王道计算机网络--2.2传输介质 2.3物理层设备

1.双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质

传输介质也称为传输媒体，是发送设备和接收设备的物理通道，可分为导向传输介质（固体媒介）、非导向传输介质（传输介质为空气、真空、海水等）

⑴双绞线：由两根采用一定规则并排绞合（为了减少对相邻导线的电磁干扰）的、互相绝缘的铜导线组成。

        为进一步提高抗电磁干扰能力，可再外面加个金属丝编织成的屏蔽层就是屏蔽双绞线（STP），无屏蔽层的是非屏蔽双绞线（UTP）

        价格便宜，在局域网和传统电话网中普遍使用。带宽取决于铜线的粗细和传输的距离。模拟信号（放大器放大）、数字信号（中继器整形）都可使用双绞线。

⑵同轴电缆：由铜质芯线、绝缘层、网状编织屏蔽层和塑料外层构成。按特性阻抗数值不同分为50Ω同轴电缆(传送快带信号)和70Ω同轴电缆(有线电视系统)。(贵但远)

⑶光纤：利用光导纤维传递光脉冲来进行通信。有脉冲表示1，无表示0。而可见光频率大约是10^8MHz，依次其带宽范围极大。

        由纤芯和薄层构成，光波通过纤芯传导，包层较纤芯有较低的折射率（会出现全反射）

多模光纤：存在许多条不同角度入射的光纤再一条光纤中传播。（光源为发光二极管，但光脉冲传输时会逐渐展宽，造成失真，只适合近距离传输）

单模光纤：光纤的直径减小到只有一个光的波长，它可使光纤一直向前传播，不会产生多次反射（直径只有几微米，造价搞，光源为定向性很好的激光二极管）远

⑷无线传输介质：

①无线电波：较强的穿透能力，可传输很长的距离，用于手机通信，还有无线局域网（WLAN），信号向所有方向散播，接收设备无需正对某一方向，简化了通信

②微波、红外线、激光：都需要再发送方和接受方有一条实现通路，很强的方向性，都沿直线传播，统称为视线介质。不同的是红外通信和激光通信需新把信号分   别转换成各自的信号格式，即红外光信号和激光信号，再直接再空间中传播。

        微波：频率高，频段范围广，载波频率通常为2~4GHz，故信道容量大。由于沿直线传播，故在地面传播距离有限，超过一定距离需要中继站接力。

        卫星通信利用地球同步卫星作为中继来转发微波信号。优点是容量大、距离远、覆盖广，缺点是短刀端的传播时延长，一般再250-270ms

2.物理层接口的特性

机械特性：定义物理连接的边界点，即接茬装置。规定物理连接时采用的规格、引线数目、引脚数量和排列情况等。

电气特性：规定传输二进制时，线路上信号的电压高低，抗阻匹配、传输速率和距离的限制等

功能特性：指明某条线上出现某一电平表示的意义，接口信号线的用途。。

规程特性：定义物理线路的工作规程和时序关系（过程特性）

常用的物理层接口标准有EIARS-232-C、ADSL和SONET/SDH等。

3.中继器：又叫转发器，功能是将信号整形放大再转发出去，以消除信号的失真和衰减，扩大网络传输的距离，其原理是信号再生，仅作用于电气部分，不管数据中是否有错误

        用来扩大网络规模的最廉价的互联设备，一般情况下中继器两端连接的是相同的媒体，但有点中继器可完成不同媒体的转接工作，由于其在物理层，故不能连接不同速率的局域网，中继器两端的网络部分是网段，而不是子网。因为网络标准中对信号的延迟范围作了具体的规定，中继器只能在此范围内进行工作，否则会引起网络故障。例如：采用粗同轴电缆的10BASE5以太网规范中，互相串联的中继器个数不能超过4个，而且用4个中继器串联的5段通信介质中告知只有3个段可以挂接计算机，其余两个只能做扩展信号范围的链路段，。这是所谓的“5-4-3规则”。

注：放大器原理是信号放大（模拟信号），中继器放大的是数字信号，原理是信号整形再生。网络设备若有存储转发功能，说明其可连接两个不同协议，而中继器没有存储转发功能，故中继器的两端的网段必须要同一个协议，同一速率

4.集线器(HUB):实质上是多端口的中继器，也工作在物理层。一口接受数据信号，将其整形放大转发到其他所有(输入端除外)处于工作状态的端口上，多口输入，冲突->无效

在网络中起信号放大和转发作用，目的是扩大网络的传输范围，不具备信号的定向传送功能（信号传输方向固定，是一个标准的共享式设备）

Hub主要用于双绞线组件共享网络，是解决从服务器连接到桌面最经济的方案。其组成的网络是共享式网络，逻辑上仍然是一个总线网，Hub每个端口连接的网络部分是同一个网络的不同网段。同时Hub也只能再半双工下工作，网络吞吐率因而收到限制。集线器不能分割冲突域，所有集线器端口都属于一个冲突域，集线器在一个时钟周期只能传输一组信息，带宽为10Mb/s的集线器上连接了8台计算机，当此8台计算机同时工作时，每台计算机真正拥有的带宽只有10/8=1.25Mb/s

习题：

1.利用一根同轴电缆互连的主机构成以太网，则主机间的通信方式为（）         半双工

传统以太网采用广播的方式发送信息，同一时间只能允许一台主机发送信息，否则会产生冲突。故此通信方式是半双工。

2.两个网段再物理层进行互联时要求（）             数据传输率要相同，但数据链路层协议可以不相同

互联要求：本层及本层以下协议必须相同，本层以上协议可以不同。（互联成功只表明这两个网段之间可以互传物理层信号，不能保证可以互传数据链路层的帧）