1 项目一 计算机网络概论 2 项目二 计算机网络协议与体系结构 3 项目三 物理层基础与应用 4 项目四 数据链路层基础与应用 5 项目五 网络层基础与应用 6 项目六 传输层的基础与应用 7 项目七 应用层的基础与应用 8 项目八 网络管理与网络安全

掌握：物理层相设备集线器、中继器的工作原理和应用特点 项目内容与要求 掌握：物理层相设备集线器、中继器的工作原理和应用特点 掌握：物理层的基本概念 了解：多路复用技术 了解：传输同步技术 1 2 3 4 5 6 7 掌握：数据通信的基础知识 了解：数字传输技术 掌握：物理层相关的传输介质

任务1 物理层的基本概念 任务2 数据通信的基本知识与技术 任务3 物理层部件-传输介质 任务4 物理层的互连设备

用物理传输介质和传输设备在两个相邻系统之间建立起一条物理线路连接。 一、物理层解决的问题 01 用物理传输介质和传输设备在两个相邻系统之间建立起一条物理线路连接。 02 在物理传输介质上传送和接收比特流。

二、物理层的规程特性-四方面的规程 （1）机械特性 接口的形状，几何尺寸的大小，引脚的数目和排列方式等 RS-232-C

二、物理层的规程特性-四方面的规程

二、物理层的规程特性-四方面的规程 （2）电气特性 接口规定信号的电压、电流、阻抗、波形、速率及平衡特性等； RS-232-C信号电平采用负逻辑： －5～－15V代表逻辑“1” ＋5～＋15V代表逻辑“0” 在传输距离不大于15米时，最大速率为19.2kbps。

二、物理层的规程特性-四方面的规程 （3）功能特性 接口引脚的意义、特性、标准； 数据、控制、定时、接地

二、物理层的规程特性-四方面的规程 （3）功能特性

二、物理层的规程特性-四方面的规程 （4）过程特性 定义物理线路的工作规程和时序关系。

任务1 物理层的基本概念 任务2 数据通信的基本知识与技术 任务3 物理层部件-传输介质 任务4 物理层的互连设备

一、数据通信中的基本概念 1. 信息和编码 信息： 人脑对客观物质的反映，信息的载体是文字、语音、图形和图像等。 编码： 用二进制代码来表示信息中的每一个字符就是二进制编码。 编码标准： ASCII、MP3、jpg、avi等。

一、数据通信中的基本概念 2. 数据和信号 数据：信息的表达方式 ；在计算机中，数据以二进制代码表示。 信号：数据在传输过程中的电磁波表示形式。 信号分类：“数字信号”和“模拟信号”两种。 数字信号 模拟信号

一、数据通信中的基本概念 2. 数据和信号 信息、数据和信号的关系示例 信息：NETWORK 数据：1001110 1000101 1010100 1010111 1001111 1010010 1001011（用ASCII码表示） 信号：电平表示

一、数据通信中的基本概念 3. 信道及信道的分类 （1）信道 传输信息的物理通道，由传输线路和传输设备组成。 （2）物理信道和逻辑信道 物理信道：在通信系统中，由物理实体构成的信道。 逻辑信道：在接收到和发送端之间的物理信道上同时建立的多条逻辑上的“连接”。 一条物理信道上可以同时建立多条逻辑信道。 （3）有线信道和无线信道 根据传输介质是否有形，物理信道分为“有线信道”和“无线信道”。 有线信道：双绞线、光纤、同轴电缆。 无线信道：无线电、微博，卫星。

一、数据通信中的基本概念 3. 信道及信道的分类 （4）模拟信道和数字信道 按照信道中传输数据信号的类型分，分为“模拟信道”和“数字信道”。 模拟信道：传输模拟信号。 数字信道：传输数字信号。 在模拟信道中传输数字信号：把数字信号变为模拟信号，调制解调器。 在数字信道中传输模拟信号：把模拟信号变为数字信号，编码解码器。 （5）专用信道和公共交换信道 专用信道：专线，固定线路。 公共交换信道：通过公共网络，为大量用户提供服务的信道。

二、数据通信系统的基本模型 信源系统、传输系统、信宿系统 数据通信系统的基本模型

二、数据通信系统的基本模型 1. 信源系统 信源：数据的发送方 ，一般是计算机。 转换/发送设备：信号转换。 2. 信宿系统 信宿：数据的接收方 ，一般是计算机。 3. 传输系统 把数据从信源传输到信宿。 通常为163网、电话网、电视网、电力网、移动通信网。

二、数据通信系统的基本模型 4. 数据通信过程中涉及的主要技术问题 对信息进行二进制编码：A=1000001。 传输信号类型：把二进制数据1000001变为数字信号或模拟信号。 通信方式：单工通信、半双工通信、全双工通信。 同步技术：同步通信方式、异步通信方式。 多路复用技术： 数据交换技术：线路交换、报文交换、分组交换。 差错控制技术：奇偶校验、CRC。

三、数据传输类型及相应技术 1. 基带传输与数字信号的编码 利用数字信道实现数字信号传输的方法称为“基带传输”。 在发送端，把二进制比特序列变为适合在数字信道中传输的数字信号（基带信号）的过程叫“编码”，接收端的反过程称为“解码”。 同时具有编码与解码功能的设备被称为“编码解码器”。 二进制比特序列数字信号的方法：用不同极性的电压、电平值来表示0和1。

三、数据传输类型及相应技术 1. 基带传输与数字信号的编码 （1）非归零（NRZ）编码 特点：无同步信号，需同时发送同步时钟信号。 （2）曼彻斯特编码 编码规则：每比特前半周期传送该比特的反码，后半周期传送该比特的原码。（前反后原） 特点：中间的电平跳变作为双方的同步信号。 （3）差分曼彻斯特编码 编码规则：遇“0”跳变，遇“1保持”，“中间跳变”。

三、数据传输类型及相应技术 1. 基带传输与数字信号的编码 二进制数据的基带信号的编码波形

三、数据传输类型及相应技术 1. 基带传输与数字信号的编码 总结：编码的目的 把要传输的二进制比特序列变为适合在数字信道中传送的数字信号。 数据数字信号。

三、数据传输类型及相应技术 2. 频带传输与模拟信号的调制 利用模拟信道实现数字信号传输的方法称为“频带传输”。 在发送端将数字信号转换成模拟信号的过程称为“调制”。 在接收端把模拟信号还原为数字信号的过程称为“解调”。 同时具有调制与解调功能的设备被称为“调制解调器”（modem）。 调制的方法：幅度调制、频率调制、相位调制。 正弦交流信号的载波 Amsin(2πƒt+ф) Am ƒ ф

三、数据传输类型及相应技术 2. 频带传输与模拟信号的调制 （1）幅度调制ASK 调制规则：幅度为Am表示1，幅度为0表示0。

三、数据传输类型及相应技术 2. 频带传输与模拟信号的调制 （2）频率调制FSK 调制规则：低频f1表示1，高频f2表示0。

三、数据传输类型及相应技术 2. 频带传输与模拟信号的调制 （3）相位调制PSK 规则：初相为00表示0，初相为1800表示1。

三、数据传输类型及相应技术 2. 频带传输与模拟信号的调制 模拟数据信号的二相调制（编码）波形图

三、数据传输类型及相应技术 2. 频带传输与模拟信号的调制 总结：编码的目的 把要传输的二进制比特序列变为适合在模拟信道中传送的模拟信号。 数据模拟信号。

四、数字传输系统 PCM脉冲编码调制应用示意图

四、数字传输系统 01 02 03 PCM（脉冲编码调制）：就是把模拟信号转化为数字信号的一种技术。 在数字传输系统中，需把模拟信号转化为数字信号。 02 PCM（脉冲编码调制）：就是把模拟信号转化为数字信号的一种技术。 03 PCM的工作原理：采样、量化和编码。

五、数据传输方式 数据位的传送形式： 串行传输 并行传输

五、数据传输方式 1. 并行传输 二进制的数据流以成组的方式，在多个并行信道上同时传输的方式。 传输速度高，成本高，适应于短距离通信。 并行数据传输方式

五、数据传输方式 2. 串行传输 串行数据传输 数据流以串行方式，一位一位地在信道上传输，从发送端到接收端只需一条传输线路。 传输速度低，成本低，适应于长距离通信。 串行数据传输

五、数据传输方式 2. 串行传输 串行传输的三种方式：数据传送的方向 01 02 03 单工通信 半双工通信 全双工通信

五、数据传输方式 2. 串行传输 （1）单工通信 信号在信道中只能从发送端A传送到接收端B。 应用实例：广播、电视系统。 “单工”通信方式

五、数据传输方式 2. 串行传输 （2）半双工通信 允许数据信号有条件双向传输，但不能同时双向传输。 应用实例：对讲机。 “半双工”通信方式

五、数据传输方式 2. 串行传输 （3）全双工通信 允许双方同时在两个方向进行数据传输。 应用实例：计算机通信系统、电话通信系统等。 “全双工”通信方式

六、多路复用技术 1. 多路复用技术的定义 2. 多路复用意义 是指在同一传输介质上“同时”传送多路信号的技术。 提高传输介质的利用率。 多路复用技术就是指在一条物理线路上，同时建立多条逻辑上的通信信道的技术。 提高传输介质的利用率。 节省线路成本及线路的维护费用。

六、多路复用技术 3. 多路复用技术实现原理 多路复用技术的工作原理图

六、多路复用技术 4. 多路复用技术的分类 频分多路复用： FDM。 时分多路复用： 同步时分多路复用TDM、异步时分多路复用ATDM。 波分多路复用：WDM。 码分多址：CDMA。 空分复用： SDM。

六、多路复用技术 （1）频分多路复用（FDM） FDM技术将物理信道按频率划分为多个逻辑上的子信道，每个子信道用来传送一路信号。

六、多路复用技术 在发送端，多路复用器把多路频率不同的模拟信号合成在一起，在一条物理信道上传输； 在接收端，解复用器将频率不同的多路模拟信号一一分离出来，并送给相应的客户端； 主要用于传送模拟信号； 条件：物理线路带宽大于多路信号带宽。

六、多路复用技术 （2）时分多路复用（TDM） 多路信号分时使用物理信道，每路信号可使用信道的全部带宽。 主要用于传输数字信号。

六、多路复用技术 （3）波分多路复用技术（WDM） 在一根光纤上同时传输多个不同波长光波的技术。 适用于光纤通道。 波分多路复用

任务1 物理层的基本概念 任务2 数据通信的基本知识与技术 任务3 物理层部件-传输介质 任务4 物理层的互连设备

一、传输介质的分类与选择因素 1. 传输介质： 传输介质是指传送信息的载体，用来连接各个通信设备的物理介质，是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。 2. 传输介质的性能指标： 传输速率、传输距离、抗干扰性等。 传输介质的性能特点对传输速率、传输距离、抗干扰性、价格等均有很大的影响，根据不同的通信要求，必须合理地选择传输介质。

一、传输介质的分类与选择因素 3. 传输介质分类： 有线传输介质：同轴电缆、双绞线、光纤。 无线传输介质：无线电波、 红外线、激光 、微波（卫星）。 4. 传输介质的选择因素： （1）成本 价格、安装与维护费用。 （2）安装的难易程度 （3） 容量：带宽、传输速率 传输信息的最大能力，用带宽和传输速率来衡量。 传输速率---单位时间内传输的二进制位数，单位bit/s、Kb/s、Mb/s。

一、传输介质的分类与选择因素 （4）最大传输距离及衰减 衰减---信号在传输过程中强度逐渐减小或失真的程度。 最大距离---无中继可传输的最长距离。如双绞线<=100M。 （5）抗干扰能力 传输介质在传输信号的过程中，抵抗外界电磁干扰的能力。 （6）网络拓扑结构 不同的传输介质合适不同的拓扑结构。 双绞线---星型。 同轴电缆---总线型。 光纤---环形。

一、传输介质的分类与选择因素 （7）环境因素 距离 强电磁环境 湿度大 酸碱度大 频繁移动 信息点不固定：如会展中心，体育场馆，公共场合

二、双绞线（twisted pairwire：TP） 1. 双绞线的分类 非屏蔽双绞线：UTP 屏蔽双绞线：STP 结构：由8芯四对线两两绞在一起。 问题：为什么要将两条线绞在一起？ 4对8根双绞线（UTP和STP）

二、双绞线（twisted pairwire：TP） 1. 双绞线的分类

二、双绞线（twisted pairwire：TP） 2. UTP UTP类别： 5类（100Mb/s） 超5类（155Mb/s） 6类（1000Mb/s） 7类（10000Mb/s）. UTP的应用特性 介质连接器：RJ45； 成本低、易于安装； 衰减大：无中继最大传输距离100m。 抗电磁干扰能力差； 常用于局域网

二、双绞线（twisted pairwire：TP） 3. 双绞线的应用 适合采用星型拓扑结构。 网卡、双绞线、RJ45连接器、集线器或交换机。 10/100/100Mb/s双绞线以太网

二、双绞线（twisted pairwire：TP） 4. 双绞线的制线与应用方法 RJ45连接器：水晶头。 线序标准： TIA/EIA 568B、 TIA/EIA 568A。 双绞线线芯的颜色： EIA/TIA 568B和568A（10/100BASET） RJ-45 连接器规范

二、双绞线（twisted pairwire：TP） （1）直通线（标准线） 两头均按568B标准所规定的线序排列方式制作。 使用场合：异种设备的连接。 交换机-路由器、计算机-HUB、计算机-交换机间。 （2）交叉线（跳线） 一头按照TIA/EIA 568B标准线序制作；另一头按TIA/EIA 568A标准的线序制作。 使用场合：同种设备的连接。 计算机-计算机、交换机-交换机、路由器-路由器、计算机-路由器等。

三、同轴电缆 1. 同轴电缆的物理结构 电缆的结构和外形

三、同轴电缆 1. 同轴电缆的物理结构

三、同轴电缆 2. 同轴电缆的分类和应用 （1）粗同轴电缆 适合采用总线型拓扑结构。 早期用于组建10BASE-5总线型以太网（局域网）。 10：传输速率10Mbps。 Base：基带传输。 5：无中继最大传输距离500m。

三、同轴电缆 2. 同轴电缆的分类和应用 （1）粗同轴电缆

三、同轴电缆 2. 同轴电缆的分类和应用 （2）细同轴电缆 适合采用总线型拓扑结构。 早期用于组建10BASE-2总线型以太网（局域网）。 10：传输速率10Mbps。 Base：基带传输。 2：无中继最大传输距离185m。

三、同轴电缆 2. 同轴电缆的分类和应用 （2）细同轴电缆

三、同轴电缆 3. 同轴电缆的应用特点 价格居中，安装难度居中，扩展不便。 衰减居中，传输距离居中。 抗干扰能力居中。 维护不便，修复不易，可靠性不高。 常用于早期总线型局域网，目前已淘汰。

四、光纤：光导纤维电缆、光缆 1. 光纤的物理结构 纤芯：玻璃 包层：玻璃 护套层：塑料 单芯光纤电缆 多芯光纤电缆

四、光纤：光导纤维电缆、光缆 1. 光纤的物理结构

四、光纤：光导纤维电缆、光缆 1. 光纤的物理结构

四、光纤：光导纤维电缆、光缆 2. 光纤通信原理 光纤传输的是光信号，基于光的全反射原理制造的光传输介质。在折射率较高的光传输层之外加上折射率较低的包层。

四、光纤：光导纤维电缆、光缆 3. 光纤的分类 （1）单模光纤：仅允许一束光通过，只能传输一路信号。 以激光作为光源。 传输距离远。 传输容量大。 （2）多模光纤：允许多路光束通过，可传输多路信号。 以发光二极管作为光源。

四、光纤：光导纤维电缆、光缆 3. 光纤的分类

四、光纤：光导纤维电缆、光缆 4. 光纤电缆的接口与常用设备 （1）光纤接口标准 ST：圆形（卡接式圆型） SC：方形（卡接式方型） FC： 圆型带螺纹

四、光纤：光导纤维电缆、光缆 4. 光纤电缆的接口与常用设备

四、光纤：光导纤维电缆、光缆 4. 光纤电缆的接口与常用设备 （2）光电转换器 光纤收发器。 光信号和电信号的互相转换。

四、光纤：光导纤维电缆、光缆 4. 光纤电缆的接口与常用设备

四、光纤：光导纤维电缆、光缆 5. 光纤的主要应用特点 带宽大 传输损耗小，传输距离长。 抗干扰能力强，可靠性高。 抗化学腐蚀能力强。 保密性好。 体积小，重量轻。 价格贵。 安装维护困难，技术要求高。 质地脆、机械强度低。 结论：主要用于局域网的主干或城域网、广域网。

四、光纤：光导纤维电缆、光缆 5. 光纤的主要应用特点 无线网络（Wireless LAN）：WLAN 1. 无线传输介质的种类 无线电波 微波 红外线 激光

四、光纤：光导纤维电缆、光缆 5. 光纤的主要应用特点 无线网络（Wireless LAN）：WLAN 2. 无线通信的类型 微波通信：地面微波通信、卫星通信 红外通信：红外线作为传输媒体，适用于短距离、无障碍物的无线通信 无线激光通信：激光作为传输媒体

四、光纤：光导纤维电缆、光缆 5. 光纤的主要应用特点 无线网络（Wireless LAN）：WLAN 3. 无线网络的标准： IEEE802.11（WIFI） 802.11b：11Mb/s 802.11g：54Mb/s 802.11n：300Mb/s 向下兼容

任务1 物理层的基本概念 任务2 数据通信的基本知识与技术 任务3 物理层部件-传输介质 任务4 物理层的互连设备

一、物理层传输中存在的主要问题 1. 信号衰减 信号衰减的后果： 信号衰减限制了信号的传输距离，所以传输介质都存在最大传输距离； 信号衰减还常常会同时伴随着信号的变形。 解决信号衰减思路： 在物理层采用信号放大和整形（由物理层设备完成）的方法来解决信号衰减及其变形问题。

一、物理层传输中存在的主要问题 2. 噪声 噪声带来的后果： 噪声较大时，就会导致信号传输错误。 解决噪声的措施： 在物理层采取抵消与屏蔽、良好的端接、接地技术、阻抗匹配等必要的措施来减少噪声。 采用物理层设备在信号还没达到不可识别之前对型号进行整形。

一、物理层传输中存在的主要问题 2. 噪声 补充：名词解释 单播：一台计算机发送的数据，只由网络中的某一台计算机接收。一对一 组播：一台计算机发送的数据，由网络中的某一部分计算机接收。一对多 广播：一台计算机发送的数据，网络上的所有计算机都能接收到并且处理该数据。一对所有

二、冲突域和广播域 1. 冲突域 单播帧能到达的范围。 连接在公共信道上的所有站点处于同一冲突域。 在一个冲突域，二个或以上的主机同时发送数据会发生冲突，通信失败。 冲突域越大，发生冲突的可能性就越大，网络性能就越差。

二、冲突域和广播域 2. 广播域 广播帧能到达的范围。 广播帧（目的地址为广播地址）：所有主机都必须接收并且处理的数据帧。 在广播域中，任何一个节点发送一个广播消息，所有节点都能收到这个广播消息。 广播域越大，广播消息越多，占用的带宽越大，用户的带宽就越小，网络性能越差。 一个局域网就是一个广播域

三、中继器 1. 中继器的功能 对物理信号进行放大和整形，扩大网络的范围。

三、中继器 2. 中继器的工作原理 个端口接收到的数据（信号）经过放大和整形转发到另一个端口。 用中继器再生信号

三、中继器 3. 中继器的应用特点 工作在物理层。 既不能隔离冲突域、也不能隔离广播域。 中继器连接起来的多个网段，仍是同一个网络。 中继器只对物理信号进行放大和整形，不能识别数据帧。所以中继器从一个网段接收的有效帧、无效帧或噪声都不加识别的转发至另一端口连接的网段，结果导致网络效率降低。

三、中继器 4. 中继器的使用规则（中继规则） 5-4-3规则 5个网段、4个中继器、3个可连接计算机的网段。

四、集线器（Hub）

五、中继器 常见网络符号 集线器 交换机 路由器 客户机 服务器 网云

五、中继器 1. 集线器的功能 对物理信号进行放大和整形，又称多端口中继器。

五、中继器 2. 集线器的工作原理 一个端口接收到的数据被转发到其它所有端口，所以是广播式设备，也称共享式设备。

五、中继器 3. 集线器的组网方式：RJ45接口、双绞线

五、中继器 集线器的网络符号

五、中继器 4. 集线器组网的故障检测与处理 指示灯能自动指示有故障的计算机节点

五、中继器 5. 集线器的分类 （1）按外形分：独立式集线器、堆叠式集线器、模块式集线器。 独立式集线器或交换机 堆叠集线器或交换机 模块式集线器或交换机

五、中继器 5. 集线器的分类 独立式集线器：价格最便宜

五、中继器 5. 集线器的分类 独立式集线器的级联：兼容性好，但级联双绞线是瓶颈

五、中继器 5. 集线器的分类 堆叠式集线器

五、中继器 5. 集线器的分类 模块式集线器：价格最贵

五、中继器 5. 集线器的分类 （2）按端口带宽分： 10Mbps 100Mbps 10/100Mbps自适应 1000Mbps

五、中继器 6. 集线器的应用特点---重要 是局域网组网设备。 用RJ45连接器、双绞线组建星型拓扑结构网络。 不能隔离冲突域：所有端口属于同一个冲突域，当一个端口所连接的节点发送信息时，其它节点只能等待。 不能隔离广播域：所有端口属同一个广播域；一个端口所连接的节点向另一个节点发送数据，集线器的所有端口都会收到这个数据。 所有端口所连接的节点共享背板总线带宽：节点数越多，网络性能越差。

五、中继器 6. 集线器的应用特点---重要 背板总线

六、无线集线器