作者：程书红,张智
出版社：电子工业出版社
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
计算机网络基础试读：
前言
当今世界是一个以网络为核心的信息时代。随着信息技术和信息产业的发展，社会需要大量掌握计算机网络技术的人才。掌握计算机网络技术已成为一个合格的IT从业人员的必备技能，因此计算机网络已成为各高职院校信息技术等相关专业的一门重要基础课程。
本书根据作者多年来在计算机网络方面的实践教学经验组织编写，本书从实际应用出发，全面、系统地介绍计算机网络技术的基本知识和基本技能，在内容上深入浅出、循序渐进、图文并茂，每部分都尽力把当前计算机网络技术发展的最新成果融入教材中，以适应社会对网络技术人才的需求。以必须够用为度，以激发学生的学习兴趣为出发点，使读者在掌握计算机网络基础知识和技能的基础上具备一定的可持续发展能力。
本书面向高职高专计算机与信息技术类学生，以培养技术应用型人才为目标。考虑到计算机网络具有涉及面广、概念多、知识体系跨度大、理论性和实践性都较强的综合性技术特点，本书涉及的内容比较广泛，对网络规划、组建局域网、组建以太网、子网规划与划分、配置路由器、组建无线网络、网络服务器的配置与管理、接入Internet及网络安全的管理等都做了必要的介绍。本书内容安排符合当前网络技术的实际需要，知识点分布合理，难易适度，注重基础知识与技能培养。本书建议教学安排60～72学时。
本书由重庆城市管理职业学院的骨干教师程书红、张文科、罗勇、彭茂玲、李芳，海南职业技术学院的骨干教师张智，重庆立信职业教育中心的骨干教师李团，重庆敏韬网络科技有限公司的工程师杨超和陈宝英，重庆邮政公司渝北区邮政局的高级工程师刘治洪共同编写完成。在编写过程中得到了重庆城市管理职业学院信息工程学院院长乐明于博士的指导和大力支持，同时也参阅了许多参考资料，本书在编写过程中得到了各方面的大力支持，在此一并表示感谢。
本书第1章、第9章由程书红和张智编写，第2章由李芳和张智编写，第3章由程书红和刘治洪编写，第4章、第5章由罗勇和李团编写，第6章由彭茂玲编写，第7章、第11章由张文科和陈宝英编写，第8章由张文科和张智编写，第10章由张智和杨超编写，全书由乐明于主审，程书红统稿。
为了方便教师教学，本书配有电子教学课件，请有此需要的教师登录华信教育资源网（www.hxedu.com.cn）注册后免费进行下载。如有问题，可在网站留言板留言或与电子工业出版社联系（E-mail：hxedu＠phei.com.cn）。
由于时间仓促，编者的学识和水平有限，疏漏和不当之处在所难免，敬请读者不吝指正。编 者
第1章 认识网络及制作网线
1.1 任务描述
张老师家里原有一台台式计算机，由于工作需要又配置了一台移动PC（笔记本电脑）。以前的工作文件在台式机上，新建立的文件在移动PC上，需要通过移动硬盘或U盘反复复制。张老师就想：能否把这两台计算机互连起来，组建一个简单的家庭网络环境，通过网络把这两台计算机上的资源共享，这样就可以随时用任意一台计算机了。
通过组建网络，一家人也可以在任意一台计算机上工作，而不需要更换计算机。通过网络不仅可以互相传输文件，还可以一起上网玩游戏。
1.2 设计与实施
1.2.1 设计计算机网络就是通过传输介质把分布在不同地点的计算机互连起来，组成一个计算机网络系统。网络系统有大有小，有全球的计算机之间互连构成的最大的网络——Internet，也有直接把两台计算机互连，形成最小的网络：双机互连网络。把两台计算机连接起来，就需要使用传输介质。在此，使用双绞线即可。1.2.2 实施步骤
1.所需仪器材料
非屏蔽双绞线（5类）（见图1-1）、RJ-45接头（水晶头）（见图1-2）、压线钳和测线仪（见图1-3）。图1-1 双绞线图1-2 水晶头图1-3 压线钳和测线仪
2.需用知识
为了方便使用，双绞线中的8芯导线采用不同的颜色标志。其中橙色线和橙白色线形成一对，绿色线和绿白色线形成一对，蓝色线和蓝白色线形成一对，棕色线和棕白色线形成一对。图1-4显示了双绞线中颜色与线号的对应关系。图1-4 双绞线中颜色与线号的对应关系
一般将1、2线作为自己的发送线，3、6线作为自己的接收线，如图1-5所示。图1-5 收发线对
为了将双绞线与计算机、集线器、交换机等设备相连，每条双绞线的两端需要安装RJ-45接头（也叫做RJ-45水晶头）。图1-6显示了RJ-45接口的示意图和一条带有RJ-45接头的双绞线。图1-6 RJ-45接头和接口
带有RJ-45接头的双绞线可以通过专用的剥线和压线钳制作。RJ-45接头制作时必须符合美国电子/电信工业协议EIA/TIA标准。根据制作过程中线序的排列不同，双绞线分为直通线（T568B）和交叉线（T568A）（见表1-1）。表1-1 T568B和T568A的线序（1）直通线。
在通信过程中，计算机的发线要和集线器的收线相连接，计算机的收线要与集线器的发线相连接。但由于集线器内部发线和收线进行了交叉，如图1-7所示，因此，在将计算机连入集线器时需要使用直通线。图1-7 直通线的使用
直通线中水晶头触点与双绞线线对的对应关系如图1-8所示。图1-8 直通线的线对排列（2）交叉线。
计算机与集线器的连接可以使用直通线，那么集线器与集线器之间的级联使用什么样的电缆呢?
集线器之间的级联可以采取两种不同的方法。如果利用集线器的直通级联端口与另一集线器的普通交叉端口相连接，如图1-9所示，那么普通的直通线就可以完成级联任务。如果利用集线器的普通交叉端口与另一集线器的普通交叉端口相连，如图1-10所示，则必须使用交叉线。图1-9 利用直通级联端口与另一集线器的普通端口级联图1-10 利用两个集线器的普通交叉端口级联
交叉线中水晶头触点与双绞线的对应关系如图1-11所示。图1-11 交叉线的线对排列（3）反序线。
如果要实现从计算机到路由器控制台串行通信（com）端口的连接，则需要使用反序线（或者称为反转线）。即一端采用T568A或T568B做线标准，另一端把568A或568B的顺序刚好从第一根到最后一根反过来（见表1-2）。表1-2 直通线、交叉线和反序线比较表续表
3.实施步骤（1）用压线钳把双绞线的一端剪齐，然后把剪齐的一端插入压线钳用于剥线的缺口中。顶住压线钳后面的挡位以后，稍微握紧压线钳慢慢旋转一圈，让刀口划开双绞线的保护胶皮并剥除外皮，如图1-12所示。
注意：压线钳挡位离剥线刀口长度通常恰好为水晶头长度，这样可以有效避免剥线过长或过短。如果剥线过长会因为网线不能被水晶头卡住而容易松动，如果剥线过短则会造成水晶头插针不能跟双绞线完好接触。（2）剥除外包皮后会看到双绞线的4对芯线，可以看到每对芯线的颜色各不相同。将绞在一起的芯线分开，按照橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕的颜色顺序排列，并用压线钳将线的顶端剪齐，如图1-13所示。图1-12 双绞线插入剥线缺口图1-13 排列芯线
按照上述线序排列的每条芯线分别对应RJ-45插头的1、2、3、4、5、6、7、8针脚，如图1-14所示。（3）使RJ-45插头的弹簧卡一面朝下，有针脚的一面朝上，然后将正确排列的双绞线插入RJ-45插头中。在插的时候一定要将各条芯线都插到底部。由于RJ-45插头是透明的，因此可以观察到每条芯线插入的位置，如图1-15所示。图1-14 RJ-45插头针脚图1-15 将双绞线插入RJ-45插头（4）将双绞线的RJ-45插头插入网线钳的压线插槽中，用力压下网线钳的手柄，使RJ-45插头的针脚都能接触到双绞线的芯线，如图1-16所示。（5）完成双绞线一端的制作工作后，按照相同的方法制作另一端即可。注意双绞线两端的芯线排列顺序要完全一致，完成后的双绞线如图1-17所示。图1-16 将RJ-45插头插入网线钳的压线插槽图1-17 制作完成的双绞线
在完成双绞线的制作后，建议使用网线测试仪对网线进行测试。将双绞线的两端分别插入网线测试仪的RJ-45接口，并接通测试仪电源。如果测试仪上的8个绿色指示灯都顺利闪过，说明制作成功。如果其中某个指示灯未闪烁，则说明插头中存在断路或者接触不良的现象。此时应再次对网线两端的RJ-45插头用力压一次并重新测试，如果依然不能通过测试，只能重新制作，如图1-18所示。图1-18 使用测试仪测试网线
提示：实际上在目前的100Mbps带宽的局域网中，双绞线中的8条芯线并没有完全用上，而只有第1、2、3、6线有效，分别起着发送和接收数据的作用。因此在测试网线的时候，如果网线测试仪上与芯线线序相对应的第1、2、3、6指示灯能够被点亮，说明网线已经具备了通信能力，而不必关心其他的芯线是否连通。
另外，如果网线较多，集线器或交换机的另一端就很难分清网线。为避免此类事件发生，在每条线的两端做好标记，并制作一份档案长期保存。
4.使用直通线连接PC和交换机端口
把直通线的一头插入计算机网卡的RJ-45接口，另一头插入交换机的任意一个端口。若连接正常，则网卡后面的指示灯会亮。
5.使用交叉线连接PC和PC
把交叉线一头插入计算机网卡的RJ-45接口，另一头插入另一台计算机网卡的RJ-45接口。若连接正常，则网卡后面的指示灯会亮。
6.使用反序线连接PC和交换机配置口
把反序线一头插入计算机的com口（需要DB9接头），另一头插入交换机的配置口。若连接正常，则可以进入配置页面。
1.3 相关知识
当今，在信息高速发展的时代，人们的生活、工作已离不开计算机，而且很少在单机环境下使用计算机，人们总是把多台计算机连接起来，组成一个计算机网络，从而共享资源。
计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。1.3.1 计算机网络的发展
计算机网络源于计算机技术与通信技术的结合，始于20世纪50年代，近50年来得到迅猛发展。计算机网络发展过程是从简单到复杂、从单机到多机、从终端到计算机之间通信，演变到计算机与计算机直接通信的过程。计算机网络的发展过程大致可以分为以下4个阶段。
第一阶段：诞生阶段
20世纪60年代中期之前的第一代计算机网络是以单个计算机为中心的远程联机系统。典型应用是由一台计算机和全美范围内2 000多个终端组成的飞机订票系统。终端是一台计算机的外部设备包括显示器和键盘，无CPU和内存。随着远程终端的增多，在主机前增加了前端机（FEP）。当时，人们把计算机网络定义为“以传输信息为目的而连接起来，实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统”，但这样的通信系统已具备了网络的雏形。
第二阶段：形成阶段
20世纪60年代中期至70年代的第二代计算机网络是以多个主机通过通信线路互连起来，为用户提供服务，兴起于20世纪60年代后期，典型代表是美国国防部高级研究计划局协助开发的ARPANET。主机之间不是直接用线路相连的，而是由接口报文处理机（IMP）转接后互连的。IMP和它们之间互连的通信线路一起负责主机间的通信任务，构成了通信子网。通信子网互连的主机负责运行程序，提供资源共享，组成了资源子网。在这个时期，网络概念为“以能够相互共享资源为目的互连起来的具有独立功能的计算机之集合体”，形成了计算机网络的基本概念。
第三阶段：互连互通阶段
20世纪70年代末至90年代的第三代计算机网络是具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的开放式和标准化的网络。ARPANET兴起后，计算机网络发展迅猛，各大计算机公司相继推出自己的网络体系结构及实现这些结构的软硬件产品。由于没有统一的标准，不同厂商的产品之间互连很困难，人们迫切需要一种开放性的标准化实用网络环境，这样便产生了两种国际通用的最重要的体系结构，即TCP/IP体系结构和国际标准化组织的OSI体系结构。
第四阶段：高速网络技术阶段
20世纪90年代末至今的第四代计算机网络，由于局域网技术发展成熟，出现光纤及高速网络技术、多媒体网络、智能网络，整个网络就像一个对用户透明的大的计算机系统，发展为以Internet为代表的互联网。
计算机网络的发展将综合无线技术与固定线路技术，并且能同时传输数据、语音和视频等信息。与这种网络相连的产品将包括PC、电话、电视及移动PC等，光纤和无线传输介质成为主导，传统电信网、计算机互联网和有线电视网相互渗透和相互融合成为一体（三网合一）。“三网合一”是为了实现网络资源的共享，形成适应性广、易维护、低费用的高速带宽的多媒体基础平台。1.3.2 计算机网络的分类
计算机网络分类方法有很多种，根据网络的不同分类，在同一种网络中可能有很多种不同的名字说法，通常可以从不同的角度对计算机网络进行分类。
1.按网络的分布范围分类
按计算机网络规模和所覆盖的地理范围对其进行分类，可以很好地反映不同类型网络的技术特征，由于网络覆盖的地理范围不同，所采用的传输技术也有所不同，因此形成了不同的网络技术特点和网络服务功能。按地理分布范围的大小，计算机网络可以分为广域网、局域网和城域网三种。
广域网WAN（Wide Area Network）也称远程网，其分布范围可达数百至数千公里，可覆盖一个国家或一个洲。广域网是因特网的核心部分，其任务是通过长距离（如跨越不同的国家）运送主机所发送的数据。连接广域网各节点交换机的链路一般都是高速链路，具有较大的通信容量。广域网又分成主干网和接入网。用作数据传输的网络干线称为主干网，一般采用大带宽的卫星通信网或光纤网。作为用户接入广域网的网络支线称为用户接入网，一般采用电话、ISDN数字电话、DDN专线及X.25拨号等方式。
局域网LAN（Local Area Network）是将小区域内的各种通信设备互连在一起的网络，其分布范围局限在一个办公室、一幢大楼或一个校园内，用于连接个人计算机、工作站和各类外围设备以实现资源共享和信息交换。现在局域网已被广泛应用，学校或企业大都拥有多个局域网。因此，又出现了校园网或企业网的名词。
城域网MAN（Metropolitan Am Network）的分布范围介于局域网和广域网之间，其目的是在一个较大的地理区域内提供数据、声音和图像的传输。顾名思义，城域网就是在一个城市范围内组建的网络。城域网也可以理解为一种放大了的局域网或缩小了的广域网。表1-3对这3种不同网络进行了比较。表1-3 3种不同类型网络的比较续表
2.按网络的交换方式分类
按交换方式来分类，计算机网络分为电路交换网、报文交换网和分组交换网三种。
电路交换（Circuit Switching）方式类似于传统的电话交换方式，用户在开始通信前，必须申请建立一条从发送端到接收端的物理信道，并且在双方通信期间始终占用该信道。
报文交换（Message Switching）方式的数据单元是一个要发送的完整报文，其长度并无限制。报文交换采用存储—转发原理，这有点像古代的邮政通信，邮件由途中的驿站逐个存储—转发。报文中含有目的地址，每个中间节点要为途经的报文选择适当的路径，使其能最终到达目的端。
分组交换（Packet Switching）方式也称包交换方式，1969年首次在ARPANET上使用，现在人们都公认ARPANET是分组交换网之父，并将分组交换网的出现作为计算机网络新时代的开始。采用分组交换方式通信前，发送端先将数据划分为一个个等长的单位（分组），这些分组由各中间节点采用逐个存储—转发方式进行传输，最终到达目的端。由于分组长度有限，可以在中间节点机的内存中进行存储处理，其转发速度大大提高。
3.按拓扑结构分类
按所采用的拓扑结构将计算机网络分为星形网、环形网、总线网、树形网和网型网。
星形网是最早采用的拓扑结构形式，其每个站点都通过连接电缆与主控机相连，相关站点之间的通信都由主控机进行，所以要求主控机有很高的可靠性，这种结构是一种集中控制方式。
环形网中各工作站依次相互连接组成一个闭合的环形，信息可以沿着环形线路单向（或双向）传输，由目的站点接收。环形网适合数据不需要在中心主控机上集中处理而主要在各站点进行处理的情况。
总线网中各个工作站通过一条总线连接，信息可以沿着两个不同的方向由一个站点传向另一个站点，是目前局域网中普遍采用的一种网络拓扑结构情形。
树形网是由星形网的一个节点连接到另外一台交换机或集线器而构成的。树形网在局域网中也经常被采用，星形网可以被看作是树形网的特例。树形网类似于行政部门的分级管理机构，所以，此类网络具有很好的层次性。
网型网的拓扑结构是一个“图”。这种网络的特点是节点间的通路比较多，数据在传输时可以选择多个路由。当某一条线路出故障时，数据分组可以寻找别的线路迂回最终到达目的地，所以网络具有很高的可靠性。但该网络控制结构复杂，建网成本高，一般适用于广域网。
除了以上分类方法以外，按所采用的传输媒体可以分为双绞线网、同轴电缆网、光纤网、无线网；按信道的带宽可以分为窄带网和宽带网；按不同用途可以分为科研网、教育网、商业网、企业网等。1.3.3 计算机网络的组成
计算机网络系统由计算机网络硬件系统和计算机网络软件系统组成。
1.网络硬件
常见的网络硬件有服务器、网络工作站、网络接口卡、传输介质及各种网络互联设备等。服务器和工作站都被视为网络中的计算机。（1）服务器。
服务器的主要功能是为网络工作站上的用户提供共享资源、管理网络文件系统、提供网络打印服务、处理网络通信、响应工作站上的网络请求等。常用的网络服务器有文件服务器、通信服务器、计算服务器和打印服务器等。一个计算机网络系统至少有一台服务器，也可以有多台。（2）网络工作站。
通过网络接口卡连接到网络上的计算机是网络工作站，它们向各种服务器发出服务请求，从网络上接收传送给用户的数据。
随着家用电器的智能化和网络化，越来越多的家用电器如手机、电视机顶盒（使电视机不仅可以收看数字电视，而且可以使电视机作为因特网的终端设备使用）、监控报警设备，甚至厨房卫生设备等也可以接入计算机网络，它们都是网络的终端设备，也是网络工作站。（3）网络接口卡。
网络接口卡简称网卡，又称为网络接口适配器，是计算机与通信介质的接口，是构成网络的基本部件。网卡的主要功能是实现网络数据格式与计算机数据格式的转换、网络数据的接收与发送等。（4）传输介质。
用于数据传输的重要媒介，它提供了数据信号传输的物理通道。有线介质包括双绞线、同轴电缆、光缆等。无线介质包括无线电、微波、卫星通信等。（5）网络互联设备。
要实现计算机与通信设备、计算机与计算机之间的数据通信、网络与网络之间的相互通信，还需要有网络互联设备。其中常见的互联设备有集线器、中继器、交换机、路由器、网关等。
集线器：集线器是局域网中常用的连接设备，它有多个端口，可以连接多台本地计算机，是对网络进行集中管理的最小单元。主要功能是放大和中转信号，把一个端口的信号广播发送。
中继器：中继器主要用来扩展网络长度。它的作用是在信号传输较长距离后进行整形和放大，但不对信号进行校验处理等。
路由器：所谓“路由”，是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作，而路由器，正是执行这种行为动作的机器，它的英文名称为Router，是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读懂”对方的数据，从而构成一个更大的网络。
2.网络软件（1）网络协议。
为了使网络中的计算机能正确地进行数据通信和资源共享，计算机和通信控制设备必须共同遵循一组规则和约定，这些规则、约定或标准就称为网络协议，简称协议。（2）网络操作系统和网络应用软件。
连接在网络上的计算机，其操作系统必须遵循通信协议支持网络通信才能使计算机接入网络。因此，现在，几乎所有操作系统都具有网络通信功能。特别是运行在服务器上的操作系统，它除了具有强大的网络通信和资源共享之外，还负责网络的管理工作（如授权、日志、计费、安全等），这种操作系统称为服务器操作系统或网络操作系统。目前使用的网络操作系统主要有三类：Windows系统服务器版（一般用在中低档服务器中）、UNIX系统（可用于大型网站或大中型企、事业单位网络中）和开放源码的自由软件Linux。
为了提供网络服务，开展各种网络应用，服务器和终端计算机还必须安装运行网络运用程序。例如电子邮件程序、浏览器程序、即时通信软件、网络游戏软件等，它们为用户提供了各种各样的网络应用。1.3.4 计算机网络的功能
计算机网络有很多用处，其中最重要的三个功能是数据通信、资源共享、分布处理。
1.数据通信
数据通信是计算机网络最基本的功能之一。它用来快速传送计算机与终端、计算机与计算机之间的各种信息，包括文字信件、新闻消息、资讯信息、图片资料、报纸版面等。利用这一特点，可实现将分散在各个地区的单位或部门用计算机网络联系起来，进行统一的调配、控制和管理。典型的例子就是通过Internet收发电子邮件，可以很方便地实现异地交流。
2.资源共享“资源”指的是网络中所有的软件、硬件和数据资源。“共享”指的是网络中的用户都能够部分或全部地享受这些资源。例如，某些地区或单位的数据库（如飞机机票、饭店客房等）可供全网使用；某些单位设计的软件可供需要的地方有偿调用或办理一定手续后调用；一些外部设备如打印机，可面向用户，使不具有这些设备的地方也能使用这些硬件设备。如果不能实现资源共享，各地区都需要有完整的一套软、硬件及数据资源，则将大大地增加全系统的投资费用。（1）硬件共享。
网络硬件资源主要包括大型主机、大容量磁盘、打印机、网络通信设备、通信线路和服务器等。用户可以使用网络中任意一台计算机所附接的硬件设备，包括利用其他计算机的中央处理器来分担用户的处理任务。例如，网络中的用户共享打印机、共享硬盘空间等。（2）软件共享。
用户可以使用远程主机的软件（系统软件和用户软件），既可以将相应软件调入本地计算机执行，也可以将数据送至远方主机，运行软件，并返回结果。例如，网络版本软件的使用，在线翻译等。（3）数据共享。
网络数据资源主要包括数据文件、数据库和光磁盘所能保存的各种数据（文字、图表、图像和视频等）。计算机网络给各用户提供了强有力的通信手段，通过网络可以进行电子数据交换，极大地方便了用户，提高了工作效率。例如，VOD（视频点播）、在线阅读等。
3.分布处理
当某台计算机负担过重时，或该计算机正在处理某项工作时，网络可将新任务转交给空闲的计算机来完成，这样处理能均衡各计算机的负载，提高处理问题的实时性；对大型综合性问题，可将问题各部分交给不同的计算机分头处理，充分利用网络资源，扩大计算机的处理能力，即增强实用性。对解决复杂问题来讲，多台计算机联合使用并构成高性能的计算机体系，这种协同工作、并行处理要比单独购置高性能的大型计算机便宜得多。1.3.5 网络传输介质
网络传输介质是网络中发送方与接收方之间的物理通路，作为网络中传输信息的载体，常用的传输介质分为有线传输介质和无线传输介质两大类。
1.有线传输介质
有线传输介质指在两个通信设备之间实现的物理连接部分，它能将信号从一方传输到另一方，有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。其中双绞线和同轴电缆传输电信号，光纤传输光信号。双绞线既可以用来传输模拟信号数据，也可以传输数字信号数据。图1-19 双绞线（1）双绞线。
双绞线（Twisted Pair）是由一对或者一对以上的相互绝缘的导线按照一定的规格互相缠绕（一般以逆时针缠绕）在一起而制成的一种传输介质，也因此把它称为双绞线，如图1-19所示。双绞线分为分为屏蔽双绞线（Shielded Twisted Pair，STP）和非屏蔽双绞线（Unshielded Twisted Pair，UTP）。
屏蔽双绞线（STP）在双绞线与外层绝缘封套之间有一个金属屏蔽层，屏蔽层可减少辐射，防止信息被窃听，也可阻止外部电磁干扰的进入，使屏蔽双绞线比同类的非屏蔽双绞线具有更高的传输速率。但屏蔽双绞线并不能完全消除辐射，屏蔽双绞线价格相对较高，安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难。
非屏蔽双绞线（UTP）是一种数据传输线，由四对不同颜色的传输线所组成，广泛用于以太网路和电话线中。非屏蔽双绞线电缆具有以下优点：无屏蔽外套，直径小，节省所占用的空间，成本低；重量轻，易弯曲，易安装；将串扰减至最小或加以消除；具有阻燃性；具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线。
按照线径粗细分类，双绞线常见的有3类线，5类线和超5类线，以及6类线，前者线径细而后者线径粗，型号如下：
1类线（CAT1）：线缆最高频率带宽是750KHz，用于报警系统，或只适用于语音传输（一类标准主要用于20世纪80年代初之前的电话线缆），不用于数据传输。
2类线（CAT2）：线缆最高频率带宽是1MHz，用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4Mbps规范令牌传递协议的旧的令牌网。
3类线（CAT3）：指目前在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆，该电缆的传输频率为16MHz，最高传输速率为10Mbps，主要应用于语音、10M以太网（10Base-T）和4M令牌环，最大网段长度为100m，采用RJ形式的连接器，目前已淡出市场。
4类线（CAT4）：该类电缆的传输频率为20MHz，用于语音传输和最高传输速率为16Mbps（指的是16M令牌环）的数据传输，主要用于基于令牌的局域网和10Base-T/100Base-T，最大网段长为100m，采用RJ形式的连接器，目前未被广泛采用。
5类线（CAT5）：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，线缆最高频率带宽为100MHz，最高传输速率为100Mbps，用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输，主要用于100Base-T和1000Base-T网络，最大网段长为100m，采用RJ形式的连接器。这是最常用的以太网电缆。在双绞线电缆内，不同线对具有不同的绞距长度。通常，4对双绞线绞距周期在38.1mm长度内，按逆时针方向扭绞，一对线对的扭绞长度在12.7mm以内。
超5类线（CAT5e）：超5类具有衰减小，串扰少，并且具有更高的衰减与串扰的比值（ACR）和信噪比（SNR）、更小的时延误差，性能得到很大提高。超5类线主要用于千兆位以太网（1000M）。
6类线（CAT6）：该类电缆的传输频率为1～250MHz，6类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比（PS-ACR）应该有较大的余量，它提供2倍于超5类的带宽。6类布线的传输性能远远高于超5类标准，最适用于传输速率高于1Gbps的应用。6类与超5类的一个重要的不同点在于：改善了在串扰及回波损耗方面的性能，对于新一代全双工的高速网络应用而言，优良的回波损耗性能是极重要的。6类标准中取消了基本链路模型，布线标准采用星形的拓扑结构，要求的布线距离为永久链路的长度不能超过90m，信道长度不能超过100m。
超6类或6A类线（CAT6A）：此类产品传输带宽介于6类和7类之间，传输频率为500MHz，传输速度为10Gbps，标准外径为6mm。目前和7类产品一样，国家还没有出台正式的检测标准，只是行业中有此类产品，各厂家宣布一个测试值。
7类线（CAT7）：传输频率为600MHz，传输速度为10Gbps，单线标准外径为8mm，多芯线标准外径为6mm，可能用于今后的10GB以太网。
通常，计算机网络所使用的是3类线和5类线，其中10 Base-T使用的是3类线，100Base-T使用的是5类线。双绞线一般用于星形网的布线连接，两端安装有RJ-45头（水晶头），连接网卡与集线器，最大网线长度为100m，如果要加大网络的范围，在两段双绞线之间可安装中继器，最多可安装4个中继器，如安装4个中继器连5个网段，最大传输范围可达500m。（2）同轴电缆。
同轴电缆比双绞线的屏蔽性要更好，因此在更高速度上可以传输得更远。它以硬铜线为芯（导体），外包一层绝缘材料（绝缘层），这层绝缘材料再用密织的网状导体环绕构成屏蔽，其外又覆盖一层保护性材料（护套），如图1-20所示。同轴电缆的这种结构使它具有更高的带宽和极好的噪声抑制特性。1km的同轴电缆可以达到1～2Gbps的数据传输速率。同轴电缆具有抗干扰能力强，连接简单等特点，信息传输速度可达每秒几百兆位，是中、高档局域网的首选传输介质。图1-20 同轴电缆
同轴电缆根据其直径大小可以分为粗同轴电缆和细同轴电缆。
粗缆适用于比较大型的局部网络，它的标准距离长，可靠性高，由于安装时不需要切断电缆，因此可以根据需要灵活调整计算机的入网位置，但粗缆网络必须安装收发器电缆，安装难度大，所以总体造价高。
细缆安装比较简单，造价低，但由于安装过程要切断电缆，两头需装上基本网络连接头（BNC），然后接在T形连接器两端，所以当接头多时容易产生不良的隐患，这是目前运行中的以太网所发生的最常见故障之一。
无论是粗缆还是细缆均为总线拓扑结构，即一根缆上接多部机器，这种拓扑适用于机器密集的环境，但是当一触点发生故障时，故障会串联影响到整根缆上的所有机器。故障的诊断和修复都很麻烦，因此，将逐步被非屏蔽双绞线或光缆取代。
另外根据传输频带的不同，同轴电缆又可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两种类型。
基带同轴电缆又分细同轴电缆和粗同轴电缆。基带电缆仅仅用于数字传输，数据率可达10Mbps。传输的数字信号占整个信道，同一时间内只能传送一种信号。
使用有线电视电缆进行模拟信号传输的同轴电缆系统被称为宽带同轴电缆，可传送不同频率的信号。（3）光纤。
光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。它是由纯石英玻璃制成的，纤芯外面包围着一层折射率比芯纤低的包层，包层外是一塑料护套。光纤需用ST型头连接器连接。
光纤又称为光缆或光导纤维，由光导纤维纤芯、玻璃网层和能吸收光线的外壳组成，它是由一组光导纤维组成的用来传播光束的、细小而柔韧的传输介质，如图1-21（a）和图1-21（b）所示。应用光学原理，由光发送机产生光束，将电信号变为光信号，再把光信号导入光纤，在另一端由光接收机接收光纤上传来的光信号，并把它变为电信号，经解码后再处理。与其他传输介质比较，光纤的电磁绝缘性能好、信号衰减、频带宽、传输速度快、传输距离大。主要用于要求传输距离较长、布线条件特殊的主干网连接。具有不受外界电磁场的影响，无限制的带宽等特点，光纤的传输速率可达100Gbps，数据可传送几百千米，但价格昂贵。图1-21 光纤
光纤分为单模光纤和多模光纤。单模光纤是指在工作波长中，只能传输一个传播模式的光纤。单模光纤由激光做光源，仅有一条光通路，传输距离长达20～120km。目前，在有线电视和光通信中，应用最广泛的是单模光纤。在给定的工作波长上可以传输多种模式的光纤称作多模光纤。多模光纤由二极管做光源，传输速率比较低，传输距离也较短，一般在2km以内。
2.无线传输介质
无线传输介质指周围的自由空间。利用无线电波在自由空间的传播可以实现多种无线通信。在自由空间传输的电磁波根据频谱可将其分为无线电波、微波、红外线、激光等，信息被加载在电磁波上进行传输。（1）微波。
微波是频率在108～1010Hz的电磁波。在100MHz以上，微波就可以沿直线传播，因此可以集中于一点。通过抛物线状天线把所有的能量集中于一小束，便可以防止他人窃取信号和减少其他信号对它的干扰，但是发射天线和接收天线必须精确地对准。由于微波沿直线传播，所以如果微波塔相距太远，地表就会挡住去路。因此，隔一段距离就需要一个中继站，微波塔越高，传送的距离越远。微波通信被广泛用于长途电话通信、监察电话、电视传播和其他方面的应用。（2）红外线。
红外线是频率在1012～1014Hz的电磁波。无导向的红外线被广泛用于短距离通信。电视机、录像机使用的遥控装置都利用了红外线装置。红外线有一个主要缺点：不能穿透坚实的物体。但正是由于这个原因，一间房屋里的红外系统不会对其他房间里的系统产生串扰，所以红外系统防窃听的安全性要比无线电系统好。也正因为此，应用红外系统不需要得到政府的许可。（3）激光。
通过装在楼顶的激光装置来连接两栋建筑物里的LAN。由于激光信号是单向传输，因此每栋楼房都得有自己的激光及测光的装置。激光传输的缺点之一是不能穿透雨和浓雾，但是在晴天里可以工作得很好。1.3.6 数据通信基础
数据通信技术是人们利用电信网络和计算机网络传递数据，从而达到交流信息目的的基础技术。
1.通信基础（1）信息、数据与信号。
信息是人对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识。表示信息的形式可以是数值、文字、图形、声音、图像和动画等。
数据是承载信息的物理符号。数据可以分为模拟数据和数字数据两种。模拟数据是指在某个区间连续变化的物理量，由传感器采集得到的连续变量的值，如温度、压力，在电话、无线电和电视广播中的声音和图像等。数字数据是指离散的不连续的量，是由模拟数据经量化后得到的离散的值，如在计算机用二进制代码表示的字符、图形、音频与视频数据等。
信号是数据的具体物理表现，即数据的编码，如电压、磁场强度等。在数据通信系统中，人们关注得更多的是数据和信号。信号是数据在传输过程中的电信号的表示形式，主要形式有模拟信号和数字信号。模拟信号是连续变换的电信号，它的取值可以是连续值，如声音大小和温度高低。数字信号是一种离散信号，它的取值是离散的，如计算机内部处理的信号都是数字信号。
数据蕴含着信息，而信号是数据的具体表现。数据是客观的数字或字符的组合，其本身不具有任何的意义。但将其放入特定的知识系统中进行考察，它们内部蕴含的意义就会显露出来，而这个“意义”就是所谓的信息。（2）数据通信系统的基本结构。
通信系统的基本作用是在发送方（信源）和接收方（信宿）之间传递和交换信息。
模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的，如电话、广播和电视系统。一般由信源、调制器、信道、解调器、信宿和干扰源组成，如图1-22所示。其中信道是数据传输的通路。调制器的作用是将数字信号转换成模拟信号，而解调器是将模拟信号转换成数字信号。这两种功能结合在一起的设备称为调制解调器（Modem）。
拨号上网就是一个典型的模拟通信系统的实例，发送端（计算机）发来的数据经Modem转换为模拟信号后，送到公共电话网上传输，到接收端经Modem转换为数字信号后，与服务器通信。图1-22 模拟通信系统
数字通信系统是利用数字信号来传递信息的，如计算机通信、数字电话、数字电视等。一般由信源、信源编码器、信道编码器、调制器、信道、解调器、信道译码器、信源译码器、信宿、干扰源及发送端和接收端时钟同步组成，如图1-23所示。图1-23 数字通信系统（3）数据通信的主要技术指标。
数据通信的主要技术指标有数据传输速率、传输延迟、信道带宽、信道容量、数据传输的误码率等，这些指标是衡量数据传输的有效性和可靠性的参数。有效性主要由数据传输速率、传输延迟、信道带宽和信道容量等指标来衡量。可靠性一般用数据传输的误码率指标来衡量。
数据传输速率是指单位时间内传输信息量的多少。它是衡量数据传输有效性的主要指标，通常用波特率和比特率来表示。波特率是指单位时间内传输码元的个数，单位为波特（Baud）。比特率是指单位时间内传输二进制码的位数，也叫信息速率。
误码率是指二进制码在传输过程中出现错误的概率，它是衡量通信系统在正常情况下传输可靠性的指标。误码率计算公式为：P=N/eeN。公式中的N表示被传错的码元数，N表示传输的二进制总码元数，eP为误码率，即错误接收的码元数在所传输的总码元数中所占的比e例。
传输延迟是指由于各种原因的影响，而使系统信息在传输过程中存在着不同程度的延误或滞后的现象。信息的传输延迟时间包括发送和接收处理时间、电信号响应时间、中间转发时间和信道传输时间等。
信道带宽是指通信系统传输信息的信道的最大频率范围。信道容量是指单位时间内信道所能传输的最大信息量，它表征信道的传输能力。一般情况下，信道带宽越宽，则信道容量就越大，单位时间内信道上传输的信息量就越多，传输效率也就越高。信号传输速率受信道带宽的限制。
2.数据传输
数据传输就是依照适当的规程，经过一条或多条链路，在数据源（数据的发生者）和数据宿（数据的接受者）之间传送数据的过程，也称数据通信。它还表示借助信道上的信号将数据从一处送往另一处的操作。（1）根据传输线数目的多少，可以将数据传输方式分为并行传输和串行传输。并行传输用于短距离、高速率的通信，串行传输用于长距离、低速率的通信。
并行传输是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。一个编了码的字符通常是由若干位二进制数表示的，如用ASCII码编码的符号是由8位二进制数表示的，则并行传输ASCII编码符号就需要8个传输信道，使表示一个符号的所有数据位能同时沿着各自的信道并排地传输，如图1-24所示。并行传输时，一次可以传一个字符，收发双方不存在同步的问题。而且速度快、控制方式简单。但是，并行传输需要多个物理通道。所以并行传输只适合于短距离、要求传输速度快的场合使用。图1-24 并行传输
串行传输是指数据的二进制代码在一条物理信道上以位为单位按时间顺序逐位传输的方式，如图1-25所示。串行传输时，发送端逐位发送，接收端逐位接收，同时，还要对所接收的字符进行确认，所以收发双方要采取同步措施。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]