【计算机网络】2、传输介质、通信方向、通信方式、交换方式、IP地址表示、子网划分
文章目录
- 传输介质
-
- 双绞线
-
- 无屏蔽双绞线UTP
- 屏蔽双绞线STP
- 网线
- 光纤
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- 多模光纤MMF
- 单模光纤SMF
- 无线信道
-
- 无线电波
- 红外光波
- 通信方向
-
- 单工
- 半双工
- 全双工
- 通信方式
-
- 异步传输
- 同步传输
- 串行传输
- 并行传输
- 交换方式
-
- 电路交换
- 报文交换
- 分组交换
- IP地址表示
-
- IP地址的定义
- IP地址的分类
-
- 无分类编址
- 特殊IP地址
- 子网划分
-
- 子网划分的定义
- 子网号
- 子网掩码
- 超网
传输介质
双绞线
将多根铜线按规则缠绕在一起，能够减少干扰；分为无屏蔽双绞线UTP和屏蔽双绞线STP，都是由一对铜线簇组成。也即我们常说的网线；双绞线的传输距离在100m以内
无屏蔽双绞线UTP
价格低安装简单，但可靠性相对较低，比屏蔽双绞线STP细一点分为：
- CAT3（3类UTP，速率为10Mbps）
- CAT4（4类UTP与3类差不多，无应用)
- CAT5(5类UTP，速率为100Mbps，用于快速以太网)
- CAT5E(超5类UTP速率为1000Mbps)
- CAT6(6类UTP，用来替代CAT5E，速率也是1000Mbps)
屏蔽双绞线STP
比之UTP增加了一层屏蔽层，可以有效的提高可靠性，但对应的价格高，安装麻烦般用于对传输可靠性要求很高的场合，比非屏蔽双绞线UTP粗一点
网线
网线有如下两种安装标准：都是八根不同颜色的网线，按照不同的顺序排序，插入水晶头中，区分在第1236四根网线的位置不同
光纤
由纤芯和包层组成，传输的光信号在纤芯中传输，然而从PC端出来的信号都是电信号，要经过光纤传输的话，就必须将电信号转换为光信号（使用光猫转换）
多模光纤MMF
纤芯半径较大，因此可以同时传输多种不同的信号，光信号在光纤中以全反射的形式传输，采用发光二极管LED为光源，成本低，但是传输的效率和可靠性都较低，适合于短距离传输，其传输距离与传输速率相关，速率为100Mbps时为2KM，速率为1000Mbps时为550m
单模光纤SMF
纤芯半径很小，一般只能传输一种信号，采用激光二极管LD作为光源，并日只支持激光信号的传播，同样是以全反射形式传播，只不过反射角很大，看起来像一条直线，成本高，但是传输距离远，可靠性高。传输距离可达5KM
无线信道
无线信道分为无线电波和红外光波
无线电波
- 长波
- 中波
- 短波
- 超短波
- 微波（又分为地面微波和卫星微波）
红外光波
- 近红外线
- 中红外线
- 远红外线
通信方向
通信方向是指信息在通信过程中的传递方向，这个传输的过程可以分类为：
- 单工
- 半双工
- 全双工
单工
只能由设备A发给设备B，即数据流只能单向流动
半双工
设备A和设备B可以互相通信，但是同一时刻数据流只能单向流动
全双工
设备A和设备B在任意时刻都能互相通信
通信方式
异步传输
发送方每发送一个字符，需要在字符的起始和结尾处插人标识，当接收方接收到该字符时需要处理开始和结尾处的标识，处理完之后就能识别发送过来的数据，但是这样会造成资源浪费，传输效率降低。发送方和接收方并不是同时进行处理数据
同步传输
以数据块为单位进行传输，当发送方要发送数据时，先发送一个同步帧，接收方收到后做好接收准备，开始接收数据块，结束后又会有结束帧确认，这样一次传输一个数据块，效率高
串行传输
只有一根数据线，数据只能1bit挨个排队传送，适合低速设备、远距离的传送一般用于广城网中
并行传输
有多根数据线，可以同时传输多个bit数据，适合高速设备的传送，常用语计算机内部各硬件模块之间
交换方式
电路交换
通信一方进行呼叫，另一方接收后，在二者之间会建立一个专用电路，特点为面向连接实时性高、链路利用率低，一般用于语音视频通信
报文交换
以报文为单位，存储转发模式，接收到数据后先存储，进行差错校验，没有错误则转发有错误则丢弃，因此会有延时，但可靠性高，是面向无连接的
分组交换
以分组为单位，也是存储转发模式，因为分组的长度比报文小，所以时延小于报文交换又可分为三种方式：
- 数据报：是现在主流的交换方式，各个分组携带地址信息，自由的选择不同的路由路径传送到接e收方，接收方接收到分组后再根据地址信息重新组装成原数据，是面向无连接的，但是不可靠的。
- 虚电路：发送方发送一个分组，接收方收到后二者之间就建立了一个虚拟的通信线路，二者之间的分组数据交互都通过这条线路传送，在空闲的时候这条线路也可以传输其他数据，是面向连接的，可靠的。
- 信元交换：异步传输模式ATM采用的交换方式，本质是按照虚电路方式进行转发，只不过信元是固定长度的分组，共53B，其中5B为头部，48B为数据域，也是面向连接的，可靠的
IP地址表示
IP地址的定义
机器中存放的IP地址是32位的二进制代码，每隔8位插人一个空格，可提高可读性，为了便于理解和设置，一般会采用点分十进制方法来表示:将32位二进制代码每8位二进制转换成十进制就变成了4个十进制数，而后在每个十进制数间隔中插人.，如下所示，最终为128.11.3.31:
因为每个十进制数都是由8个二进制数转换而来，因此每个十进制数的取值范围为0-255（掌握二进制转十进制的快速计算方法，牢记2的幂指数值能实现快速转换）
IP地址的分类
IP地址分为四段，每段八位，一共32位二进制数组成，在逻辑上，这32位IP地址分为网络号（带下划线的）和主机号，依据网络号的位数不同，可以将IP地址分为以下几类：
| 类别 | 点分十进制 | 二进制 | |
|---|---|---|---|
| A类 | 0.0.0.0 | 最低 | 00000000 00000000 00000000 00000000 |
| 127.255.255.255 | 最高 | 01111111 11111111 11111111 11111111 | |
| B类 | 128.0.0.0 | 最低 | 10000000 00000000 00000000 00000000 |
| 191.255.255.255 | 最高 | 10111111 11111111 11111111 11111111 | |
| C类 | 192.0.0.0 | 最低 | 11000000 00000000 00000000 00000000 |
| 223.255.255.255 | 最高 | 11011111 11111111 11111111 11111111 | |
| D类 组播 |
224.0.0.0 | 最低 | 11100000 00000000 00000000 00000000 |
| 239.255.255.255 | 最高 | 11101111 11111111 11111111 11111111 | |
| E类 组播 |
240.0.0.0 | 最低 | 11110000 00000000 00000000 00000000 |
| 255.255.255.255 | 最高 | 11111111 11111111 11111111 11111111 |
无分类编址
即不按照ABC类规则，自动规定网络号，无分类编址格式为：IP地址/网络号，示例:128.168.0.11/20表示的IP地址为128.168.0.11，其网络号占20位，因此主机号占32-20=12位，也可以划分子网。
特殊IP地址
公有地址：通过它直接访问因特网。是全网唯一的IP地址.
私有地址：属于非注册地址，专门为组织机构内部使用，不能直接访问因特网，下表所示为私有地址范围
| 类别 | IP地址范围 | 网络号 | 网络数 |
|---|---|---|---|
| A | 10.0.0.0~10.255.255.255 | 10 | 1 |
| B | 172.16.0.0~172.31.255.255 | 172.16~172.31 | 16 |
| C | 192.168.0.0~192.168.255.255 | 192168.0~192.168.255 | 256 |
子网划分
子网划分的定义
一般公司在申请网络时，会直接获得一个范围很大的网络，如一个A类地址，因为主机数之间相差的太大了，不利于分配，我们一般采用子网划分的方法来划分网络即自定义网络号位数，就能自定义主机号位数，就能根据主机人数来划分出最适合的方案，不会造成资源的浪费。
子网号
一般的IP地址按标准划分为A B C类后可以进行再一步的划分，将主机号多出的几位作为子网号，就可以划分出多人子网，比如只需要为30台主机分配ip地址，那么我们会申请C类的地址，C类地址是28次方个主机号，远远超过了30的需求，于是我们按照2n-2=30来计算，n=5是最合适的，那么多于的那3位就是用来作为子网号，那么子网就一共可以划分2^3=8个，按照IP地址组成为：网络号+子网号+主机号来算的话那么就是网络号24+子网号3+主机号5。
子网掩码
网络号和子网号都为1,主机号都为0,这样的地址为子网掩码。如果把上面的例子拿来算子网掩码的话就是: 24个1+3个1+5个0，得到的就是255.255.255.224
要注意的是：子网号可以为全0和全1,主机号不能为全0或全1,因此，主机数需要-2,而子网数不用。
超网
聚合网络为超网，就是划分子网的逆过程，将网络号取出几位作为主机号，此时这个网络内的主机数量就变多了，成为一个更大的网络。