第2章网络通信介质及通信设备

计算机网络技术基础第2章网络通信介质及通信设备本章内容网络通信介质（同轴电缆双绞线光纤红外线传输微波通信）网络通信设备（网卡调制解调器集线器交换机路由器无线设备）2.1.1有线通信介质1.同轴电缆（1）同轴电缆的结构。塑料封套绝缘层网状屏蔽层中心铜线同轴电缆的特点同轴电缆有较强的抗干扰能力，能够保证数据在电缆中准确无误地传输。数据在同轴电缆中的传输距离也比双绞线远，不过价格自然也比双绞线高。（2）同轴电缆的分类。应用于计算机网络的同轴电缆主要有两种，即“粗缆”和“细缆”。①同轴粗缆（粗同轴电缆简称AUI）。粗同轴电缆的参数直径为1.27cm阻抗为50Ω每隔2.5m有一个标记，该标记用于连接收发器同轴粗缆的特点同轴粗缆由于直径较粗，因此弹性较差它的连接头的制作方法也相对复杂得多，不能直接与计算机连接，它需要通过一个转接器转换后，才能连接到计算机上粗缆的强度较强，具有较高的可靠性，网络抗干扰能力强，最大传输距离也比细缆长，粗缆的主要用途是用作网络的主干线。同轴粗缆的配件BNC接头收发器终端电阻BNC接头：用于连接粗缆的两端，如图所示。收发器：用于连接工作站或其他网段，收发器的接口有RJ-45,BNC,AUI,光纤等，如图所示是一个具有AUI接口的收发器。同轴粗缆的收发器同轴粗缆的的终端电阻终端电阻：其使用和同轴细缆的终端电阻一样，50Ω的终端电阻安装在干线电缆段的两端，用于防止信号的反射。干线电缆段两端的终端电阻必须有一个接地，如图所示。同轴粗缆的终端电阻②同轴细缆。细缆是指“细同轴电缆”，它的英文简称为“BNC”。同轴细缆外观和内部结构同轴细缆的参数同轴细缆的直径为0.26cm最大传输距离180m同轴细缆的特点线材价格和连接头成本都比较低，且不需要购置集线器等设备。适合架设终端设备较为集中的小型以太网络。安装时，同轴细缆线总长不要超过180m，否则信号将严重衰减。同轴细缆的配件终端电阻T型接头BNC接头终端电阻BNC终端匹配器：直接连接BNCT型接头或用于连接BNC接头的两端中的一端，然后再把匹配器的地线接触片与地线连接，如图所示。终端匹配器T型接头T型接头：用于网卡及两段线缆间的相互连接，如图所示。T型接头BNC接头BNC接头，中文全名为细缆连接接头。BNC接头由一个中心针、一个屏蔽金属套筒和外卡座组成，如图所示。中心针连接同轴细缆内芯的铜线，而金属屏蔽网线接在屏蔽金属套筒的内层，外卡座用于和网卡上的BNCT型接头连接。BNC接头2.双绞线双绞线（TwistedPair）是一种最常使用的有线物理传输介质。它由两根绝缘的铜线互绞在一起而得名。将两根导线绞在一起的目的是减少来自其他导线中的信号干扰。相对于其他有线物理传输介质（同轴电缆和光纤）来说，双绞线价格便宜，也易于安装使用，但在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制。双绞线（1）双绞线电缆的分类。屏蔽双绞线(STP)非屏蔽双绞线(UTP)①屏蔽双绞线（STP）。屏蔽双绞线封套/外壳金属箔屏蔽层双绞线对②非屏蔽双绞线（UTP）。非屏蔽双绞线封套/外壳双绞线对（2）双绞线的分类。TIA/EIA568标准中对双绞线进行了规范的说明，这个标准是早在1991年，由TIA（电信工业协会）和EIA（电子工业协会）两个标准化组织完成的。TIA/EIA568标准将双绞线电线分成1,2,3,4,5和6类，不久又提出了7类，所有这些电缆都必须符合TIA/EIA568标准，使用最多的当数3类或5类双绞线。1类线1类线（CAT1）：一种包括两个电线对的UTP形式。1类适用于话音通信，而不适用于数据通信。因为其每秒最多只能传输20千位（Kbps）的数据。2类线2类线(CAT2):一种包括4个电线对的UTP形式。数据传输速率可以达到4Mbps。由于其数据传输速率较低，因此2类线很少用于目前的网络中。3类线3类线(CAT3)：一种包括4个电线对的UTP形式。在带宽为16MHz时，数据传输速度最高可达10Mbps,3类线一般用于10Mbps的Ethernet或4Mbps的TokenRing。4类线4类线(CAT4)：一种包括4个电线对的UTP形式。它能支持10Mbps的吞吐量，可确保信号带宽高达20MHz,可用于16Mbps的TokenRing或10Mbps的Ethernet网络。5类线5类线（CAT5）：用于新网安装及更新到Ethernet的最流行的UTP形式。CAT5包括4个电线对，支持100Mbps吞吐量和100Mbps信号速率。除100MbpsEthernet之外，CAT5电缆还支持其他快速连网技术，如异步传输模式（ATM）。增强CAT5增强CAT5:CAT5电缆更高级别的版本。它包括高质量的铜线，能提供高的缠绕率，并使用先进的方法以减少串扰。增强CAT5能支持高达200MHz的信号速率，是常规CAT5容量的2倍。6类线6类线(CAT6)：包括4对电线对的双绞线电缆。每对电线被绝缘箔包裹，另一层绝缘箔包裹在所有电线对的外面，同时一层防火塑料封套包裹在第二层箔层外面。绝缘箔对串扰提供了较好的阻抗，从而使CAT6能支持更大的吞吐量。由于大部分网络不能利用最高容量，加之CAT6是一种较新的技术，因此很少使用。7类线(CAT7)：7类双绞线标准带宽为600MHz。至今为止，国际标准化组织有关7类双绞线的标准还没有正式推出。（3）双绞线的连接方法。双绞线双绞线的线序标准有两种EIA/TIA568AEIA/TIA568BEIA/TIA规定的两种线序标准（标准568A）：白绿，绿，白橙，蓝，白蓝，橙，白棕，棕。（标准568B）：白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕。RJ-45水晶头①直接连接法。直通线（正线）两端线序一样，都是568B（标准568B）：白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕。②交叉连接法。交叉线一端为另一端的1、3和2、6线对调，一端是568A，另一端是568B123（标准568A）：白绿，绿，白橙，蓝，白蓝，橙，白棕，棕。6（标准568B）：白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕。双绞线交叉连接法的各线的作用3.光纤光纤是光导纤维的简称，是一种性能非常优秀的网络传输介质（1）光纤的结构和物理特性。护套①光纤的成分。光纤的材料主要有超纯二氧化硅（SiO2）多成分光导玻璃纤维和塑料纤维等几种材料构成的光纤的特点采用超纯二氧化硅制成的光导纤维技术和价格成本都非常高，一般不建议采用，但是其传输损耗是所有光纤材料中最小的。采用多成分光导玻璃纤维材质制作的光纤，性价比最高。目前，用户通常使用的就是这种光导纤维。采用塑料纤维制造的光纤传输损耗最大，但是成本较低，一般只用于短距离通信。②光纤的构成。（2）光纤分类。①多模光纤。②单模光纤。①多模光纤。多模光纤的中心玻璃芯较粗，一般为50μm或62.5μm，可传输多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。因此，多模光纤传输的距离比较近，一般只有几公里。②单模光纤。单模光纤的中心玻璃芯很细，一般为9μm或10μm，只能传一种模式的光。这是与多模光纤最大的区别。正因为如此，单模光纤的模间色散很小，对光源的稳定性的要求较高，适用于远程通信。单模光纤和多模光纤的区别单模光纤和多模光纤的区别在于光线在光纤内的传播方式不同单模光纤和多模光纤的区别单模光纤的传输性能优于多模光纤，但价格也较昂贵多用于长距离大容量的主干光缆传输系统，一般的局域网中多使用多模光纤（3）光纤的特点。体积小、质量轻频带宽信号衰减小电磁隔离中继器数量少2.1.2无线传输介质1.红外线传输红外线通信是一种近距离、低功耗、保密性强的通讯方案，主要应用于近距离的无线数据传输,进行“点对点”的直线数据传输，因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用。蓝牙通信“蓝牙”（Bluetooth）原是十世纪统一了丹麦的国王哈洛德(Harold)的外号。蓝牙技术是爱立信、IBM等5家公司在1998年联合推出的一项无线网络技术。目前它的传输范围大约为10米左右，传输速率为1Mbps（1.1版），2.0版速率是3Mbps2.微波通信（1）地面微波通信。地面微波通信是以直线方式传播，各个相邻站点之间必须形成无障碍的直线连接，这就是经常看到采用高架天线塔进行微波发送的主要原因。（2）卫星通信。卫星通信适合广播数据发送，通过卫星中继站，可以将信号向多个接收结点进行发送。信息传输的时延和安全性差是卫星通信的两个最大的弊端。2.2网络通信设备2.2.1网卡1.网卡的外观与用途网卡，又称为网络卡或者网络接口卡，其英文全称为NetworkInterfaceCard，简称为NIC。2.网卡的种类（1）根据网络种类划分。目前的网络有ATM网、令牌环网和以太网之分，所以网卡也有ATM网卡、令牌环网网卡和以太网网卡之分。以太网的连接比较简单，使用和维护起来比较容易，所以目前市面上也以以太网网卡居多。（2）根据传输速率划分。网卡还可按其传输速率（即其支持的带宽）分为:10Mbps网卡100Mbps网卡10/100Mbps自适应网卡千兆网卡等目前通常使用的是10/100Mbps自适应网卡。（3）根据工作对象来划分。•服务器专用网卡•PC网卡•笔记本电脑专用网卡•无线局域网网卡①服务器专用网卡。服务器专用网卡是为了适应网络服务器的工作特点而设计的。为了尽可能降低服务器CPU的负荷，一般都自带控制芯片，这类网卡售价较高，一般只安装在一些专用的服务器上。②PC网卡。在市场上常见的通常都是适合于PC机使用的PC网卡，俗称为“兼容网卡”，此类网卡价格低廉、工作稳定，现已被广泛应用。③笔记本电脑专用网卡。笔记本专用网卡，即为PCMCIA网卡，其大小与扑克牌差不多，只是厚度稍微厚一些。④无线局域网网卡。无线局域网网卡是最近新推出的针对无线用户的网卡，它遵循IEEE802.11a、802.11b、802.11g（4）根据主板总线类型划分。①ELSA与ISA网卡。由于EISA和ISA是早期的总线类型，ISA总线不支持100MHz的数据传输，因此ISA总线的网卡几乎已经被淘汰，ISA网卡。②PCI网卡。PCI是一种32位或64位的总线结构，它已经成为几乎所有个人计算机所采用的总线结构之一。ISA网卡PCI网卡③USB网卡。USB接口网卡是新近推出的产品，这种网卡是外置式的，具有不占用计算机扩展槽的优点，因而安装更为方便，主要是为了满足没有内置网卡的笔记本电脑用户。（5）根据网卡接口划分。①RJ-45接口。②BNC接口。③混合接口(RJ-45接口、BNC接口、AUI接口)。-RJ45接口网卡BNC接口网卡3.网卡的选择（1）留意网卡的编号。正规厂家生产的网卡上都直接标明了该网卡所拥有的卡号，一般为一组12位的十六进制数，其中前6位代表网卡的生产厂商，后6位是由生产厂商自行分配给网卡的唯一号码。（2）注意网卡的工作模式。全双工网卡：网卡在向网络中发送数据的同时，也能从网络中接收数据，发送和接收数据互不影响，能够同时进行，提高了网卡的使用效率。半双工网卡：简而言之，网卡在某个时间点上，只能单一地完成向网络发送数据或者从网络接收数据的工作，而不能同时发送和接收数据，两者不能同时进行。（3）查看网卡的做工。（4）根据网卡的类型进行判断。（5）注重品牌。国外知名的网络设备生产商如3Com、Intel等的产品性能稳定、品质优秀。2.2.2调制解调器1.调制解调器的功能与用途。它是一个将数字信号与模拟信号进行互相转换的网络设备2.调制解调器的种类（1）内置式Modem。（2）外置式Modem。ModemModem2.2.3集线器集线器的英文称为“Hub”。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，同时把所有结点集中在以它为中心的结点上。集线器集线器的不足①用户的数据包向所有结点发送，很容易遭到网络中其他计算机非法截获，导致数据通信不安全。②集线器采用共享带宽方式，在发送数据包时容易造成网络“塞车”，更加