HCIA-R&S笔记（一）

传输介质简介

终端可以产生、发送和接受数据，网络是终端建立通信的介质，终端通过网络建立连接。用于传输数据的载体称为介质，网络可以使用各种介质进行数据传输，包括 物理线缆，无线电波等。

网络 通过介质把 终端 互连成而成的一个规模大、功能强的系统，从而使得众多的终端可以方便地互相传递信息，共享资源。

终端（英语：Computer terminal），是一台电脑或者计算机系统，用来让用户输入数据，及显示其计算结果的机器。终端有些是全电子的，也有些是机电的。其又名终端机，它与一部独立的电脑不同。

终端互相传递信息和资源共享的需求是网络产生的主要原因。

常见的传输介质

有线介质

有线传输介质是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。

1、双绞线 (Twisted Pair，TP)是一种综合布线工程中最常用的传输介质，是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成的。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，每一根导线在传输中辐射出来的电波会被另一根线上发出的电波抵消，有效降低信号干扰的程度。

根据568A和568B标准，RJ-45连接头（俗称水晶头）各触点在网络连接中，对传输信号来说它们所起的作用分别是：1、2用于发送，3、6用于接收，4、5，7、8是双向线；对与其相连接的双绞线来说，为降低相互干扰，标准要求1、2必须是绞缠的一对线，3、6也必须是绞缠的一对线，4、5相互绞缠，7、8相互绞缠。由此可见实际上两个标准568A和568B没有本质的区别，只是连接RJ-45时8根双绞线的线序排列不同，在实际的网络工程施工中较多采用568B标准。

2、同轴电缆 (Coaxial Cable)是指有两个同心导体，而导体和屏蔽层又共用同一轴心的电缆。最常见的同轴电缆由绝缘材料隔离的铜线导体组成，在里层绝缘材料的外部是另一层环形导体及其绝缘体，然后整个电缆由聚氯乙烯或特氟纶材料的护套包住。

3、光纤 双绞线和同轴电缆传输数据时使用的是电信号，而光纤传输数据时使用的是光信号。光纤支持的传输速率包括10Mbps，100Mbps，1Gbps，10Gbps。根据光纤传输光信号模式的不同，光纤又可分为单模光纤和多模光纤。单模光纤只能传输一种模式的光，不存在 模间色散2 ，因此适用于长距离高速传输。多模光纤允许不同模式的光在一根光纤上传输，由于模间色散较大而导致信号 脉冲展宽3 严重，因此多模光纤主要用于局域网中的短距离传输。光纤连接器种类很多，常用的连接器包括ST、FC、SC、LC连接器。

比特率是指每秒传送的比特（bit）数。单位为bps（bit per second）也可表示为b/s，比特率越高，单位时间传送的数据量（位数）越大。计算机中的信息都用二进制的0和1来表示，其中每一个0或1被称作一个位，用小写b表示，即bit（位）。大写B表示byte即字节，1个字节=8个位，即1B=8b。表示文件的大小单位，一般都使用千字节（KB）来表示文件的大小。

4、串口电缆 网络通信中常常会用到各种各样的串口电缆，常用的串口电缆标准为RS-232，同时也是推荐的标准。但是RS-232的传输速率有限，传输距离仅为6米。其他串口标准可以支持更长的传输距离。现在，RS-232已经逐渐被FireWire、USB等新标准替代，新产品和新设备已经普遍使用USB标准。

FireWire，中文直译为“火线”，是用于高速外围设备的连接系统，原称IEEE 1394，或者简称1394，是国际工业标准（高性能串行总线）之苹果版本，于1996年基本开发完毕，并自1999年开始放置于苹果电脑上，例如Power Macintosh，随後于2000年扩展至笔记本系列 (PowerBook)，自2001年已经普及于所有新产苹果电脑。

无线介质

在计算机网络中，无线传输可以突破有线网的限制，利用空间电磁波实现站点之间的通信，可以为广大用户提供移动通信。

1、无线电波 电磁波的一种。频率大约 为 10KHz～30,000,000KHz，或波长30000m～10μm的电磁波，由于它是由振荡电路的交变电流而产生的，可以通过天线发射和吸收故称之为无线电波。

2、微波 微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在0.1毫米~1米之间的电磁波。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西，则会反射微波。由于微波的特性，其在空气中传播损耗很大，传输距离短，但机动性好，工作频宽大，除了应用于5G移动通信的毫米波技术之外，微波传输多在金属波导和介质波导中。

3、红外线 红外线（Infrared，IR）是频率介于微波与可见光之间的电磁波，波长在760nm（纳米）~1mm（毫米）之间。它是频率比红光低的不可见光。

冲突域

在以太网中，如果某个 CSMA/CD( Carrier Sense Multiple Access with Collision Detectio 载波侦听多路访问/冲突检测 ) 网络上的两台计算机在同时通信时会发生冲突，那么这个CSMA/CD网络就是一个冲突域（collision domain)。如果以太网中各个网段以集线器连接，因为不能避免冲突，所以它们仍然是一个冲突域。

实际上CSMA/CD的工作流程与人际间通话非常相似，可以用以下7步来说明。

第一步：载波监听，想发送信息包的节点要确保没有其他节点在使用共享介质，所以该节点首先要监听信道上的动静（先听后说）。

第二步：如果信道在一定时段内寂静无声（称为帧间缝隙IFG），则该节点就开始传输（无声则讲）。

第三步：如果信道一直很忙碌，就一直监视信道，直到出现最小的IFG时段时，该节点才开始发送它的数据（有空就说）。

第四步：冲突检测，如果两个节点或更多的节点都在监听和等待发送，然后在信道空时同时决定立即（几乎同时）开始发送数据，此时就发生碰撞。这一事件会导致冲突，并使双方信息包都受到损坏。以太网在传输过程中不断地监听信道，以检测碰撞冲突（边听边说）。

第五步：如果一个节点在传输期间检测出碰撞冲突，则立即停止该次传输，并向信道发出一个“拥挤”信号，以确保其他所有节点也发现该冲突，从而摒弃可能一直在接收的受损的信息包（冲突停止，即一次只能一人讲）。

第六步：多路存取，在等待一段时间（称为后退）后，想发送的节点试图进行新的发送。

这时采用一种叫二进制指数退避策略（Binary Exponential Back off Policy）的算法来决定不同的节点在试图再次发送数据前要等待一段时间（随机延迟）。

第七步：返回到第一步。

解决方案 交换机在同一时刻可进行多个端口之间的数据传输，每一端口都是独立的物理网段，连接在端口上的网络设备独自享有全部的带宽。因此，交换机起到了分割冲突域的作用，每一个端口为一个冲突域。

双工模式

Duplex Separation， 简称：duplex 。指二台通讯设备之间，允许有双向的资料传输。移动设备之间的通信链路会占用两个频率：从终端到网络（上行链路）的传输信道，以及一个反方向（下行链路）的信道。

半双工 在 半双工模式(half-duplex mode) 下，通信双方都能发送和接收数据，但不能同时进行。当一台设备发送时，另一台只能接收，反之亦然。对讲机是半双工的典型例子。

全双工 在 全双工模式(full-duplex mode) 下，通信双方都能同时接收和发送数据。电话网络是典型的全双工例子。

时分双工（英文缩写为TDD，Time-Division Duplexing），是指利用时间分隔多工技术来分隔传送及接收信号。 它利用一个半双工的传输来模拟全双工的传输过程。

频分双工（英文缩写为FDD，Frequency Division Duplexing），是利用频率分隔多工技术来分隔传送及接收的信号。上传及下载的区段之间用“频率偏移”（frequency offset）的方式分隔。

以太网上的通信模式包括半双工和全双工两种：

半双工模式下，共享物理介质的通信双方必须采用CSMA/CD机制来避免冲突。例如，10BASE5以太网的通信模式就必须是半双工模式。

全双工模式下，通信双方可以同时实现双向通信，这种模式不会产生冲突，因此不需要使用CSMA/CD机制。例如，10BASE-T以太网的通信模式就可以是全双工模式。

同一物理链路上相连的两台设备的双工模式必须保持一致。

网络 TCP/IP

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