計算機網絡快速入門[3]- 物理層、雙絞線、終端

 

前文

前言

  • 在上節中介紹了各種網絡設備
  • 在本小節將介紹物理層的細節

物理層

  • 在某些方面,網絡模型的物理層是最複雜的。它的主要重點是從鏈接的一端移動1和0到另一端。但是,非常複雜的數學,物理和電氣工程原理正在發揮作用,以不可思議的速度跨細線傳輸大量數據,對我們來說幸運的是,其中大多數技術屬於另一個領域

  • 物理層由跨計算機網絡傳輸的設備組成。是計算機可以理解的最小數據表示形式。它代表0或1。這些跨網絡發送的0和1是構成和數據包的組成部分,當我們覆蓋其他層時,我們將瞭解這些幀和數據包
  • 無論您正在流式傳輸喜歡的歌曲,向老闆發送電子郵件還是使用ATM都沒關係,您真正要做的是在之間的許多不同網絡的物理層上發送0和1。與之交互的服務器,將標準銅質網絡電纜連接到兩端的設備,它將帶有恆定的電荷。通過稱爲調製(Modulation)的過程在這些網絡電纜上發送一和​​零。調製是一種改變電荷在電纜上移動的電壓的方式。當用於計算機網絡時,這種調製方式更具體地稱爲線路編碼(line coding)

  • 線路編碼允許鏈路兩端的設備瞭解某種狀態下的電荷爲零,而另一種狀態下的電荷爲1。通過這種看似簡單的技術,現代網絡能夠每秒通過一條網線移動100億個零

雙絞線

  • 用於連接計算設備的最常見的電纜連接類型是雙絞線(twisted pair)。之所以稱爲雙絞線電纜,是因爲它具有雙絞在一起的銅線。這些線對充當信息的單一管道,並且它們的扭曲性質有助於防止電磁干擾和相鄰線對的串擾。

  • 標準cat6電纜在單個護套內有八根線,由四對雙絞線組成。實際使用多少對取決於所使用的傳輸技術。但是在所有現代網絡形式中,重要的是要知道這些電纜允許雙工通信。雙工通信是指信息可以在電纜上雙向流動的概念。另一方面,稱爲單工通信的過程是單向的。
  • 考慮一下嬰兒監視器,其中數據的傳輸僅在一個方向上進行,從而使其成爲單工通信。另一方面,電話通話是雙工的,因爲雙方都可以聽和說。通過保留一對或兩對在一個方向上進行通信,網絡電纜確保實現雙工通信的方式。然後,他們使用另一對或兩對在另一個方向進行通信。

  • 因此,網絡鏈接兩側的設備都可以在同一時間相互通信,這稱爲全雙工。如果連接出現問題,您可能會看到網絡鏈接質量下降並報告爲半雙工。半雙工意味着,雖然可以在每個方向上進行通信,但一次只能通信一個設備。

  • 雙絞線以太網技術是一種通信協議,可確定通過雙絞線電纜可以發送多少數據,可以發送數據的速度等。
  • 雙絞線有許多不同的變體。爲了進一步瞭解這些內容,您可以在參考資料中閱讀有關雙絞線以太網技術的更多信息。

終端

  • 物理層工作方式的最後步驟發生在我們的網絡鏈接的終端
  • 雙絞線網絡電纜的末端帶有一個插頭,該插頭將各個內部電線暴露出來。最常見的插頭稱爲RJ-45或Registered Jack 45 它是許多電纜插頭規格中的一種,但迄今爲止在計算機網絡中最爲常見

  • 帶有RJ-45插頭的網絡電纜可以連接到RJ-45網絡端口。網絡端口通常直接連接到組成計算機網絡的設備。交換機將具有許多網絡端口,因爲它們的目的是連接許多設備。服務器和臺式機通常只有一兩個。您的筆記本電腦,平板電腦或手機可能沒有任何網絡接口。但是我們將在後面的模塊中介紹無線網絡
  • 大多數網絡端口都有兩個小LED。一個是鏈接燈,另一個是活動燈。將電纜正確連接到兩個均已打開電源的設備時,鏈接指示燈將點亮。當通過電纜主動傳輸數據時,活動指示燈將閃爍。很久以前,活動指示燈中的閃爍直接對應於發送一個和一個零。如今,計算機網絡是如此之快,以至於活動燈除了是否有流量外,實際上並沒有進行太多通信

  • 在交換機上,有時鏈接和活動狀態都使用相同的LED。它甚至可能表明其他情況,例如鏈接速度。您必須閱讀正在使用的特定硬件,但是幾乎總是可以通過端口指示燈爲您提供一些故障排除數。
  • 有時,網絡端口未直接連接到設備。取而代之的是,可能在牆上或您的辦公桌下方安裝了網絡端口。這些端口通常通過穿過牆壁的電纜連接到網絡,這些電纜最終終止於配線架。

  • 配線架是一種包含許多網絡端口的設備,但沒有其他作用。它只是許多電纜端點的容器。然後會有其他電纜從配線架連接到交換機或路由器,以提供對那些鏈路另一端的計算機的網絡訪問。

總結

  • 在本文我們介紹了網絡底層模型——物理層的傳輸的基本原理、雙絞線技術介紹以及網絡鏈接的終端

參考資料

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