第4章+物理层接口和标准
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数据通信与计算机网络(第二版)-作业答案
第1章计算机网络概论1、什么是计算机网络？计算机网络的最主要的功能是什么？答：利用通信线路将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来，以功能完善的网络软件实现资源共享和信息传递的系统就是计算机网络。
计算机网络的主要功能：资源共享、数据通信、分布式处理、负载均衡、提高系统的可靠性和可用性等等。
2、计算机网络的发展可划分为几个阶段？每个阶段有什么特点？答：计算机网络的发展可划分为三个阶段。
第一个阶段是从单个网络APPANET向互联网发展的过程。
最初只是一个单个的分组交换网，并不是一个互联网络。
后来，ARPA才开始研究多种网络互联的技术。
第二个阶段是建成了三级结构的因特网。
分为：主干网、地区网和校园网（或企业网）。
这种三级网络覆盖了全美国主要的大学和研究所，并且成为因特网中的主要部分。
第三个阶段是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。
3、说明网络协议的分层处理方法的优缺点。
答：优点：可使各层之间互相独立，某一层可以使用其下一层提供的服务而不需知道服务是如何实现的；灵活性好，当某一层发生变化时，只要其接口关系不变，则这层以上或以下的各层均不受影响；结构上可以分割开，各层可以采用最合适的技术来实现；易于实现和维护；能促进标准化工作。
缺点：层次划分得过于严密，以致不能越层调用下层所提供的服务，降低了协议效率。
4、将TCP/IP和OSI的体系结构进行比较，讨论其异同之处。
答：TCP/IP和OSI的相同点是二者均采用层次结构，而且都是按功能分层，不同点有：OSI分七层，而TCP/IP分为四层；OSI层次间存在严格的调用关系，两个层实体的通信必须通过下一层实体，不能越级，而TCP/IP可以越过紧邻的下一层直接使用更低层次所提供的服务，因而减少了一些不必要的开销，提高了协议效率;OSI只考虑用一种标准的公用数据网。
5、计算机网络的硬件组成包括哪几部分？答：计算机网络的硬件组成包括服务器、主机或端系统设备、通信链路等6、计算机网络可从哪几个方面进行分类？答：计算机网络可以从网络的交换功能、网络的拓扑结构、网络的覆盖范围、网络的使用范围等方面进行分类。
计算机网络技术基础(微课版)(第6版)-PPT课件第 4 章 局域网
服务器是整个网络系统的核心，它为网络用户提供服务并管理 整个网络。根据服务器在网络中所承担的任务和所提供的功能不 同，服务器可分为文件服务器、打印服务器和通信服务器。通常 我们要求服务器具有较高的性能，包括较快的数据处理速度、较 大的内存和较大容量的磁盘等。
工作站
工作站是网络各用户的工作场所，用户通过它可以与网络交换 信息，共享网络资源。工作站通过网卡、传输介质以及通信设备 连接到网络服务器，且仅对操作该工作站的用户提供服务。
3. 总线型（Bus）
所有的结点都通过网络适配器直接连接到一条作为公共传输介质的 总线上，总线可以是同轴电缆、双绞线，也可以是光纤。如图4-7所 示：
图4-7 总线型网络结构示意图
总线型网络采用广播通信方式，即任何一个结点发送的信号都可以 沿着介质传播，而且能被网络上其他所有结点所接收，但在同一时间 内，只允许一个结点发送数据。
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4.4 局域网体系结构与IEEE 802标准
4.4.1 局域网参考模型
IEEE 802标准遵循ISO/OSI参考模型的原则，主要解决最低两层 （即物理层和数据链路层）的功能以及与网络层的接口服务。 IEEE802参考模型中不再设立网络层，它与ISO/OSI参考模型的对应 关系如图4-8所示：
4.3.3 介质访问控制方法
1. 什么是介质访问控制
介质访问控制，是指控制网上各工作站在适当的情况下发送数据， 并在发送数据的过程中，及时发现问题以及出现问题后妥善处理问 题的一整套管理方法。介质访问控制技术的优劣将对局域网的总体 性能产生决定性的影响。
2. 常用的媒体访问控制方法 CSMA/CD（带有碰撞检测的载波侦听多路访问） Token Ring（令牌环） Token Bus（令牌总线）
工作站
工作站是网络各用户的工作场所，用户通过它可以与网络交换 信息，共享网络资源。工作站通过网卡、传输介质以及通信设备 连接到网络服务器，且仅对操作该工作站的用户提供服务。
3. 总线型（Bus）
所有的结点都通过网络适配器直接连接到一条作为公共传输介质的 总线上，总线可以是同轴电缆、双绞线，也可以是光纤。如图4-7所 示：
图4-7 总线型网络结构示意图
总线型网络采用广播通信方式，即任何一个结点发送的信号都可以 沿着介质传播，而且能被网络上其他所有结点所接收，但在同一时间 内，只允许一个结点发送数据。
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4.4 局域网体系结构与IEEE 802标准
4.4.1 局域网参考模型
IEEE 802标准遵循ISO/OSI参考模型的原则，主要解决最低两层 （即物理层和数据链路层）的功能以及与网络层的接口服务。 IEEE802参考模型中不再设立网络层，它与ISO/OSI参考模型的对应 关系如图4-8所示：
4.3.3 介质访问控制方法
1. 什么是介质访问控制
介质访问控制，是指控制网上各工作站在适当的情况下发送数据， 并在发送数据的过程中，及时发现问题以及出现问题后妥善处理问 题的一整套管理方法。介质访问控制技术的优劣将对局域网的总体 性能产生决定性的影响。
2. 常用的媒体访问控制方法 CSMA/CD（带有碰撞检测的载波侦听多路访问） Token Ring（令牌环） Token Bus（令牌总线）
第4章 IEEE802.15.4标准与ZigBee协议
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2450
4.2.3物理层——2.物理层的帧结构
•表4.2描述了IEEE802.15.4标准物理层数据帧格式。物理层数据帧由同步头、 物理帧头和物理层负荷三部分组成。
•①同步包头：
•由前导码和数据包帧起始分隔符组成，其中前导码被收发机用来从输入码流中获得同 步，它由32个二进制“0”组成；帧起始分隔符（start-of-frame delimiter，SFD）字段 长度为一个字节，其值固定为0xA7，标识一个物理帧的开始。收发器接收完前导码后 只能做到数据的位同步，通过搜索SFD字段的值0xA7才能同步到字节上。
4.1 概述
LR-WPAN网络是一种结构简单、成本低廉的无线通信网络。
IEEE802.15.4标准为LR-WPAN网络制定了物理层和MAC子层协
议，其定义的LR-WPAN网络具有如下特点：
（1）在不同的载波频率下实现了20kbps、40kbps和250kbps三种
不同的传输速率；
（2）支持星型和点对点两种网络拓扑结构； （3）有16位和64位两种地址格式，其中64位地址是全球惟一的扩
1998年3月，IEEE标准化协会正式批准成立了IEEE802.15工作组。这个工作组致力于 WPAN网络的物理层（PHY）和媒体访问控制子层（MAC）的标准化工作，目标是为在个人
操作空间（personal operating space，POS）内相互通信的无线通信设备提供通信标准。 在IEEE802.15工作组内有四个任务组（task group，TG），分别制定适合不同应用的标准。
星型网拓扑结构 网状网拓扑结构
网络协调器 网络协调器
FFD RFD
图4-2 网络的拓扑结构
计算机网络原理 物理层接口与协议
计算机网络原理物理层接口与协议物理层位于OSI参与模型的最低层，它直接面向实际承担数据传输的物理媒体(即信道)。
物理层的传输单位为比特。
物理层是指在物理媒体之上为数据链路层提供一个原始比特流的物理连接。
物理层协议规定了与建立、连接和释放物理信道所需的机械的、电气的、功能性的和规和程性的特性。
其作用是确保比特流能在物理信道上传输。
图3-1 DTC-DCE接口ISO对OSI模型的物理层所做的定义为：在物理信道实体之间合理地通过中间系统，为比特传输所需的物理连接的激活、保持和去除提供机械的、电气的、功能性和规程性的手段。
比特流传输可以采用异步传输，也可以采用同步传输完成。
另外，CCITT在X.25建议书第一级（物理级）中也做了类似的定义：利用物理的、电气的、功能的和规程的特性在DTE和DCE之间实现对物理信道的建立、保持和拆除功能。
这里的DTE(Date Terminal Equipment)指的是数据终端设备，是对属于用户所有的连网设备或工作站的统称，它们是通信的信源或信宿，如计算机、终端等；DCE(Date Circuit Terminating Equipment 或Date Communications Equipment)，指的是数据电路终接设备或数据通信设备，是对为用户提供入接点的网络设备的统称，如自动呼叫应答设备、调制解调器等。
DTE-DCE的接口框如图3-1所示，物理层接口协议实际上是DTE和DCE或其它通信设备之间的一组约定，主要解决网络节点与物理信道如何连接的问题。
物理层协议规定了标准接口的机械连接特性、电气信号特性、信号功能特性以及交换电路的规程特性，这样做的主要目的，是为了便于不同的制造厂家能够根据公认的标准各自独立地制造设备。
使各个厂家的产品都能够相互兼容。
1．机械特性规定了物理连接时对插头和插座的几何尺寸、插针或插孔芯数及排列方式、锁定装置形式等。
图3-2 常见连接机械特征图形3-2列出了各类已被ISO标准化了的DCE连接器的几何尺寸及插孔芯数和排列方式。
计算机网络技术 课后习题答案 第4章 计算机网络协议与网络体系结构
httpsmtpdnsftptcpudpether接口ppp接口x25接口网络接口层网际层运输层应用层25计算机网络与计算机网络与internetinternet应用应用osi参考模型和tcpip协议模型的对比表osi中的层功能tcpip中的层tcpip协议族应用层文件传输电子邮件文件服务虚拟终端tftphttpsnmpftpsmtpdnstelnet表示层数据格式化代码转换数据加密应用层会话层解除或建立与别的接点的联系传输层提供端对端的接口传输层tcpudp网络层为数据包选择路由互联网层ipicmpripospfbgpigmp数据链路层传输有地址的帧以及错误检测功能光缆无线连接ppparprarp以太网令牌环网fddiwlan广域网协议物理层以二进制数据形式在物理媒体上传输数据同轴电缆双绞线26计算机网络与计算机网络与internetinternet应用应用44计算机网络体系结构441tcpip协议概述442internet网际协议ip443tcpip的配置444tcpip测试445下一代的网际协议27计算机网络与计算机网络与internetinternet应用应用441tcpip协议概述tcpip协议即传输控制协议网际协议transmissioncontrolprotocolinternetprotocol是一种用于网际互连的协议
4．接口
“接口”是同处某地的同一节点系统内相邻层之间信息交换的连接点。 5．网络体系结构
计算机网络是一个十分复杂的系统。将计算机互联的功能划分成有明确 定义的层次，并规定同层实体通讯的协议和邻层间的接口服务。这 种层和协议的集合称之为网络体系结构。
9
计算机网络与Internet应用
4.2.2 OSI参考模型
件;WEB访问和HTTP;对远程主机的Telnet等,对应的通信应用协议 如 P34所列8种。 OSI/RM清晰地定义了服务,接口和协议三个概念,将功能与 实现细节分开,概括性强,理论完整, 便于理解,普遍实用性强,至 今仍被用于理论学习和系统分析;但OSI 协议实现复杂,没有商业 驱动力,未被实际采用。
4．接口
“接口”是同处某地的同一节点系统内相邻层之间信息交换的连接点。 5．网络体系结构
计算机网络是一个十分复杂的系统。将计算机互联的功能划分成有明确 定义的层次，并规定同层实体通讯的协议和邻层间的接口服务。这 种层和协议的集合称之为网络体系结构。
9
计算机网络与Internet应用
4.2.2 OSI参考模型
件;WEB访问和HTTP;对远程主机的Telnet等,对应的通信应用协议 如 P34所列8种。 OSI/RM清晰地定义了服务,接口和协议三个概念,将功能与 实现细节分开,概括性强,理论完整, 便于理解,普遍实用性强,至 今仍被用于理论学习和系统分析;但OSI 协议实现复杂,没有商业 驱动力,未被实际采用。
第四章 以太网接入技术
模型分类 接入层 汇聚层 核心层 网络定位 一般不使用 提供接入层和汇聚层设备间的高速连接
25m 220m~ 500m 275m ~550m 5Km 10Km
传输距离
9μm (SMF)
1000BASE-LX (L:Long Wave Length) 采用1270~1355nm光波
1000BASE-CX （C:Coax、2芯平衡型 同轴电缆）
机房
大楼主干网
校园主干网
IEEE 802.3ab（1000BASE-T规范）
IEEE 802.3z（ 1000BASE-X系 列规范）
特点
与100BASE-T（快速以太网）兼容 数据链路层（LLC子层与MAC子层）采用IEEE802.2LLC和CSMA/CD （或全双工MAC技术） 物理层采用ANSI NCITS T11标准化了的光纤信道（Fiber Channel）中的8B10B编码方式 长波长1000BASE-LX/LH(L:Long Wavelength),波长：1300nm,单 模或多模光纤接口 短波长1000BASE－SX（S:Short Wavelength），波长：850nm,多 模光纤接口； 同轴1000BASE－Cx（C:Coax)，2芯平衡型同轴电缆接口。
4.1 以太网的发展
ITU-T主要关注运营商网络的体系结构，重点是规范如何在不同的传 送网上承载以太网帧。ITU-T内与以太网相关的标准主要由SG13和 SG15研究组负责制订，其中ITU-TSG13工作组主要研究以太网的性 能管理、流量管理和以太网OAM，ITU-TSG15工作组主要负责制订 传送网承载以太网的标准。 IETF主要研究如何在分组网络（如IP/MPLS）中提供以太网业务。 IETF内与以太网相关的工作组有PWE3和L2VPN工作组。其中， PWE3工作组主要负责制定伪线的框架结构和与业务相关的技术（伪 线：封装和承载不同业务的PDU的隧道），L2VPN工作组负责制订运 营商的L2VPN实施方案。 MEF的工作动态尤其值得关注，它成立于2001年6月，专注于解决城 域以太网技术问题的非盈利性组织，目的是要将以太网技术作为交换 技术和传输技术广泛应用于城域网建设。它首要的目标是统一光以太 网实现的一致性，并以此影响现有的标准；其次是对其它相关标准组 织的工作提出一些建议；最后也制定一些其它标准组织未制定的标准。
25m 220m~ 500m 275m ~550m 5Km 10Km
传输距离
9μm (SMF)
1000BASE-LX (L:Long Wave Length) 采用1270~1355nm光波
1000BASE-CX （C:Coax、2芯平衡型 同轴电缆）
机房
大楼主干网
校园主干网
IEEE 802.3ab（1000BASE-T规范）
IEEE 802.3z（ 1000BASE-X系 列规范）
特点
与100BASE-T（快速以太网）兼容 数据链路层（LLC子层与MAC子层）采用IEEE802.2LLC和CSMA/CD （或全双工MAC技术） 物理层采用ANSI NCITS T11标准化了的光纤信道（Fiber Channel）中的8B10B编码方式 长波长1000BASE-LX/LH(L:Long Wavelength),波长：1300nm,单 模或多模光纤接口 短波长1000BASE－SX（S:Short Wavelength），波长：850nm,多 模光纤接口； 同轴1000BASE－Cx（C:Coax)，2芯平衡型同轴电缆接口。
4.1 以太网的发展
ITU-T主要关注运营商网络的体系结构，重点是规范如何在不同的传 送网上承载以太网帧。ITU-T内与以太网相关的标准主要由SG13和 SG15研究组负责制订，其中ITU-TSG13工作组主要研究以太网的性 能管理、流量管理和以太网OAM，ITU-TSG15工作组主要负责制订 传送网承载以太网的标准。 IETF主要研究如何在分组网络（如IP/MPLS）中提供以太网业务。 IETF内与以太网相关的工作组有PWE3和L2VPN工作组。其中， PWE3工作组主要负责制定伪线的框架结构和与业务相关的技术（伪 线：封装和承载不同业务的PDU的隧道），L2VPN工作组负责制订运 营商的L2VPN实施方案。 MEF的工作动态尤其值得关注，它成立于2001年6月，专注于解决城 域以太网技术问题的非盈利性组织，目的是要将以太网技术作为交换 技术和传输技术广泛应用于城域网建设。它首要的目标是统一光以太 网实现的一致性，并以此影响现有的标准；其次是对其它相关标准组 织的工作提出一些建议；最后也制定一些其它标准组织未制定的标准。
以太网
4.2.2 网络接口和传输媒介
1 、物理层 规 范
IEEE 802.3 规定 了以太网的 MAC 层和物理层，其中物理层 规定 了其 接口特 性 和传输媒介，其 规 范 名称 的简 写格 式包括 三 部 分 ： 传输速率（ Mbps ） + 信号方式（基带 还 是 频 带） + 传输距离（ 或 介 质类 型）
第 4章 局域网
以太网标准： IEEE802.3
引出：回头看看 4 号 楼 办 公 网 集线器 402 403 404 405 406 楼层接入交换机 万 里 校 园 网
301
302
303
304
305
306 大楼出口交换 机
楼层接入交换机 201 202 203 204 205 206
hub
stations
hub
station
Switch
Server farm
4.1.1 局域网的标准与参考模型
局域网的数据链路层：
• 为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准， IEEE802 委员会就将局域网的数据链路层拆成两个 子层：
– 逻辑链路控制 LLC 子层 – 媒体接入控制 MAC 子层。
C
a （D c） a 面（ 向 c） 连面 接
4.1.3
局域网的拓扑结构
集线器
星形网
总线网
匹配电阻
干线耦合器
环形网
树形网
以太网是最常用最常见的局域网技 术
4.2 以太网： IEEE802.3
4.2.1 以太网的 发展历史
• 最 早 的采用共享媒体的 争 用型网络 ALOHA • 70 年代 中期 由 Xerox Palo Alto 研究中 心提 出，数据率为 2.94M ， 称 为 Ethernet （以太网）。 • 经 DEC, Intel and Xerox 公 司改 进为 10M 标准 (DIX 标准 ) 。 • 1985 年定名 为 IEEE 802.3 ， 即 使用 CAMA/CD 协议的 LAN 标 准，数 据率 从 1M 到 10M ( 现 已发展到 1000M) ， 支持 多种传输媒体 。
第4章-5G无线接入网和接口协议图文图文课件
图4-2 5G NR CU-DU逻辑架构
处理功能；狭义上，基于实际设备的实现，DU仅负责基带处理功能， RRU(Remote Radio Unit，远端射频单元)负责射频处理功能，DU和RRU之间通过 CPRI(Common Public Radio Interface，通用无线协议接口)或eCPRI(enhance Common Public Radio Interface，增强通用无线协议接口)相连。
5G移动通信技术
CONTENTS 第四章
5G无线接入网和接口协议 5G无线接入网整体架构和节点 接口协议和功能 无线协议架构 无线接入架构中的几个典型流程
【本章内容】 无线接入网是移动通信的主要组成部分，其各种
接口用来实现接入网中不同功能单元之间以及接入网和核 心网之间的数据处理与交互。5G无线接入网的根本特征是 CU和DU分离，通过CU和DU在物理位置上的灵活部署来实现 不同的业务功能。5G的接入网除了有空中接口、和核心网 之间的接口、基站之间的接口之外，还新增了F1接口和E1 接口。本章还介绍了5G的无线协议架构和5G几个独有的业 务信令流程，比如F1接口启动等。
核桃AI
4
5G无线接入网和接口协议
4.1 5G无线接入网整体架构和节点
核桃AI
4.1.1 基本架构和节点功能 5G RAN是5G的无线接入网，简称NG-RAN，全称New Radio Access TechnoG RAN，它发生了巨大变化，如图4-1 所示。
对于NG-RAN，由gNB-CU和gNB-DU组成的gNB的NG和Xn-C接口(gNB和gNB之间的接 口的控制面)终止于gNB-CU；gNB-CU和连接的gNB-DU仅对其他gNB可见，而5GC仅对 gNB可见。 gNB包括以下功能： · 无线资源管理功能：无线承载控制，无线接纳控制，连接移动性控制，上行链 路和下行链路中UE的动态资源分配及调度； · IP报头压缩，加密和数据完整性保护； · 在UE提供的信息不能确定到AMF的路由时，为UE在UE附着的时候选择AMF； · 将用户面数据路由到UPF； · 提供控制面信息向AMF的路由； 核桃AI
处理功能；狭义上，基于实际设备的实现，DU仅负责基带处理功能， RRU(Remote Radio Unit，远端射频单元)负责射频处理功能，DU和RRU之间通过 CPRI(Common Public Radio Interface，通用无线协议接口)或eCPRI(enhance Common Public Radio Interface，增强通用无线协议接口)相连。
5G移动通信技术
CONTENTS 第四章
5G无线接入网和接口协议 5G无线接入网整体架构和节点 接口协议和功能 无线协议架构 无线接入架构中的几个典型流程
【本章内容】 无线接入网是移动通信的主要组成部分，其各种
接口用来实现接入网中不同功能单元之间以及接入网和核 心网之间的数据处理与交互。5G无线接入网的根本特征是 CU和DU分离，通过CU和DU在物理位置上的灵活部署来实现 不同的业务功能。5G的接入网除了有空中接口、和核心网 之间的接口、基站之间的接口之外，还新增了F1接口和E1 接口。本章还介绍了5G的无线协议架构和5G几个独有的业 务信令流程，比如F1接口启动等。
核桃AI
4
5G无线接入网和接口协议
4.1 5G无线接入网整体架构和节点
核桃AI
4.1.1 基本架构和节点功能 5G RAN是5G的无线接入网，简称NG-RAN，全称New Radio Access TechnoG RAN，它发生了巨大变化，如图4-1 所示。
对于NG-RAN，由gNB-CU和gNB-DU组成的gNB的NG和Xn-C接口(gNB和gNB之间的接 口的控制面)终止于gNB-CU；gNB-CU和连接的gNB-DU仅对其他gNB可见，而5GC仅对 gNB可见。 gNB包括以下功能： · 无线资源管理功能：无线承载控制，无线接纳控制，连接移动性控制，上行链 路和下行链路中UE的动态资源分配及调度； · IP报头压缩，加密和数据完整性保护； · 在UE提供的信息不能确定到AMF的路由时，为UE在UE附着的时候选择AMF； · 将用户面数据路由到UPF； · 提供控制面信息向AMF的路由； 核桃AI
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AP1 5
计算机 2
AP2 5
4
3 2
数据链路层剥去帧首部和帧尾部后 把帧的数据部分交给网络层
H3 H2 H3 H4 H4 H5 H5
4 3
应用程序数据 应用程序数据
T2
2 1
1
20
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
计算机 2
网络层剥去分组首部后 把分组的数据部分交给运输层
H4
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
计算机 2
AP2
应用层剥去首部，取出应用程序数据 5 上交给应用进程
4 3 2 1
4
3 2
1
16
计算机 1 向计算机2 发送数据
计算机 1
AP1 5
我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！
计算机 2
AP2 5 4 3 2 1
4
3 2
1
17
计算机 1 向计算机 2 发送数据
Side 1
1=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕
Side 2
1=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕
如，在100米距离内，速率
可达到100Mbps。当距离很 短,并且采用特殊的电子传输 技术时,传输率可达 100Mbps～155Mbps。
物理介质 线缆的规范和连接
33
物理介质分类
有线传输介质
同轴电缆
无线传输介质
双绞线
光纤
卫星 微波
红外线
34
同轴电缆
10base2 细同轴电缆
10base5 粗同轴电缆
以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料。这层绝缘材料用密织的网状导体环 绕，网外又覆盖一层保护性材料。有两种广泛使用的同轴电缆。一种是50欧 姆电缆，用于数字传输，由于多用于基带传输，也叫基带同轴电缆；另一种 是75欧姆电缆，用于模拟传输。
STP双绞线
UTP双绞线
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。
42
12345678
双绞线的模拟信号带宽 可以达到250KHz，数据信号 的数据速率随距离而不同。
Side 1
〃BNC-T型连接器之间的最小距离:0.5米。
38
粗缆以太网
1)硬件配置
(1)网络接口适配器:网络中每个结点需要一块提供AUI接口的以太网卡、便提式适配器或 PCMCIA卡。
(2)收发器(Transceiver):粗缆以太网上的每个结点通过安装在干线电缆上的外部收发器与网 络进行连接。在连接粗缆以太网时,用户可以选择任何一种标准的以太网(IEEE802.3)类型的 外部收发器。 (3)收发器电缆:用于连接结点和外部收发器,通常称为AUI电缆。 (4)电缆系统:连接粗缆以太网的电缆系统包括: 〃粗缆(RG-11 A/U):直径为10毫米,特征阻抗为50欧姆的粗同轴电缆,每隔2.5米有一个标记。 〃N-系列连接器插头:安装在粗缆段的两端。 〃N-系列桶型连接器:用于连接两段粗缆。 〃N-系列终端匹配器:N-系列50欧姆的终端匹配器安装在干线电缆段的两端,用于防止电子信 号的反射。干线电缆段两端的终端匹配器必须有一个接地。 (5)中继器:对于使用粗缆的以太网,每个干线段的长度不超过500米,可以用中继器连接两个干 39 线段,以扩充主干电缆的长度。每个以太网中最多可以使用四个中继器,连接五段干线段电缆。
应用层(application layer) 物理传输媒体
11
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
计算机 2
AP2 5 4 3 2
4
3 2
1
物理层接收到比特流，上交给数据链路层 1
12
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
计算机 2
AP2 5 4 3
4
3 2
数据链路层剥去帧首部和帧尾部 2 取出数据部分，上交给网络层
AP1 5
计算机 2
应用进程数据先传送到应用层
AP2 5 4 3 2 1
加上应用层首部，成为应用层 PDU
4
3 2
1
6
计算机 1 向计算机 2 发送数据
UDP datagram （数据报）
各层名称分析
计算机 2
AP2 5 4 3
计算机 1
AP1 5
应用层 PDU 再传送到运输层 加上运输层首部，成为运输层报文
引脚号
1 2 3 4 5 6 7 8 20 22
信号线
AA BA BB CA CB BB AB CF CD CE
功能说明
保护地线（GND） 发送数据（TD） 接收数据（RD） 请求发送（RTS） 清除发送（CTS） 数据设备就绪（DSR） 信号地线（Sig.GND） 载波检测（CD） 数据终端就绪（DTR） 振铃指示（RI）
H3 H4
AP2 5 4 3 2 1
4
3 2
H5
H5
应用程序数据
应用程序数据
1
21
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
运输层剥去报文首部后 把报文的数据部分交给应用层
H5
计算机 2
AP2 5 4 3 2 1
应用程序数据
4
3 2
H4
H5
应用程序数据
1
22
计算机 1 向计算机 2 发送数据Leabharlann 计算机 2AP2 54
3 2
运输层报文再传送到网络层 加上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组）
4 3 2 1
1
8
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
计算机 2
AP2 5 4
4
3 2
IP 数据报再传送到数据链路层
3 2 1
加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧
1
9
计算机 1 向计算机 2 发送数据
1
24
五层协议的体系结构
物理层概述
物理介质 线缆的规范和连接
25
二、物理层概述
物理层的功能：实现在传输介质上传输比特流，将原始的位流
从一台机器传输到另一台机器上
物理层定义了建立、维护和拆除物理链路的规范和标准
定义了物理层接口通信的标准，包括：
机械特性 电气特性
功能特性
规程特性 物理层 802.3
35
同轴电缆和计算机连接
客户机
客户机 BNC T型连接器
终端 电阻
终端 电阻
客户机 服务器
36
细缆以太网
1)硬件配置 (1)网络接口适配器:网络中每个结点需要一块提供BNC接口的以太网卡、便协式适配器或 PCMCIA卡。
(2)BNC-T型连接器:细缆Ethernet上的每个结点通过T型连接器与网络进行连接,它水平方 向的两个插头用于连接两段细缆,与之垂直的插口与网络接口适配器上的BNC连接器相连。
2)技术参数 〃最大干线段长度:500米。 〃最大网络干线电缆长度:2500米。 〃每条干线段支持的最大结点数:100。 〃收发器之间最小距离:2.5米。 〃收发器电缆的最大长度:50米。
40
双绞线
双绞线
RJ-45 和AUI
Attachment Unit Interface
41
双绞线
屏蔽层
外皮
第四讲
物理层接口和标准
引入
OSI参考模型层次结构
物理层是七层模型的最底层
2
学习目标
学习完本章，您应该能够：
描述物理层的功能
描述物理层的介质
理解线缆的规范和连接方式
制作和测试线缆
3
课程内容
五层协议的体系结构
物理层概述
物理介质 线缆的规范和连接
4
一、五层协议的体系结构
5 4 3
应用层 运输层 网络层
计算机 1
AP1 5
注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次
应用层首部 运输层首部 网络层首部
H4 H4 H4 H5 H5 H5 H5
计算机 2
AP2 5
应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据
4
3 2
链路层 首部
H2
H3 H3
链路层 尾部
T2
4 3 2 1
1
10100110100101 比 特 流 110101110101
28
机械特性
机械特性：规定了DTE与DCE实际的物理连接，如接 插件的形状和尺寸、插头的数目、排列方式以及插头 和插座的尺寸、电缆的长度以及所含导线的数目等。
29
电气特性
电气特性：定了数据交换信号以及有关电路的特性。一般包括最 大数据传输率的说明、表示信号状态(逻辑电平，通/断)的电压和 电流的识别，即什么样的电压表示1或0，以及电路特性的说明和
与互联电线相关的规定
电平
负电平 1 传号 OFF（断）
正电平 0 空号 ON（通）
状态
逻辑状态 信号状态 功能状态
RS-232C接口的电气特性 30
电器信号表示
功能特性
功能特性： 说明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。即每 一条线的功能分配和确切定义。 通常信号线可分为四类：数 据线、控制线、同步线和地线。
数据链路层 数据链路层
计算机 2
AP2 5
4
3 2
数据链路层剥去帧首部和帧尾部后 把帧的数据部分交给网络层
H3 H2 H3 H4 H4 H5 H5
4 3
应用程序数据 应用程序数据
T2
2 1
1
20
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
计算机 2
网络层剥去分组首部后 把分组的数据部分交给运输层
H4
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
计算机 2
AP2
应用层剥去首部，取出应用程序数据 5 上交给应用进程
4 3 2 1
4
3 2
1
16
计算机 1 向计算机2 发送数据
计算机 1
AP1 5
我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！
计算机 2
AP2 5 4 3 2 1
4
3 2
1
17
计算机 1 向计算机 2 发送数据
Side 1
1=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕
Side 2
1=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕
如，在100米距离内，速率
可达到100Mbps。当距离很 短,并且采用特殊的电子传输 技术时,传输率可达 100Mbps～155Mbps。
物理介质 线缆的规范和连接
33
物理介质分类
有线传输介质
同轴电缆
无线传输介质
双绞线
光纤
卫星 微波
红外线
34
同轴电缆
10base2 细同轴电缆
10base5 粗同轴电缆
以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料。这层绝缘材料用密织的网状导体环 绕，网外又覆盖一层保护性材料。有两种广泛使用的同轴电缆。一种是50欧 姆电缆，用于数字传输，由于多用于基带传输，也叫基带同轴电缆；另一种 是75欧姆电缆，用于模拟传输。
STP双绞线
UTP双绞线
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。
42
12345678
双绞线的模拟信号带宽 可以达到250KHz，数据信号 的数据速率随距离而不同。
Side 1
〃BNC-T型连接器之间的最小距离:0.5米。
38
粗缆以太网
1)硬件配置
(1)网络接口适配器:网络中每个结点需要一块提供AUI接口的以太网卡、便提式适配器或 PCMCIA卡。
(2)收发器(Transceiver):粗缆以太网上的每个结点通过安装在干线电缆上的外部收发器与网 络进行连接。在连接粗缆以太网时,用户可以选择任何一种标准的以太网(IEEE802.3)类型的 外部收发器。 (3)收发器电缆:用于连接结点和外部收发器,通常称为AUI电缆。 (4)电缆系统:连接粗缆以太网的电缆系统包括: 〃粗缆(RG-11 A/U):直径为10毫米,特征阻抗为50欧姆的粗同轴电缆,每隔2.5米有一个标记。 〃N-系列连接器插头:安装在粗缆段的两端。 〃N-系列桶型连接器:用于连接两段粗缆。 〃N-系列终端匹配器:N-系列50欧姆的终端匹配器安装在干线电缆段的两端,用于防止电子信 号的反射。干线电缆段两端的终端匹配器必须有一个接地。 (5)中继器:对于使用粗缆的以太网,每个干线段的长度不超过500米,可以用中继器连接两个干 39 线段,以扩充主干电缆的长度。每个以太网中最多可以使用四个中继器,连接五段干线段电缆。
应用层(application layer) 物理传输媒体
11
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
计算机 2
AP2 5 4 3 2
4
3 2
1
物理层接收到比特流，上交给数据链路层 1
12
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
计算机 2
AP2 5 4 3
4
3 2
数据链路层剥去帧首部和帧尾部 2 取出数据部分，上交给网络层
AP1 5
计算机 2
应用进程数据先传送到应用层
AP2 5 4 3 2 1
加上应用层首部，成为应用层 PDU
4
3 2
1
6
计算机 1 向计算机 2 发送数据
UDP datagram （数据报）
各层名称分析
计算机 2
AP2 5 4 3
计算机 1
AP1 5
应用层 PDU 再传送到运输层 加上运输层首部，成为运输层报文
引脚号
1 2 3 4 5 6 7 8 20 22
信号线
AA BA BB CA CB BB AB CF CD CE
功能说明
保护地线（GND） 发送数据（TD） 接收数据（RD） 请求发送（RTS） 清除发送（CTS） 数据设备就绪（DSR） 信号地线（Sig.GND） 载波检测（CD） 数据终端就绪（DTR） 振铃指示（RI）
H3 H4
AP2 5 4 3 2 1
4
3 2
H5
H5
应用程序数据
应用程序数据
1
21
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
运输层剥去报文首部后 把报文的数据部分交给应用层
H5
计算机 2
AP2 5 4 3 2 1
应用程序数据
4
3 2
H4
H5
应用程序数据
1
22
计算机 1 向计算机 2 发送数据Leabharlann 计算机 2AP2 54
3 2
运输层报文再传送到网络层 加上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组）
4 3 2 1
1
8
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
计算机 2
AP2 5 4
4
3 2
IP 数据报再传送到数据链路层
3 2 1
加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧
1
9
计算机 1 向计算机 2 发送数据
1
24
五层协议的体系结构
物理层概述
物理介质 线缆的规范和连接
25
二、物理层概述
物理层的功能：实现在传输介质上传输比特流，将原始的位流
从一台机器传输到另一台机器上
物理层定义了建立、维护和拆除物理链路的规范和标准
定义了物理层接口通信的标准，包括：
机械特性 电气特性
功能特性
规程特性 物理层 802.3
35
同轴电缆和计算机连接
客户机
客户机 BNC T型连接器
终端 电阻
终端 电阻
客户机 服务器
36
细缆以太网
1)硬件配置 (1)网络接口适配器:网络中每个结点需要一块提供BNC接口的以太网卡、便协式适配器或 PCMCIA卡。
(2)BNC-T型连接器:细缆Ethernet上的每个结点通过T型连接器与网络进行连接,它水平方 向的两个插头用于连接两段细缆,与之垂直的插口与网络接口适配器上的BNC连接器相连。
2)技术参数 〃最大干线段长度:500米。 〃最大网络干线电缆长度:2500米。 〃每条干线段支持的最大结点数:100。 〃收发器之间最小距离:2.5米。 〃收发器电缆的最大长度:50米。
40
双绞线
双绞线
RJ-45 和AUI
Attachment Unit Interface
41
双绞线
屏蔽层
外皮
第四讲
物理层接口和标准
引入
OSI参考模型层次结构
物理层是七层模型的最底层
2
学习目标
学习完本章，您应该能够：
描述物理层的功能
描述物理层的介质
理解线缆的规范和连接方式
制作和测试线缆
3
课程内容
五层协议的体系结构
物理层概述
物理介质 线缆的规范和连接
4
一、五层协议的体系结构
5 4 3
应用层 运输层 网络层
计算机 1
AP1 5
注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次
应用层首部 运输层首部 网络层首部
H4 H4 H4 H5 H5 H5 H5
计算机 2
AP2 5
应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据
4
3 2
链路层 首部
H2
H3 H3
链路层 尾部
T2
4 3 2 1
1
10100110100101 比 特 流 110101110101
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机械特性
机械特性：规定了DTE与DCE实际的物理连接，如接 插件的形状和尺寸、插头的数目、排列方式以及插头 和插座的尺寸、电缆的长度以及所含导线的数目等。
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电气特性
电气特性：定了数据交换信号以及有关电路的特性。一般包括最 大数据传输率的说明、表示信号状态(逻辑电平，通/断)的电压和 电流的识别，即什么样的电压表示1或0，以及电路特性的说明和
与互联电线相关的规定
电平
负电平 1 传号 OFF（断）
正电平 0 空号 ON（通）
状态
逻辑状态 信号状态 功能状态
RS-232C接口的电气特性 30
电器信号表示
功能特性
功能特性： 说明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。即每 一条线的功能分配和确切定义。 通常信号线可分为四类：数 据线、控制线、同步线和地线。
数据链路层 数据链路层