计算机网络基础-课件项目3任务1

1问题分析在网络方案设计领域中，将网络方案设计选型等技术方案称为逻辑网络设计，将网络布线等施工方案称为物理网络设计。张晓明和李华为了完成组建共享式网络方案设计的需求，必须对局域网的体系结构、局域网的工作原理、局域网的组网规范有深入的理解。目前该网络工作部只有一台8口的集线器，工作站需求数量为10台，显然不能将所有的工作站都连上集线器，为了解决这个问题，张晓明和李华应当考虑工作站和工作站之间的互联问题，才能确保所有的工作站都能连入校园网。在几乎不增加网络设备的情况下，解决的方法是使用计算机的COM口将多余的终端连接起来。因此张晓明和李华还必须具备数据通信方面的基础知识。2学习目标1.了解物理层的基本功能2.掌握数据通信的基本概念3.掌握物理层常见协议及接口的应用4.掌握组建共享式网络的组网规范5.了解快速以太网和高速以太网的组网规范3项目三组建共享式网络任务1使用COM口实现双机互连

43.2.1任务目的及要求熟悉RS-232串口的物理特性和功能特性；了解利用RS-232串口进行异步通信的原理与过程，理解和掌握异步通信过程中各种通信参数的设置和使用；掌握计算机串口直连技术组成一个小组，每组两台计算机，实现双机的互连53.2.2背景知识1、物理层的功能（OSI第一层）物理层的数据交换单元为二进制比特具体表现形式：模拟信号、数字信号、光信号比特的同步异步传输、同步传输等线路的连接点到点专用链路连接、共享链路的多点连接传输方式单工、半双工、全双工62、数据通信基础基本概念信息：有用的知识或消息，通信的目的是为了交换信息数据(data)：运送信息的实体。数据可分为模拟数据和数字数据。模拟数据是在某区间内连续变化的值；数字数据是离散的值。

信号(signal)：数据在传输过程中的表示形式。

模拟信号、数字信号，模拟信号是随时间连续变化的电流、电压或电磁波；数字信号则是一系列离散的电脉冲。信道：向一个方向传输的媒体(分为模拟信道和数字信道)7数据传输方式按被传输的数据信号特点：基带传输、频带传输和宽带传输；按数据代码传输的顺序：并行传输和串行传输；按数据传输的同步方式：同步传输和异步传输；按数据传输的方向和时间关系：单工、半双工和全双工数据传输。8基带传输和数字数据编码基带传输：在通信线路上原封不动地传输由计算机或终端产生的“0”或“1”数字脉冲信号特点：信道简单，成本低；基带传输占据信道的全部带宽，任何时候只能传输一路基带信号，信道利用率低。基带传输中数据信号的编码方式主要有几种，不归零码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特。9不归零编码（Non-ReturntoZero，NRZ）采用两种高低不同的电平来表示二进制的“0”和“1”。通常，用高电平表示“1”，低电平表示“0”曼彻斯特编码（Manchester）将每比特的信号周期T分为前T/2和后T/2。用前T/2传比特的反（原）码，用后T/2传送该比特的原（反）码；则每一位波形信号的中点（即T/2处）都存在一个电平跳变差分曼彻斯特编码（DifferenceManchester）每位二进制数据的取值，根据其开始边界是否发生跳变来决定；若一个比特开始处存在跳变则表示“0”，无跳变则表示“1”1011频带传输与模拟数据编码频带传输：发送时将数字信号调制成音频信号后再进行发送和传输，到达接收端时再把音频信号解调成原来的数字信号特点：利用已有电信网线路，用于远距离传输12振幅键控（ASK）用载波的两种不同幅度来表示二进制的两种状态，如载波存在时，表示二进制“1”；载波不存在时，表示二进制“0”频移键控（FSK）用载波频率附近的两种不同频率来表示二进制的两种状态，如载波频率为高频时，表示二进制“1”；载波频率为低频时，表示二进制“0”相移键控（PSK）用载波信号的相位移动来表示数据，如载波不产生相移时，表示二进制“0”；载波有180°相移时，表示二进制“1”1314宽带传输宽带传输：通常采用75Ω的电视同轴电缆（CATV）或光纤作为传输媒体，带宽为300MHz。使用时通常将整个带宽划分为若干个子频带，分别用这些子频带来传送音频信号、视频信号以及数字信号。宽带同轴电缆是用来传输电视信号的，当用它来传输数字信号时，需要利用电缆调制解调器（CableModem）把数字信号变换成频率为几十兆赫兹到几百兆赫兹的模拟信号。15并行和串行传输并行传输：一次同时传输若干比特的数据，从发送端到接收端的信道需要用相应的若干根传输线；速度快，造价高，不需要同步串行传输：二进制代码序列在一条数据线上以位为单位，按时间顺序逐位传输的方式；实现简单，速度慢，需要同步16异步传输和同步传输同步：接收端要按发送端所发送的每个码元的重复率和起止时间接收数据。异步传输（起止方式）：每次只传输一个字符。每个字符用一位起始位引导、一位或二位停止位结束同步传输：传输信息格式是一组字符或一个二进制位组成的数据块（帧），发送数据之前先发送一个同步字符SYN或一个同步字节，用于接收方进行同步检测，从而收发双方进入同步状态。然后连续发送任意多个字符或数据块，发送完毕后，再使用同步字符或字节来标识整个发送过程的结束17单工、半双工和全双工单工传输信道是单向信道，数据信号仅沿一个方向传输，发送方只能发送不能接收，而接收方只能接收而不能发送，不能改变信号传送方向，如，无线电广播和电视都属于单工传输半双工传输信号可以沿两个方向传送，但同一时刻一个信道只允许单方向传送，即两个方向的传输只能交替进行，而不能同时进行。当改变传输方向时，要通过开关装置进行切换，半双工信道适合于会话式通信。例如，公安系统使用的“对讲机”和军队使用的“步话机”全双工传输全双工传输是指数据可以同时沿相反的两个方向进行双向传输，如，电话机通信18数据交换技术电路交换(CircuitSwitching）：也称为线路交换，是一种直接的交换方式，为一对需要进行通信的节点之间提供一条临时的专用通道，即提供一条专用的传输通道。电路交换的通信过程包括：电路建立、数据传输、电路拆除三个阶段电路交换必定是面向连接的((((交换机交换机交换机交换机用户线用户线BDCA19报文交换（MassageSwitching）：也称消息交换，在报文交换中，数据是以报文为单位，长度不定，可以有不同的格式，每个报文除传输的数据外，还必须附加报头信息，报头中包含有源地址和目的地址。发送数据块时，源节点先将一个目的地址附加在数据块上，形成报文，然后将报文交给第一个节点储存起来，第一个节点根据报文的目的地选择一条合适的空闲线路将报文传输给下一节点，以此类推，直到把报文传输到目的节点。20分组交换（PacketSwitching）：在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段；每一个数据段前面添加上首部构成分组；分组交换网以“分组”作为数据传输单元；依次把各分组发送到接收端。2122分组交换分类数据报交换：把任一分组都当作单独的“小报文”来处理，而不管它是属于哪个报文的分组，就像报文交换中把一份报文进行单独处理一样。这种分组交换方式简称为数据报传输方式，作为基本传输单位的“小报文”被称为数据报（Datagram）

虚电路：两个用户终端设备在开始发送和接收数据之前通过通信网络建立逻辑上的连接。“虚”是因为这种逻辑连接通路不是专用的，每个节点到其它节点之间可以并发连接多条虚电路，也可以与多个节点连接虚电路，实现资源共享23多路复用技术多路复用技术：把多个低速信道组合成一个高速信道的技术所需设备：多路复用器（Multiplexer）在发送端根据某种约定的规则把多个低带宽的信号复合成一个高带宽的信号；多路分配器（Demultiplexer）在接收端根据同一规则把高带宽的信号分解成多个低带宽信号。分类：频分多路复用（FDM，frequencydivisionmultiplexing）、时分多路复用（TDM，timedivisionmultiplexing）、波分多路复用（WDM，wavedivisionmultiplexing）等24频分多路复用(FDM)：所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。频率时间频率1频率2频率3频率4频率525时分多路复用(TDM)：所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度。频率时间BCDBCDBCDBCDAAAA在

TDM

帧中的位置不变TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧…TDM帧26波分多路复用（WDM）：光的频分复用码分复用

CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）：各用户使用经过特殊挑选的不同码型，彼此不会造成干扰；而且发送的信号也有很强的抗干扰能力273、通信接口---RS-232CRS-232C标准提供了一个利用公用电话网络作为传输媒体，并通过调制解调器将远程设备连接起来的技术规定。DTE：用来发送和接收数据的计算机或终端系统称为数据终端设备，如计算机；DCE：用来实现信息的收集、处理和变换的设备称为数据通信设备如调制解调器。28机械特征RS-232C的机械特性规定使用一个25芯的标准连接器，并对该连接器的尺寸及针或孔芯的排列位置等都做了详细说明完整25芯标准简化9芯标准29电气特征逻辑“1”的电平为-15至-5伏，逻辑“0”的电平为+5至+15伏，+5伏和-5伏之间为过渡区域不做定义30功能特征RS-232C的功能特性定义了25芯标准连接器中的20根信号线，其中2根地线、4根数据线、11根控制线、3根定时信号线、剩下的5根线做备用或末定义见书表3-1:RS-232C功能特性31RS-232C的工作过程建立连接阶段数