网络基础知识及网络传输介质介绍

2020/3/21 11:25:00

  1、网络知识
  前天有个网友问题我,他用的是百兆的路由器,6类的网络,为什么局域网拷贝文件速度几乎没有提升,这应该怎么办?(前提是不考虑专业设备,不想多花钱)
  我给他的答复是,在原有的基础上加一个千兆交换机,把局域网有所有终端都接在交换机上。
  这是为什么呢?通俗的讲,在一个网络里,路由器充当了路由及交换机功能,路由的端口只有百兆,不管你用多好的线,这百兆就是瓶颈,加了一个千兆交换机,换上超五类以上的网络,这就成了一个千兆网络,交换机属于数据链路层,当终端网络拷贝时可以跳过路由器,交换机起到了作用,拷贝速度自然比百兆的快。
  选对好的网络设备与传输介质会让你的网络再加给力,NAS服务器应用起来再加顺心。
  今天我们要讲的是网络的一些基本知识和传输介质,当你了解了这知识之后,或许会给你一些启发去改造你的网络,从而提高你网络的传输速度。
  网络七层协议:
  OSI是一个开放性的通信系统互连参考模型,他是一个定义得非常好的协议规范。OSI模型有7层结构,每层都可以有几个子层。 OSI的7层从上到下分别是 7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 传输层3 网络层 2 数据链路层 1 物理层;其中高层(即7、6、5、4层)定义了应用程序的功能,下面3层(即3、2、1层)主要面向通过网络的端到端的数据流。


  图 1-1 OSI 七层参考模型(ISO 在1983 年推出的 OSI 参考模型如图所示。)


  网络七层参考对应设备
  值得注意的是, OSI 参考模型本身并不是一个完整的网络体系结构,因为它并未确切地描述用于各层的协议和服务,它仅仅告诉我们每层应该做什么。不过, ISO 已经为各层制定了标准,但它们并不是参考模型的一部分,而是作为独立的国际标准公布的。
  到了这里,估计有很多朋友看不懂,估计也没多大耐心看下去,那我就通俗的讲吧,这七层协议基本都会对应一个设备。
  OSI七层协议从上到下依次是:应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层;记忆则为“应表会传网数物”


  应用层(application)
  1.主要功能 :用户接口、应用程序。应用层向应用进程展示所有的网络服务。当一个应用进程访问网络时,通过该层执行所有的动作。
  2.典型设备:网关
  3.典型协议、标准和应用:TELNET,FTP, HTTP


  表示层(presentation)
  1.主要功能 :数据的表示、压缩和加密。定义由应用程序用来交换数据的格式,该层负责协议转换、数据编码和数据压缩。转发程序在该层进行服务操作。
  2.典型设备:网关
  3.典型协议、标准和应用:ASCLL、PICT、TIFF、JPEG、 MIDI、MPEG


  会话层(session)
  1.主要功能 :会话的建立和结束,在分开的计算机上的两种应用程序之间建立一种虚拟链接,这种虚拟链接称为会话(session)。会话层通过在数据流中设置检查点而保持应用程序之间的同步。允许应用程序进行通信的名称识别和安全性的工作就由会话层完成。
  2.典型设备:网关
  3.典型协议、标准和应用:RPC、SQL、NFS 、X WINDOWS、ASP
  传输层(transport)
  1.主要功能 :端到端控制,确保按顺序无错的发送数据包。传输层把来自会话层的大量消息分成易于管理的包以便向网络发送
  2.典型设备:网关
  3.典型协议、标准和应用:TCP、UDP、SPX


  网络层(network)
  1.主要功能 :路由,寻址,网络层确定把数据包传送到其目的地的路径。就是把逻辑网络地址转换为物理地址。如果数据包太大不能通过路径中的一条链路送到目的地,那么网络层的任务就是把这些包分成较小的包。
  2.典型设备:路由器,网桥路由器
  3.典型协议、标准和应用:IP、IPX、APPLETALK、ICMP


  数据链路层(data link)
  1.主要功能 :保证误差错的数据链路,一方面接收来自网络层(第三层)的数据帧并为物理层封装这些帧;另一方面数据链路层把来自物理层的原始数据比特封装到网络层的帧中。起着重要的中介作用。数据链路层由IEEE802规划改进为包含两个子层:介质访问控制(MAC)和逻辑链路控制(LLC)。
  2.典型设备:交换机、网桥、网卡
  3.典型协议、标准和应用:802.2、802.3ATM、HDLC、FRAME RELAY


  物理层(physica)
  1.主要功能 :传输比特流,工作在最底层,透明地传输比特流,就是传输的信号
  2.典型设备:集线器、中继器,电缆,发送器,接收器
  3.典型协议、标准和应用:V.35、EIA/TIA-232


  网络传输介质
  按照有无屏蔽层分类
  根据有无屏蔽层,双绞线分为屏蔽双绞线(Shielded Twisted Pair,STP)与非屏蔽双绞线(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。屏蔽双绞线分为STP和FTP(Foil Twisted-Pair),STP指每条线都有各自的屏蔽层,而FTP只在整个电缆有屏蔽装置,并且两端都正确接地时才起作用。所以要求整个系统是屏蔽器件,包括电缆、信息点、水晶头和配线架等,同时建筑物需要有良好的接地系统。屏蔽层可减少辐射,防止信息被窃听,也可阻止外部电磁干扰的进入,使屏蔽双绞线比同类的非屏蔽双绞线具有更高的传输速率。
  非屏蔽双绞线(UnshieldedTwisted Pair,缩写UTP)是一种数据传输线,由四对不同颜色的传输线所组成,广泛用于以太网路和电话线中。非屏蔽双绞线电缆具有以下优点:
  1.无屏蔽外套,直径小,节省所占用的空间,成本低;
  2.重量轻,易弯曲,易安装;
  3.将串扰减至最小或加以消除;
  4.具有阻燃性;
  5.具有独立性和灵活性,适用于结构化综合布线。
  因此,在综合布线系统中,非屏蔽双绞线得到广泛应用。


  按照频率和信噪比进行分类
  双绞线常见的有三类线,五类线和超五类线,以及六类线,前者线径细而后者线径粗,具体型号如下:
  1)一类线(CAT1):线缆最高频率带宽是750kHZ,用于报警系统,或只适用于语音传输(一类标准主要用于八十年代初之前的电话线缆),不用于数据传输。
  2)二类线(CAT2):线缆最高频率带宽是1MHZ,用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输,常见于使用4MBPS规范令牌传递协议的旧的令牌网。
  3)三类线(CAT3):指在ANSI和EIA/TIA568标准中指定的电缆,该电缆的传输频率16MHz,最高传输速率为10Mbps(10Mbit/s),主要应用于语音、10Mbit/s以太网(10BASE-T)和4Mbit/s令牌环,最大网段长度为100m,采用RJ形式的连接器,已淡出市场。
  4)四类线(CAT4):该类电缆的传输频率为20MHz,用于语音传输和最高传输速率16Mbps(指的是16Mbit/s令牌环)的数据传输,主要用于基于令牌的局域网和10BASE-T/100BASE-T。最大网段长为100m,采用RJ形式的连接器,未被广泛采用。
  5)五类线(CAT5):该类电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料,线缆最高频率带宽为100MHz,最高传输率为100Mbps,用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输,主要用于100BASE-T和1000BASE-T网络,最大网段长为100m,采用RJ形式的连接器。这是最常用的以太网电缆。在双绞线电缆内,不同线对具有不同的绞距长度。通常,4对双绞线绞距周期在38.1mm长度内,按逆时针方向扭绞,一对线对的扭绞长度在12.7mm以内。
  6)超五类线(CAT5e):超5类具有衰减小,串扰少,并且具有更高的衰减与串扰的比值(ACR)和信噪比(SNR)、更小的时延误差,性能得到很大提高。超5类线主要用于千兆位以太网(1000Mbps)。
  7)六类线(CAT6):该类电缆的传输频率为1MHz~250MHz,六类布线系统在200MHz时综合衰减串扰比(PS-ACR)应该有较大的余量,它提供2倍于超五类的带宽。六类布线的传输性能远远高于超五类标准,最适用于传输速率高于1Gbps的应用。六类与超五类的一个重要的不同点在于:改善了在串扰以及回波损耗方面的性能,对于新一代全双工的高速网络应用而言,优良的回波损耗性能是极重要的。六类标准中取消了基本链路模型,布线标准采用星形的拓扑结构,要求的布线距离为:永久链路的长度不能超过90m,信道长度不能超过100m。
  8)超六类或6A(CAT6A):此类产品传输带宽介于六类和七类之间,传输频率为500MHz,传输速度为10Gbps,标准外径6mm。和七类产品一样,国家还没有出台正式的检测标准,只是行业中有此类产品,各厂家宣布一个测试值。
  9)七类线(CAT7):传输频率为600MHz,传输速度为10Gbps,单线标准外径8mm,多芯线标准外径6mm。
  类型数字越大、版本越新,技术越先进、带宽也越宽,当然价格也越贵。这些不同类型的双绞线标注方法是这样规定的,如果是标准类型则按CATx方式标注,如常用的五类线和六类线,则在线的外皮上标注为CAT 5、CAT 6。而如果是改进版,就按xe方式标注,如超五类线就标注为5e(字母是小写,而不是大写)。
  无论是哪一种线,衰减都随频率的升高而增大。在设计布线时,要考虑到受到衰减的信号还应当有足够大的振幅,以便在有噪声干扰的条件下能够在接收端正确地被检测出来。双绞线能够传送多高速率(Mb/s)的数据还与数字信号的编码方法有很大的关系。