我们看到一旦一个连接建立起来,这个字段总是被设置,ACK标志
21、也总是被设置为1。TCP为应用层提供全双工服务。这意味数据能在两个方向上独立地进行传输。因此,连接的每一端必须保持每个方向上的传输数据序号。,TCP可以表述为一个没有选择确认或否认的滑动窗口协议(滑动窗口协议用于数据传输将在20.3节介绍)。我们说TCP缺少选择确认是因为TCP首部中的确认序号表示发方已成功收到字节,但还不包含确认序号所指的字节。当前还无法对数据流中选定的部分进行确认。例如,如果11024字节已经成功收到,下一报文段中包含序号从20493072的字节,收端并不能确认这个新的报文段。它所能做的就是发回一个确认序号为1025的ACK。它也无法对一个报文段进行否认。例如,如果收到包含
22、10252048字节的报文段,但它的检验和错,TCP接收端所能做的就是发回一个确认序号为1025的ACK。,首部长度给出首部中32bit字的数目。需要这个值是因为任选字段的长度是可变的。这个字段占4bit,因此TCP最多有60字节的首部。然而,没有任选字段,正常的长度是20字节。在TCP首部中有6个标志比特。它们中的多个可同时被设置为1。我们在这儿简单介绍它们的用法。URG紧急指针(urgentpointer)有效ACK确认序号有效。PSH接收方应该尽快将这个报文段交给应用层。RST重建连接。SYN同步序号用来发起一个连接。FIN发端完成发送任务。,TCP的流量控制由连接的每一端通过声明的窗口
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