网络信息传输介质

网络信息传输介质

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/m0_69354472/article/details/136411261

光纤（光信号）

单模适用于长距离传输，多模主要用于局域网中的短距离传输。

• 光纤支持的传输速率包括10Mbps，100Mbps，1Gbps，10Gbps，甚至更高。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，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。

同轴电缆（电信号）

• 10BASE5和10BASE2是早期的两种以太网标准，它们均采用同轴电缆作为传输介质。这两种标准都支持10Mbps的传输速率。10BASE5和10BASE2所使用的同轴电缆的直径分别为9.5mm和5mm，所以前者又称为粗缆，后者又称为细缆。
• 现在，10Mbps的传输速率早已不能满足目前企业网络需求，因此同轴电缆在目前企业网络中很少应用。

双绞线（电信号）

• 与同轴电缆相比双绞线（Twisted Pair）具有更低的制造和部署成本，因此在企业网络中被广泛应用。双绞线可分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair，STP)和非屏蔽双绞线(Unshielded Twisted Pair，UTP)。屏蔽双绞线在双绞线与外层绝缘封套之间有一个金属屏蔽层，可以屏蔽电磁干扰。双绞线有很多种类型，不同类型的双绞线所支持的传输速率一般也不相同。例如，3类双绞线支持10Mbps传输速率；5类双绞线支持100Mbps传输速率；超5类双绞线及更高级别的双绞线支持千兆以太网传输。双绞线使用RJ-45接头连接网络设备。为保证终端能够正确收发数据，RJ-45接头中的针脚必须按照一定的线序排列。

水晶头：线序排列 8个芯线

• 橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕

冲突域

共享式网络中可能会出现信号冲突现象

在共享式网络中，不同主机同时发送数据时，就会产生信号冲突问题。产生冲突的范围即为冲突域。

检测并避免冲突的机制

CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测技术)

1. 终端设备不停地检测共享线路的状态。如果线路空闲，则可以发送数据；如果线路不空闲，则等待一段时间后继续检测（延时时间由退避算法决定）。先听后发
2. 如果有另外一个设备同时发送数据，两个设备发送的数据会产生冲突。边发边听
3. 终端设备检测到冲突之后，会马上停止发送自己的数据，并发送特殊阻塞信息，以强化冲突信号，使线路上其他站点能够尽早检测到冲突。冲突停发
4. 终端设备检测到冲突后，等待一段时间之后再进行数据发送（延时时间由退避算法决定）随机延迟后重发

双工模式

1. 双工：发送方、接收方
2. 双工模式：发送方和接收方可随时切换角色
   （单工模式：指定发送方和接收方，信息只能由发送方发给接收方）

半双工 (half-duplex mode)：数据收发不能同时进行
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。
举例：对讲机
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(full-duplex mode)：
通信双方都能同时接收和发送数据
举例：手机
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。

注：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

CSMA/CD协议介绍

当多个主机同时发送数据时，如何解决碰撞冲突问题呢？
早期的共享式以太网采用
载波监听多址接入/碰撞检测
，即
CSMA/CD协议
来解决碰撞冲突问题

基本原理

• CSMA/CD的基本原理是：所有节点都共享网络传输信道，节点在发送数据之前，首先检测信道是否空闲，如果信道空闲则发送，否则就等待；在发送出信息后，再对冲突进行检测，当发现冲突时，则取消发送。

1. 假设在主机 B 发送帧的过程中，主机 C 也要发送帧。主机 C 进行载波监听，发现总线空闲 96 比特后立即发送帧，这必然导致碰撞
2. 碰撞信号沿总线传播，主机 C 比主机 B 更早检测到碰撞并停止发送，退避一段随机时间后，重新发送之前所发送的帧
3. 当主线 B 检测到碰撞后，同样也停止发送退避一段随机时间，重新发送之前所发送的帧
4. 以太网还采用了一种
   强化碰撞
   的措施，这就是当发送帧的站点一旦检测到碰撞，除了立即停止发送帧外，还要继续
   发送 32 比特或 48 比特的人为干扰信号
   （Jamming Signal），以便有足够多的碰撞信号使所有站点都能检测出碰撞。

截断二进制指数退避算法

• 若连续多次发生碰撞，就表明可能有较多的主机参与竞争信道。但使用上述退避算法可 使重传需要推迟的平均时间随重传次数而增大（这也称为 动态退避），因而 减小发生碰撞的概率，有利于整个系统的稳定
• 当 重传 16 次仍不能成功 时，表明同时打算发送帧的主机太多，以至于发生碰撞，则 丢弃该帧，并向高层报告

帧发送流程

帧接收流程