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《计算机网络教学课件》ch2物理层
物理层概述
物理层传输介质
数据通信基础
物理层设备
物理层协议实例
物理层安全与防护
contents
目
录
01
物理层概述
01
02
物理层的主要任务是建立、维护和拆除物理连接，确保物理设备之间的通信。
物理层是计算机网络体系结构中的最底层，负责传输比特流，即数据的最小单位。
物理层负责建立物理连接，确保发送方和接收方之间的通信链路。
建立物理连接
传输数据
设备识别
物理层负责将比特流从发送方传输到接收方，确保数据的完整性和正确性。
物理层负责识别和检测连接的设备，以便进行通信。
03
02
01
EIA/TIA-232是一种串行通信协议，用于连接计算机和终端设备。
EIA/TIA-232
IEEE802.3是局域网和以太网的标准，定义了以太网的数据链路层和物理层。
IEEE802.3
IEEE802.11是无线局域网的标准，定义了无线局域网的数据链路层和物理层。
IEEE802.11
02
物理层传输介质
同轴电缆是早期计算机网络中常用的传输介质，其优点是抗干扰能力强，传输距离远，但成本较高。
同轴电缆
双绞线是目前应用最广泛的传输介质之一，其优点是价格便宜，易于铺设和维护，适用于短距离通信。
双绞线
光纤具有传输容量大、传输距离远、抗干扰能力强等优点，是未来网络通信的重要发展方向。
光纤
在选择传输介质时，需要根据实际需求进行综合考虑，包括传输距离、传输速率、成本等因素。
根据实际需求选择
在选择传输介质时，还需要考虑未来的发展趋势和技术进步，以便更好地适应未来的需求。
考虑未来发展
03
数据通信基础
负责将原始数据信号转换成适合传输的信号，并发送出去。
发送设备
是数据传输的物理通道，包括双绞线、同轴电缆、光纤等。
传输介质
负责接收传输介质中的信号，并将其还原成原始数据信号。
接收设备
规定了数据在传输过程中的格式、速率、误码率等参数，以确保数据传输的可靠性和有效性。
数据通信协议
串行传输
并行传输
异步传输
同步传输
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数据一位一位地顺序传输，适合长距离传输。
数据多位同时传输，适合近距离传输。
数据以独立的数据单元形式传输，每个数据单元前面有起始位，后面有停止位。
数据在时钟信号的同步下进行传输，数据的每一位都具有固定的时间间隔。
04
物理层设备
调制解调器是一种将数字信号转换为模拟信号或将模拟信号转换为数字信号的设备。
调制解调器的主要技术指标包括传输速率、调制方式、接口类型等。
调制解调器通常用于连接计算机和电话线，以便通过拨号方式接入互联网。
常见的调制解调器类型有外置式和内置式两种，根据传输速率的不同，调制解调器的价格也有所不同。
集线器是一种网络设备，用于连接多个网络节点，并集中它们的流量。
集线器采用广播方式发送数据，将所有发送到集线器的数据发送到连接的所有端口上。
集线器通常用于小型网络中，如家庭和小型企业网络。
集线器的优点是连接简单、价格便宜，但缺点是容易发生广播风暴和安全问题。
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物理层协议实例
以太网是一种广泛使用的局域网技术，它定义了如何在物理层和数据链路层实现网络连接。
以太网协议基于CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）机制，允许多个设备在共享介质上通信。以太网帧是数据传输的基本单位，包括源地址、目标地址和数据等字段。
FDDI是一种使用光纤作为传输介质的环形局域网标准，具有高带宽和可靠的数据传输能力。
FDDI使用双环结构，提供冗余的通信路径，确保数据的可靠传输。它支持多种拓扑结构，如星型、树型或环型，并使用令牌环协议进行媒体访问控制。
WLAN使用无线电波作为传输介质，提供灵活的网络接入方式，广泛应用于家庭、办公室和公共场所。
WLAN基于IEEE802.11标准，支持多种传输速率和频段。它使用扩频或跳频技术来提高抗干扰能力，并通过MAC层协议实现多用户访问控制和数据加密。
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物理层安全与防护
通过设置物理访问控制设备（如门禁、摄像头等）限制未经授权的人员进入网络设施区域。
访问控制
数据加密
电磁屏蔽
冗余备份
对传输的数据进行加密，防止数据在传输过程中被窃取或篡改。
采用电磁屏蔽技术减少设备在传输数据时的电磁辐射，防止数据被截获。
对关键设备进行冗余备份，确保在设备损坏时能够快速恢复网络的正常运行。
案例一
某大型企业为了保护其数据中心的安全，采取了严格的物理访问控制措施，包括门禁、监控摄像头和安全检查等，确保只有授权人员能够进入数据中心区域。同时，该企业还采用了电磁屏蔽技术，减少数据泄露的风险。
案例二
某政府机构为了防止非法访问其网络，采用了数据加密技术对所有传输的数据进行加密，确保数据在传输过程中不会被窃取或篡改。同时，该机构还
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