計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)-課件項(xiàng)目3任務(wù)1

1問(wèn)題分析在網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，將網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)選型等技術(shù)方案稱(chēng)為邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，將網(wǎng)絡(luò)布線(xiàn)等施工方案稱(chēng)為物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。張曉明和李華為了完成組建共享式網(wǎng)絡(luò)方案設(shè)計(jì)的需求，必須對(duì)局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、局域網(wǎng)的工作原理、局域網(wǎng)的組網(wǎng)規(guī)范有深入的理解。目前該網(wǎng)絡(luò)工作部只有一臺(tái)8口的集線(xiàn)器，工作站需求數(shù)量為10臺(tái)，顯然不能將所有的工作站都連上集線(xiàn)器，為了解決這個(gè)問(wèn)題，張曉明和李華應(yīng)當(dāng)考慮工作站和工作站之間的互聯(lián)問(wèn)題，才能確保所有的工作站都能連入校園網(wǎng)。在幾乎不增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的情況下，解決的方法是使用計(jì)算機(jī)的COM口將多余的終端連接起來(lái)。因此張曉明和李華還必須具備數(shù)據(jù)通信方面的基礎(chǔ)知識(shí)。2學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解物理層的基本功能2.掌握數(shù)據(jù)通信的基本概念3.掌握物理層常見(jiàn)協(xié)議及接口的應(yīng)用4.掌握組建共享式網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)規(guī)范5.了解快速以太網(wǎng)和高速以太網(wǎng)的組網(wǎng)規(guī)范3項(xiàng)目三組建共享式網(wǎng)絡(luò)任務(wù)1使用COM口實(shí)現(xiàn)雙機(jī)互連

43.2.1任務(wù)目的及要求熟悉RS-232串口的物理特性和功能特性；了解利用RS-232串口進(jìn)行異步通信的原理與過(guò)程，理解和掌握異步通信過(guò)程中各種通信參數(shù)的設(shè)置和使用；掌握計(jì)算機(jī)串口直連技術(shù)組成一個(gè)小組，每組兩臺(tái)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)雙機(jī)的互連53.2.2背景知識(shí)1、物理層的功能（OSI第一層）物理層的數(shù)據(jù)交換單元為二進(jìn)制比特具體表現(xiàn)形式：模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、光信號(hào)比特的同步異步傳輸、同步傳輸?shù)染€(xiàn)路的連接點(diǎn)到點(diǎn)專(zhuān)用鏈路連接、共享鏈路的多點(diǎn)連接傳輸方式單工、半雙工、全雙工62、數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)基本概念信息：有用的知識(shí)或消息，通信的目的是為了交換信息數(shù)據(jù)(data)：運(yùn)送信息的實(shí)體。數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)是在某區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的值；數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是離散的值。

信號(hào)(signal)：數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的表示形式。

模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)，模擬信號(hào)是隨時(shí)間連續(xù)變化的電流、電壓或電磁波；數(shù)字信號(hào)則是一系列離散的電脈沖。信道：向一個(gè)方向傳輸?shù)拿襟w(分為模擬信道和數(shù)字信道)7數(shù)據(jù)傳輸方式按被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)特點(diǎn)：基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸；按數(shù)據(jù)代碼傳輸?shù)捻樞颍翰⑿袀鬏敽痛袀鬏?；按?shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞剑和絺鬏敽彤惒絺鬏敚话磾?shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚝蜁r(shí)間關(guān)系：?jiǎn)喂?、半雙工和全雙工數(shù)據(jù)傳輸。8基帶傳輸和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼基帶傳輸：在通信線(xiàn)路上原封不動(dòng)地傳輸由計(jì)算機(jī)或終端產(chǎn)生的“0”或“1”數(shù)字脈沖信號(hào)特點(diǎn)：信道簡(jiǎn)單，成本低；基帶傳輸占據(jù)信道的全部帶寬，任何時(shí)候只能傳輸一路基帶信號(hào)，信道利用率低?；鶐鬏斨袛?shù)據(jù)信號(hào)的編碼方式主要有幾種，不歸零碼、曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特。9不歸零編碼（Non-ReturntoZero，NRZ）采用兩種高低不同的電平來(lái)表示二進(jìn)制的“0”和“1”。通常，用高電平表示“1”，低電平表示“0”曼徹斯特編碼（Manchester）將每比特的信號(hào)周期T分為前T/2和后T/2。用前T/2傳比特的反（原）碼，用后T/2傳送該比特的原（反）碼；則每一位波形信號(hào)的中點(diǎn)（即T/2處）都存在一個(gè)電平跳變差分曼徹斯特編碼（DifferenceManchester）每位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的取值，根據(jù)其開(kāi)始邊界是否發(fā)生跳變來(lái)決定；若一個(gè)比特開(kāi)始處存在跳變則表示“0”，無(wú)跳變則表示“1”1011頻帶傳輸與模擬數(shù)據(jù)編碼頻帶傳輸：發(fā)送時(shí)將數(shù)字信號(hào)調(diào)制成音頻信號(hào)后再進(jìn)行發(fā)送和傳輸，到達(dá)接收端時(shí)再把音頻信號(hào)解調(diào)成原來(lái)的數(shù)字信號(hào)特點(diǎn)：利用已有電信網(wǎng)線(xiàn)路，用于遠(yuǎn)距離傳輸12振幅鍵控（ASK）用載波的兩種不同幅度來(lái)表示二進(jìn)制的兩種狀態(tài)，如載波存在時(shí)，表示二進(jìn)制“1”；載波不存在時(shí)，表示二進(jìn)制“0”頻移鍵控（FSK）用載波頻率附近的兩種不同頻率來(lái)表示二進(jìn)制的兩種狀態(tài)，如載波頻率為高頻時(shí)，表示二進(jìn)制“1”；載波頻率為低頻時(shí)，表示二進(jìn)制“0”相移鍵控（PSK）用載波信號(hào)的相位移動(dòng)來(lái)表示數(shù)據(jù)，如載波不產(chǎn)生相移時(shí)，表示二進(jìn)制“0”；載波有180°相移時(shí)，表示二進(jìn)制“1”1314寬帶傳輸寬帶傳輸：通常采用75Ω的電視同軸電纜（CATV）或光纖作為傳輸媒體，帶寬為300MHz。使用時(shí)通常將整個(gè)帶寬劃分為若干個(gè)子頻帶，分別用這些子頻帶來(lái)傳送音頻信號(hào)、視頻信號(hào)以及數(shù)字信號(hào)。寬帶同軸電纜是用來(lái)傳輸電視信號(hào)的，當(dāng)用它來(lái)傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，需要利用電纜調(diào)制解調(diào)器（CableModem）把數(shù)字信號(hào)變換成頻率為幾十兆赫茲到幾百兆赫茲的模擬信號(hào)。15并行和串行傳輸并行傳輸：一次同時(shí)傳輸若干比特的數(shù)據(jù)，從發(fā)送端到接收端的信道需要用相應(yīng)的若干根傳輸線(xiàn)；速度快，造價(jià)高，不需要同步串行傳輸：二進(jìn)制代碼序列在一條數(shù)據(jù)線(xiàn)上以位為單位，按時(shí)間順序逐位傳輸?shù)姆绞?；?shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，速度慢，需要同步16異步傳輸和同步傳輸同步：接收端要按發(fā)送端所發(fā)送的每個(gè)碼元的重復(fù)率和起止時(shí)間接收數(shù)據(jù)。異步傳輸（起止方式）：每次只傳輸一個(gè)字符。每個(gè)字符用一位起始位引導(dǎo)、一位或二位停止位結(jié)束同步傳輸：傳輸信息格式是一組字符或一個(gè)二進(jìn)制位組成的數(shù)據(jù)塊（幀），發(fā)送數(shù)據(jù)之前先發(fā)送一個(gè)同步字符SYN或一個(gè)同步字節(jié)，用于接收方進(jìn)行同步檢測(cè)，從而收發(fā)雙方進(jìn)入同步狀態(tài)。然后連續(xù)發(fā)送任意多個(gè)字符或數(shù)據(jù)塊，發(fā)送完畢后，再使用同步字符或字節(jié)來(lái)標(biāo)識(shí)整個(gè)發(fā)送過(guò)程的結(jié)束17單工、半雙工和全雙工單工傳輸信道是單向信道，數(shù)據(jù)信號(hào)僅沿一個(gè)方向傳輸，發(fā)送方只能發(fā)送不能接收，而接收方只能接收而不能發(fā)送，不能改變信號(hào)傳送方向，如，無(wú)線(xiàn)電廣播和電視都屬于單工傳輸半雙工傳輸信號(hào)可以沿兩個(gè)方向傳送，但同一時(shí)刻一個(gè)信道只允許單方向傳送，即兩個(gè)方向的傳輸只能交替進(jìn)行，而不能同時(shí)進(jìn)行。當(dāng)改變傳輸方向時(shí)，要通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置進(jìn)行切換，半雙工信道適合于會(huì)話(huà)式通信。例如，公安系統(tǒng)使用的“對(duì)講機(jī)”和軍隊(duì)使用的“步話(huà)機(jī)”全雙工傳輸全雙工傳輸是指數(shù)據(jù)可以同時(shí)沿相反的兩個(gè)方向進(jìn)行雙向傳輸，如，電話(huà)機(jī)通信18數(shù)據(jù)交換技術(shù)電路交換(CircuitSwitching）：也稱(chēng)為線(xiàn)路交換，是一種直接的交換方式，為一對(duì)需要進(jìn)行通信的節(jié)點(diǎn)之間提供一條臨時(shí)的專(zhuān)用通道，即提供一條專(zhuān)用的傳輸通道。電路交換的通信過(guò)程包括：電路建立、數(shù)據(jù)傳輸、電路拆除三個(gè)階段電路交換必定是面向連接的((((交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)用戶(hù)線(xiàn)用戶(hù)線(xiàn)BDCA19報(bào)文交換（MassageSwitching）：也稱(chēng)消息交換，在報(bào)文交換中，數(shù)據(jù)是以報(bào)文為單位，長(zhǎng)度不定，可以有不同的格式，每個(gè)報(bào)文除傳輸?shù)臄?shù)據(jù)外，還必須附加報(bào)頭信息，報(bào)頭中包含有源地址和目的地址。發(fā)送數(shù)據(jù)塊時(shí)，源節(jié)點(diǎn)先將一個(gè)目的地址附加在數(shù)據(jù)塊上，形成報(bào)文，然后將報(bào)文交給第一個(gè)節(jié)點(diǎn)儲(chǔ)存起來(lái)，第一個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)報(bào)文的目的地選擇一條合適的空閑線(xiàn)路將報(bào)文傳輸給下一節(jié)點(diǎn)，以此類(lèi)推，直到把報(bào)文傳輸?shù)侥康墓?jié)點(diǎn)。20分組交換（PacketSwitching）：在發(fā)送端，先把較長(zhǎng)的報(bào)文劃分成較短的、固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段；每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組；分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元；依次把各分組發(fā)送到接收端。2122分組交換分類(lèi)數(shù)據(jù)報(bào)交換：把任一分組都當(dāng)作單獨(dú)的“小報(bào)文”來(lái)處理，而不管它是屬于哪個(gè)報(bào)文的分組，就像報(bào)文交換中把一份報(bào)文進(jìn)行單獨(dú)處理一樣。這種分組交換方式簡(jiǎn)稱(chēng)為數(shù)據(jù)報(bào)傳輸方式，作為基本傳輸單位的“小報(bào)文”被稱(chēng)為數(shù)據(jù)報(bào)（Datagram）

虛電路：兩個(gè)用戶(hù)終端設(shè)備在開(kāi)始發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)建立邏輯上的連接?！疤摗笔且?yàn)檫@種邏輯連接通路不是專(zhuān)用的，每個(gè)節(jié)點(diǎn)到其它節(jié)點(diǎn)之間可以并發(fā)連接多條虛電路，也可以與多個(gè)節(jié)點(diǎn)連接虛電路，實(shí)現(xiàn)資源共享23多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)：把多個(gè)低速信道組合成一個(gè)高速信道的技術(shù)所需設(shè)備：多路復(fù)用器（Multiplexer）在發(fā)送端根據(jù)某種約定的規(guī)則把多個(gè)低帶寬的信號(hào)復(fù)合成一個(gè)高帶寬的信號(hào)；多路分配器（Demultiplexer）在接收端根據(jù)同一規(guī)則把高帶寬的信號(hào)分解成多個(gè)低帶寬信號(hào)。分類(lèi)：頻分多路復(fù)用（FDM，frequencydivisionmultiplexing）、時(shí)分多路復(fù)用（TDM，timedivisionmultiplexing）、波分多路復(fù)用（WDM，wavedivisionmultiplexing）等24頻分多路復(fù)用(FDM)：所有用戶(hù)在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源。頻率時(shí)間頻率1頻率2頻率3頻率4頻率525時(shí)分多路復(fù)用(TDM)：所有用戶(hù)在不同的時(shí)間占用同樣的頻帶寬度。頻率時(shí)間BCDBCDBCDBCDAAAA在

TDM

幀中的位置不變TDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀26波分多路復(fù)用（WDM）：光的頻分復(fù)用碼分復(fù)用

CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）：各用戶(hù)使用經(jīng)過(guò)特殊挑選的不同碼型，彼此不會(huì)造成干擾；而且發(fā)送的信號(hào)也有很強(qiáng)的抗干擾能力273、通信接口---RS-232CRS-232C標(biāo)準(zhǔn)提供了一個(gè)利用公用電話(huà)網(wǎng)絡(luò)作為傳輸媒體，并通過(guò)調(diào)制解調(diào)器將遠(yuǎn)程設(shè)備連接起來(lái)的技術(shù)規(guī)定。DTE：用來(lái)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)或終端系統(tǒng)稱(chēng)為數(shù)據(jù)終端設(shè)備，如計(jì)算機(jī)；DCE：用來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的收集、處理和變換的設(shè)備稱(chēng)為數(shù)據(jù)通信設(shè)備如調(diào)制解調(diào)器。28機(jī)械特征RS-232C的機(jī)械特性規(guī)定使用一個(gè)25芯的標(biāo)準(zhǔn)連接器，并對(duì)該連接器的尺寸及針或孔芯的排列位置等都做了詳細(xì)說(shuō)明完整25芯標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)化9芯標(biāo)準(zhǔn)29電氣特征邏輯“1”的電平為-15至-5伏，邏輯“0”的電平為+5至+15伏，+5伏和-5伏之間為過(guò)渡區(qū)域不做定義30功能特征RS-232C的功能特性定義了25芯標(biāo)準(zhǔn)連接器中的20根信號(hào)線(xiàn)，其中2根地線(xiàn)、4根數(shù)據(jù)線(xiàn)、11根控制線(xiàn)、3根定時(shí)信號(hào)線(xiàn)、剩下的5根線(xiàn)做備用或末定義見(jiàn)書(shū)表3-1:RS-232C功能特性31RS-232C的工作過(guò)程建立連接階段數(shù)