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1、第3章 物理层,计算机网络案例教程课件北京大学出版社 2008年 7月,教学要求,引例,作为五层模型的最底层物理层涉及通信，要在信道上传输二进制比特流，必须保证一方发出二进制“1”时，另一方收到的也是“1”，而不是“0”；按照功能设计，物理层面临的问题是：(1)多少电压值表示“1”，多少电压值表示“0”。(2)一个比特持续多少微秒。(3)传输是否在两个方向上同时进行。(4)最初的连接如何建立，通信后如何终止连接。(5)网络接插件有多少个引脚，每个引脚的用途是什么。这些问题是怎样解决的，就是这一章我们要研究解决的。,教学提示,传输介质无线传输物理层接口与协议物理层相关设备举例,传输介质,物理层的
2、目的是将二进制比特流从一台机器传输到另一台机器。有多种物理介质可用于实际传输，每一种物理介质在带宽、延迟、成本和安装维护难度上都不相同。介质可以大致地分为有导线介质例如，铜线和光纤及无导线介质红外线和微波。,双绞线,按线的制作方式分成直连线与交叉线根据EIA/TIA568标准的规定，双绞线每条都有特定的颜色与编号。,直连线,在直连线中实际上只使用了1、2、3、6 这4根缆线来连接以太网（Ethernet）设备。但这只能是Ethernet使用的，不能用于其他的网络。,直连线用来实现下列连接：主机到交换机或集线器路由器到交换机或集线器,交叉线,与直连线一样，交叉线也使用4根同样的缆线，但是要将不同
3、的插脚引线连接起来。即将1与3、2与6连接起来。,交叉线用来实现如下连接：交换机到交换机集线器到集线器主机到主机,集线器到交换机路由器到主机,应用案例（一）,红宇公司是一个5人左右的小公司，要组建局域网，以便资源共享。网络带宽为100M，其拓扑图如图所示。网络工作人员接受了制作网线的任务。,应用案例（二）,任务单,应用案例（三）,1.确定方案 因公司所需的是局域网，网络带宽为100M，因此采用5类双绞线，制成直连以太网线。2.确定工具和材料结果：压线钳、测试仪、网线、水晶头。3制作以太网线准备工作：RJ45压线钳一把、水晶头若干、双绞线若干米、测试仪一部。,应用案例（四）,制作网线：具体方法分
4、为“剥”、“理”、“插”、“压”四步,剥线的长度为13mm15mm，不宜太长或太短,应用案例（五）,制作网线：具体方法分为“剥”、“理”、“插”、“压”四步,理线的顺序：白/橙 橙 白/绿 蓝 白/蓝 绿 白/棕 棕,应用案例（六）,制作网线：具体方法分为“剥”、“理”、“插”、“压”四步,一定要平行插入到顶端以免触不到金属片；线的外皮必须伸入接头一小部分以增强线的强度。,应用案例（七）,制作网线：具体方法分为“剥”、“理”、“插”、“压”四步,将水晶头放入压线钳，用力压紧,同轴电缆,50同轴电缆用于数字传输，因此，50同轴电缆又称为基带同轴电缆。根据同轴电缆中导体的直径大小分为粗缆和细缆。7
5、5同轴电缆（如有线电视电缆）用于模拟信号的传输。这种电缆被称为宽带同轴电缆。“宽带”这个词来源于电话业，指比4kHz宽的频带。然而在计算机网络中，“宽带电缆”却指任何使用模拟信号进行传输的电缆网。,光缆,光纤的结构,光线在光纤中的折射,光纤的工作原理,高折射率(纤芯),低折射率(包层),光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射,多模光纤与单模光纤,多模光纤,教学提示,传输介质无线传输物理层接口与协议物理层相关设备举例,3.1.4 无线传输,无线电,微波,红外线,可见光,紫外线,X射线,射线,双绞线,同轴电缆,卫星,地面微波,调幅无线电,调频无线电,海事无线电,光纤,电视,LF,MF,HF,VHF,
6、UHF,SHF,EHF,THF,波段,104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016,100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024,移动无线电,电信领域使用的电磁波的频谱,教学提示,传输介质无线传输物理层接口与协议物理层相关设备举例,物理层接口与协议,物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。功能特性 指明某
7、条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。规程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。,DTE与DCE接口,DTE(Data Terminal Equipment)是数据终端设备，是具有一定的数据处理能力和发送、接收数据能力的设备。DCE(Data Circuit-terminating Equipment)是数据电路端接设备，它在 DTE 和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。物理层接口协议实际上是DTE与DCE或其他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。,DTE 通过 DCE与通信传输线路相连,DTE 通过 DCE与通
8、信传输线路相连,物理层协议举例,EIA-232/V.24 的信号定义,DTE与 DCE进行通信,EIA-232/V.24 外观,虚调制解调器与计算机相连,其它接口标准,RS-449 由 3 个标准组成。RJ45标准V.24接口标准 V.35接口标准 用于物理层的主要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性，即机械特性、电气特性、功能特性、规程特性。,教学提示,传输介质无线传输物理层接口与协议物理层相关设备举例,物理层相关设备举例,网卡（Network Interface Card，NIC）,PCI总线网卡,物理层相关设备举例,网卡（Network Interface Card，NIC）,32bit
9、 CardBus接口网卡,物理层相关设备举例,网卡（Network Interface Card，NIC）,USB接口网卡,物理层相关设备举例,网卡（Network Interface Card，NIC）,RJ45端口的网卡,物理层相关设备举例,网卡（Network Interface Card，NIC）,BNC端口的网卡,物理层相关设备举例,网卡（Network Interface Card，NIC）,无线网卡,物理层相关设备举例,中继器（Repeater）,中继器,物理层相关设备举例,集线器（HUB）,集线器,应用案例,例：通过交叉线使两台计算机互联。任务单,应用案例,1 确定互联方案 利
10、用RJ-45连接器(水晶头)制作一条交叉线，把两块具有RJ-45端口的网卡分别插在两台安装了Windows 98以上操作系统的计算机扩展槽内，通过交叉线把两台主机网卡连接起来，安装驱动等软件完成互联。2确定网络连接图,应用案例,2确定网络连接图,应用案例,3制作交叉线(1)使用的材料、工具包括压线钳、专用测试仪、网线、水晶头。(2)网线一端采用T568B标准，橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕的线序按照“剥”、“理”、“插”、“压”四步连好水晶头；网线另一端采用绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕的线序(即1、3对调，2、6对调)按照“剥”、“理”、“插”、“压”四步连好水晶头。(3)通
11、过专用测试仪测试其连通性。,应用案例,4安装网卡、网卡驱动并连接两台计算机 打开主机机箱，把网卡插入扩展槽，固定好网卡装好机箱。分别在两台计算机中运行随机配送的驱动程序中的Setup.exe程序。选择安装路径为默认或指定目录。,应用案例,5网络协议安装配置1)配置IP地址 在IP地址指示位置PC1输入，PC2输入；子网掩码指示位置输入。【本地连接属性】对话框【Internet协议属性】对话框,应用案例,2)设置网络标识 为了让对方能看到，每台计算机必须要有一个唯一的名字。工作组名必须相同，具体操作如下：右击【网上邻居】图标，在打开的【网络连接】对话框中，选择【高级】选项，选择【网络标识】命令即
12、可命名或更改计算机名和工作组名。,应用案例,6验证结果 重新启动计算机，在主机中共享驱动器或目录。打开我的电脑，右击【欲共享的驱动器或目录】选项，选择【共享】选项。在另一台主机中，打开【网络邻居】图标可以得到网络上计算机的列表。双击欲访问的计算机，即可正常访问。,本 章 小 结,本章首先由直连网线的制作方法引入，介绍了直连网线与交叉网线的区别，直连网线与交叉网线所连接的设备条件。对同轴电缆、光缆与无线传输进行了说明。物理层的作用是要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体的影响，使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异，这样就可以使数据链路层只考虑本层的协议和服务，而不考虑网络具体的传输媒体是什么。物理层的协议规定了与建立、维持及断开物理信道有关的特性，这些特性包括机械的、电气的、功能性的、规程性的四个方面。这些特性确保物理层能通过物理信道在相邻网络之间正确地收、发比特流信息，即确保比特流能送上物理信道，并且能在另一端取到。在广域网的物理层定义了数据终端设备(DTE)和数据电路端接设备(DCE)之间的接口规范和标准。物理层协议都可以从机械特性、电气特性、功能特性及规程特性这四个方面来理解。,
