HCIA-R&S筆記（一）

傳輸介質簡介

終端可以產生、發送和接受數據，網絡是終端建立通信的介質，終端通過網絡建立連接。用于傳輸數據的載體稱為介質，網絡可以使用各種介質進行數據傳輸，包括 物理線纜，無線電波等。

網絡?通過介質把 終端 互連成而成的一個規模大、功能強的系統，從而使得眾多的終端可以方便地互相傳遞信息，共享資源。

終端（英語：Computer terminal），是一臺電腦或者計算機系統，用來讓用戶輸入數據，及顯示其計算結果的機器。終端有些是全電子的，也有些是機電的。其又名終端機，它與一部獨立的電腦不同。

終端互相傳遞信息和資源共享的需求是網絡產生的主要原因。

常見的傳輸介質

有線介質

有線傳輸介質是指在兩個通信設備之間實現的物理連接部分，它能將信號從一方傳輸到另一方。

1、雙絞線?(Twisted Pair，TP)是一種綜合布線工程中最常用的傳輸介質，是由兩根具有絕緣保護層的銅導線組成的。把兩根絕緣的銅導線按一定密度互相絞在一起，每一根導線在傳輸中輻射出來的電波會被另一根線上發出的電波抵消，有效降低信號干擾的程度。

根據568A和568B標準，RJ-45連接頭（俗稱水晶頭）各觸點在網絡連接中，對傳輸信號來說它們所起的作用分別是：1、2用于發送，3、6用于接收，4、5，7、8是雙向線；對與其相連接的雙絞線來說，為降低相互干擾，標準要求1、2必須是絞纏的一對線，3、6也必須是絞纏的一對線，4、5相互絞纏，7、8相互絞纏。由此可見實際上兩個標準568A和568B沒有本質的區別，只是連接RJ-45時8根雙絞線的線序排列不同，在實際的網絡工程施工中較多采用568B標準。

2、同軸電纜?(Coaxial Cable)是指有兩個同心導體，而導體和屏蔽層又共用同一軸心的電纜。最常見的同軸電纜由絕緣材料隔離的銅線導體組成，在里層絕緣材料的外部是另一層環形導體及其絕緣體，然后整個電纜由聚氯乙烯或特氟綸材料的護套包住。

3、光纖?雙絞線和同軸電纜傳輸數據時使用的是電信號，而光纖傳輸數據時使用的是光信號。光纖支持的傳輸速率包括10Mbps，100Mbps，1Gbps，10Gbps。根據光纖傳輸光信號模式的不同，光纖又可分為單模光纖和多模光纖。單模光纖只能傳輸一種模式的光，不存在 模間色散2?，因此適用于長距離高速傳輸。多模光纖允許不同模式的光在一根光纖上傳輸，由于模間色散較大而導致信號 脈沖展寬3?嚴重，因此多模光纖主要用于局域網中的短距離傳輸。光纖連接器種類很多，常用的連接器包括ST、FC、SC、LC連接器。

比特率是指每秒傳送的比特（bit）數。單位為bps（bit per second）也可表示為b/s，比特率越高，單位時間傳送的數據量（位數）越大。計算機中的信息都用二進制的0和1來表示，其中每一個0或1被稱作一個位，用小寫b表示，即bit（位）。大寫B表示byte即字節，1個字節=8個位，即1B=8b。表示文件的大小單位，一般都使用千字節（KB）來表示文件的大小。

4、串口電纜?網絡通信中常常會用到各種各樣的串口電纜，常用的串口電纜標準為RS-232，同時也是推薦的標準。但是RS-232的傳輸速率有限，傳輸距離僅為6米。其他串口標準可以支持更長的傳輸距離。現在，RS-232已經逐漸被FireWire、USB等新標準替代，新產品和新設備已經普遍使用USB標準。

FireWire，中文直譯為“火線”，是用于高速外圍設備的連接系統，原稱IEEE 1394，或者簡稱1394，是國際工業標準（高性能串行總線）之蘋果版本，于1996年基本開發完畢，并自1999年開始放置于蘋果電腦上，例如Power Macintosh，隨後于2000年擴展至筆記本系列 (PowerBook)，自2001年已經普及于所有新產蘋果電腦。

無線介質

在計算機網絡中，無線傳輸可以突破有線網的限制，利用空間電磁波實現站點之間的通信，可以為廣大用戶提供移動通信。

1、無線電波?電磁波的一種。頻率大約 為 10KHz～30,000,000KHz，或波長30000m～10μm的電磁波，由于它是由振蕩電路的交變電流而產生的，可以通過天線發射和吸收故稱之為無線電波。

2、微波?微波是指頻率為300MHz-300GHz的電磁波，是無線電波中一個有限頻帶的簡稱，即波長在0.1毫米~1米之間的電磁波。微波頻率比一般的無線電波頻率高，通常也稱為“超高頻電磁波”。微波作為一種電磁波也具有波粒二象性。微波的基本性質通常呈現為穿透、反射、吸收三個特性。對于玻璃、塑料和瓷器，微波幾乎是穿越而不被吸收。對于水和食物等就會吸收微波而使自身發熱。而對金屬類東西，則會反射微波。由于微波的特性，其在空氣中傳播損耗很大，傳輸距離短，但機動性好，工作頻寬大，除了應用于5G移動通信的毫米波技術之外，微波傳輸多在金屬波導和介質波導中。

3、紅外線?紅外線（Infrared，IR）是頻率介于微波與可見光之間的電磁波，波長在760nm（納米）~1mm（毫米）之間。它是頻率比紅光低的不可見光。

沖突域

在以太網中，如果某個?CSMA/CD( Carrier Sense Multiple Access with Collision Detectio 載波偵聽多路訪問/沖突檢測 )?網絡上的兩臺計算機在同時通信時會發生沖突，那么這個CSMA/CD網絡就是一個沖突域（collision domain)。如果以太網中各個網段以集線器連接，因為不能避免沖突，所以它們仍然是一個沖突域。

實際上CSMA/CD的工作流程與人際間通話非常相似，可以用以下7步來說明。

第一步：載波監聽，想發送信息包的節點要確保沒有其他節點在使用共享介質，所以該節點首先要監聽信道上的動靜（先聽后說）。

第二步：如果信道在一定時段內寂靜無聲（稱為幀間縫隙IFG），則該節點就開始傳輸（無聲則講）。

第三步：如果信道一直很忙碌，就一直監視信道，直到出現最小的IFG時段時，該節點才開始發送它的數據（有空就說）。

第四步：沖突檢測，如果兩個節點或更多的節點都在監聽和等待發送，然后在信道空時同時決定立即（幾乎同時）開始發送數據，此時就發生碰撞。這一事件會導致沖突，并使雙方信息包都受到損壞。以太網在傳輸過程中不斷地監聽信道，以檢測碰撞沖突（邊聽邊說）。

第五步：如果一個節點在傳輸期間檢測出碰撞沖突，則立即停止該次傳輸，并向信道發出一個“擁擠”信號，以確保其他所有節點也發現該沖突，從而摒棄可能一直在接收的受損的信息包（沖突停止，即一次只能一人講）。

第六步：多路存取，在等待一段時間（稱為后退）后，想發送的節點試圖進行新的發送。

這時采用一種叫二進制指數退避策略（Binary Exponential Back off Policy）的算法來決定不同的節點在試圖再次發送數據前要等待一段時間（隨機延遲）。

第七步：返回到第一步。

解決方案?交換機在同一時刻可進行多個端口之間的數據傳輸，每一端口都是獨立的物理網段，連接在端口上的網絡設備獨自享有全部的帶寬。因此，交換機起到了分割沖突域的作用，每一個端口為一個沖突域。

雙工模式

Duplex Separation， 簡稱：duplex 。指二臺通訊設備之間，允許有雙向的資料傳輸。移動設備之間的通信鏈路會占用兩個頻率：從終端到網絡（上行鏈路）的傳輸信道，以及一個反方向（下行鏈路）的信道。

半雙工 在?半雙工模式(half-duplex mode)?下，通信雙方都能發送和接收數據，但不能同時進行。當一臺設備發送時，另一臺只能接收，反之亦然。對講機是半雙工的典型例子。

全雙工 在?全雙工模式(full-duplex mode)?下，通信雙方都能同時接收和發送數據。電話網絡是典型的全雙工例子。

時分雙工（英文縮寫為TDD，Time-Division Duplexing），是指利用時間分隔多工技術來分隔傳送及接收信號。 它利用一個半雙工的傳輸來模擬全雙工的傳輸過程。

頻分雙工（英文縮寫為FDD，Frequency Division Duplexing），是利用頻率分隔多工技術來分隔傳送及接收的信號。上傳及下載的區段之間用“頻率偏移”（frequency offset）的方式分隔。

以太網上的通信模式包括半雙工和全雙工兩種：

半雙工模式下，共享物理介質的通信雙方必須采用CSMA/CD機制來避免沖突。例如，10BASE5以太網的通信模式就必須是半雙工模式。

全雙工模式下，通信雙方可以同時實現雙向通信，這種模式不會產生沖突，因此不需要使用CSMA/CD機制。例如，10BASE-T以太網的通信模式就可以是全雙工模式。

同一物理鏈路上相連的兩臺設備的雙工模式必須保持一致。

網絡 TCP/IP

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