網路傳輸

網路傳輸

網路傳輸是指用一系列的線路(光纖,雙絞線等)經過電路的調整變化依據網路傳輸協定來進行通信的過程。其中網路傳輸需要介質,也就是網路中傳送方與接收方之間的物理通路,它對網路的數據通信具有一定的影響。常用的傳輸介質有:雙絞線、同軸電纜、光纖、無線傳輸媒介。網路協定即網路中(包括網際網路)傳遞、管理信息的一些規範。如同人與人之間相互交流是需要遵循一定的規矩一樣,計算機之間的相互通信需要共同遵守一定的規則,這些規則就稱為網路協定。網路協定通常被分為幾個層次,通信雙方只有在共同的層次間才能相互聯繫。

一、傳輸介質

1、傳輸介質

傳輸介質又稱為傳輸媒體。分為導向傳輸介質和非導向傳輸介質。導向傳輸介質有:金屬導體和光纖導體等有線形式。非導向傳輸介質有:短波微波藍牙衛星光波無線電波,為無線傳輸形式。一、雙絞線電纜(TP):
將一對以上的雙絞線封裝在一個絕緣外套中,為了降低信號的干擾程度,電纜中的每一對雙絞線一般是由兩根絕緣銅導線相互扭繞而成,也因此把它稱為雙絞線。雙絞線分為分為非禁止雙絞線(UTP)和禁止雙絞線(STP)。
目前市面上出售的UTP分為3類,4類,5類和超5類、6類五種:
3類:傳輸速率支持10Mbps,外層保護膠皮較薄,皮上注有“cat3”
4類:網路中不常用
5類(超5類):傳輸速率支持100Mbps或10Mbps,外層保護膠皮較厚,皮上注有“cat5”
超5類雙絞線在傳送信號時比普通5類雙絞線的衰減更小,抗干擾能力更強,在100M網路中,受干擾程度只有普通5類線的1/4,在較長傳輸距離時,表現出很好的性能。
6類:一般在千兆網路中使用。
STP分為3類和5類兩種,STP的內部與UTP相同,外包鋁箔,抗干擾能力強、傳輸速率高但價格昂貴。
雙絞線一般用於星型網的布線連線,兩端安裝有RJ-45頭(水晶頭),連線網卡與集線器,最大網線長度為100米,如果要加大網路的範圍,在兩段雙絞線之間可安裝中繼器,最多可安裝4箇中繼器,如安裝4箇中繼器連5個網段,最大傳輸範圍可達500米。

2、同軸電纜:

由一根空心的外圓柱導體和一根位於中心軸線的內導線組成,內導線和圓柱導體及外界之間用絕緣材料隔開
。按直徑
的不同,可分為粗纜細纜兩種:粗纜:傳輸距離長,性能好但成本高、網路安裝、維護困難,一般用於大型。
區域網路的幹線,連線時兩端需終接器。(1)粗纜與外部收發器相連。
(2)收發器與網卡之間用AUI電纜相連。
(3)網卡必須有AUI接口(15針D型接口):每段500米,100個用戶,4個中繼器可達250米,收發器之間最小2.5米,收發器電纜最大50米。
細纜:與BNC網卡相連,兩端裝50歐的終端電阻。用T型頭,T型頭之間最小0.5米。細纜網路每段幹線長度最大為185米,每段幹線最多接入30個用戶。如採用4箇中繼器連線5個網段,網路最大距離可達925米。
細纜安裝較容易,造價較低,但日常維護不方便,一旦一個用戶出故障,便會影響其他用戶的正常工作。
根據傳輸頻帶的不同,可分為基帶同軸電纜和寬頻同軸電纜兩種類型:
基帶:數位訊號,信號占整個信道,同一時間內能傳送一種信號。
寬頻:可傳送不同頻率的信號。

3、光纖

是由一組光導纖維組成的用來傳播光束的、細小而柔韌的傳輸介質。套用光學原理,由光傳送機產生光束,將電信號變為光信號,再把光信號導入光纖,在另一端由光接收機接收光纖上傳來的光信號,並把它變為電信號,經解碼後再處理。與其它傳輸介質比較,光纖的電磁絕緣性能好、信號衰小、頻頻寬、傳輸速度快、傳輸距離大。主要用於要求傳輸距離較長、布線條件特殊的主幹網連線。
分為單模光纖和多模光纖:
單模光纖:由雷射作光源,僅有一條光通路,傳輸距離長,2千米以上。
多模光纖:由二極體發光,低速短距離,2千米以內。
網路傳輸的單位是MBPS,你電腦右下面的連線速度有寫。它表示的是一秒傳輸的信號的頻率,但是這頻率不是我們平常說得byte(簡稱B),B表示的是檔案的占據的空間,是大小的意思。
1T=1024GB=1,048,576MB=107,374,1824KB=1,099,511,627,776B(byte)。
1GB=1024MB=1,048,576KB=107,374,1824B。
1MB=1024KB=1,048,576B。
1KB=1024B
1byte=8 bit
1 bit=8位的二進制數(這也就是我們常說為什麼計算機只處理0和1的原意)。

二、傳輸協定

1、內容

在日常網路傳輸中大致1MBPS=1秒125KB(1\8換算) 檔案傳輸速度,也就是我們所說的1兆網路頻寬可下載只有128KB每秒的原因。
網路協定即網路中(包括網際網路)傳遞、管理信息的一些規範。如同人與人之間相互交流是需要遵循一定的規矩一樣,計算機之間的相互通信需要共同遵守一定的規則,這些規則就稱為網路協定。
一台計算機只有在遵守網路協定的前提下,才能在網路上與其他計算機進行正常的通信。網路協定通常被分為幾個層次,每層完成自己單獨的功能。通信雙方只有在共同的層次間才能相互聯繫。常見的協定有:TCP/IP協定IPX/SPX協定NetBEUI協定等。在區域網路中用得的比較多的是IPX/SPX.。用戶如果訪問Internet,則必須在網路協定中添加TCP/IP協定。
TCP/IP是“transmission Control Protocol/Internet Protocol”的簡寫,中文譯名為傳輸控制協定/網際網路協定)協定, TCP/IP(傳輸控制協定/網間協定)是一種網路通信協定,它規範了網路上的所有通信設備,尤其是一個主機與另一個主機之間的數據往來格式以及傳送方式。TCP/IP是INTERNET的基礎協定,也是一種電腦數據打包和定址的標準方法。在數據傳送中,可以形象地理解為有兩個信封,TCP和IP就像是信封,要傳遞的信息被劃分成若干段,每一段塞入一個TCP信封,並在該信封面上記錄有分段號的信息,再將TCP信封塞入IP大信封,傳送上網。在接受端,一個TCP軟體包收集信封,抽出數據,按傳送前的順序還原,並加以校驗,若發現差錯,TCP將會要求重發。因此,TCP/IP在INTERNET中幾乎可以無差錯地傳送數據。 對普通用戶來說,並不需要了解網路協定的整個結構,僅需了解IP的地址格式,即可與世界各地進行網路通信。
IPX/SPX是基於施樂的XEROX’S Network System(XNS)協定,而SPX是基於施樂的XEROX’S SPP(Sequenced Packet Protocol:順序包協定)協定,它們都是由novell公司開發出來套用於區域網路的一種高速協定。它和TCP/IP的一個顯著不同就是它不使用ip地址,而是使用網卡物理地址即(MAC)地址。在實際使用中,它基本不需要什麼設定,裝上就可以使用了。由於其在網路普及初期發揮了巨大的作用,所以得到了很多廠商的支持,包括microsoft等,到現在很多軟體和硬體也均支持這種協定。
NetBEUI即NetBios Enhanced User Interface ,或NetBios增強用戶接口。它是NetBIOS協定的增強版本,曾被許多作業系統採用,例如Windows for Workgroup、Win 9x系列、Windows NT等。NETBEUI協定在許多情形下很有用,是WINDOWS98之前的作業系統的預設協定。總之NetBEUI協定是一種短小精悍、通信效率高的廣播型協定,安裝後不需要進行設定,特別適合於在“網路鄰居”傳送數據。所以建議除了TCP/IP協定之外,區域網路的計算機最好也安上NetBEUI協定。另外還有一點要注意,如果一台只裝了TCP/IP協定的WINDOWS98機器要想加入到WINNT域,也必須安裝NetBEUI協定。

2、各種網路傳輸協定

A、ARP(地址解析協定Address Resolution Protocol)
BBGP(邊緣網關協定 Border Gateway Protocol)
BlueTooth藍牙(Blue Tooth)
BOOTP(自舉協定 Bootstrap Protocol)
D、DHCP(動態主機配置協定Dynamic Host Configuration Protocol)
DNS(域名服務 Domain Name Service)
DVMRP(距離矢量組播路由選擇協定Distance-Vector Multicast Routing Protocol)
E EGP(Exterior Gateway Protocol)
F FTP(檔案傳輸協定File Transfer Protocol) 21連線埠
H HDLC(高級數據鏈路控制協定 High-level Data Link Control)
HELLO(routing protocol)
HTTP超文本傳輸協定80連線埠
HTTPS安全超級文本傳輸協定
I、ICMP(網際網路控制報文協定 Internet Control Message Protocol)
IDRP(InterDomain Routing Protocol)
IEEE802
IGMP(Internet Group Management Protocol)
IGP(內部網關協定Interior Gateway Protocol )
IMAP (互動式郵件存取協定Internet Mail Access Protocol)
IP(網際網路協定 Internet Protocol)
IPX(Internetwork Packet Exchange protocol)
IS-IS(Intermediate System to Intermediate System Protocol)
L LCP(鏈路控制協定 Link Control Protocol)
LLC(邏輯鏈路控制協定 Logical Link Control)
M MLD(多播監聽發現協定 Multicast Listener Discovery)
N NCP(網路控制協定 Network Control Protocol)
NNTP(網路新聞傳輸協定Network News Transfer Protocol) 119
NTP(Network Time Protocol)
P PPP(點對點協定 Point-to-Point Protocol)
POP(郵局協定 Post Office Protocol) 110
R RARP(逆向地址解析協定 Reverse Address Resolution Protocol)
RIP(路由信息協定Routing Information Protocol)
S SLIP(串列鏈路連線協定Serial Link Internet Protocol)
SNMP(簡單網路管理協定Simple Network Management Protocol) Agent:161 Manager:162
SMTP(簡單郵件傳輸協定Simple Mail Transport Protocol) 25
T TCP(傳輸控制協定 Transmission Control Protocol)
TFTP(Trivial File Transfer Protocol)
Telnet(遠程終端協定 remote terminal protocol) 23
U UDP(用戶數據包協定User Datagram Protocol)。
USB通用串列匯流排
X X.25

三、安全傳輸

1、加密算法

目前通用的加密算法主要分為對稱和非對稱算法對稱算法採用相同的密鑰進行加密和解密。常用的對稱加密算法AESIDEA、RC2/RC4、DES等,其最大的困難是密鑰分發問題,必須通過當面或在公共傳送系統中使用安全的方法交換密鑰。對稱加密由於加密速度快、硬體容易實現、安全強度高,因此仍被廣泛用來加密各種信息。但對稱加密也存在著固有的缺點:密鑰更換困難,經常使用同一密鑰進行數據加密,給攻擊者提供了攻擊密鑰的信息和時間。非對稱算法,採用公鑰進行加密而利用私鑰進行解密。公鑰是可以公開的,任何人都可以獲得,數據傳送人用公鑰將數據加密後再傳給數據接收人,接收人用自己的私鑰解密。非對稱加密的安全性主要依賴難解的數學問題,密鑰的長度比對稱加密大得多,因此加密效率較低,主要使用在身份認證數字簽名等領域。非對稱加密的加密速度慢,對於大量數據的加密傳輸是不適合的。非對稱加密算法包括RSA、DH、EC、DSS等。目前比較流行的、最有名的非對稱加密算法是RSA。
RSA的安全性在於大整數因子分解的難度,其體制構造是基於數論的歐拉定理,產生公開密鑰和秘密密鑰的方法為:
(1)取2個互異的大素數p和q;
(2)計算n=p×q;
(3)隨機選取整數e,且e與(p-1)×(q-1)互為素數;
(4)另找一個數d,使其滿足(e×d)mod[(p-1)×(q-1)]=1;(n,e)即為公鑰;(n,d)為私鑰。對於明文M,用公鑰(n,e)加密可得到密文C,C=Me mod n;對於密文C,用私鑰(n,d)解密可得到明文M,M=Cd mod n。
利用當今可預測的計算能力,在十進制下,分解2個250位質數的積要用數十萬年的時間,並且質數用盡或2台計算機偶然使用相同質數的機率小到可以被忽略。由此可見,企圖利用公鑰和密文推斷出明文或者企圖利用公鑰推斷出私鑰的難度極其巨大,幾乎是不可行的。因此,這種機制為信息傳輸提供了很高的安全保障。
由上述內容可以發現,無論是對稱加密和非對稱加密的過程都是完成如下的過程:
(1)產生密鑰key;
(2)C=F(M,Key),即使用已經產生的密鑰,通過加密算法將明文轉換為密文
(3)數據傳輸;
(4)M=F’(C,key),即接收方使用解密算法,將密文轉換為明文
如果需要傳輸的明文數據龐大,則加密和解密的算法的耗時將非常長,並且數據傳輸時也會占用大量的網路資源。也就是以上的(2),(3),(4)三個過程都會占用大量的時間和資源,如果能夠降低這3個過程的時間,就會節省大量的資源,提高數據傳輸的效率。通過使用哈夫曼編碼對檔案進行壓縮,就可以大大降低以上3個環節的處理時間,並同時在傳輸處理過程中減少計算機資源和網路資源的占用。

2、哈夫曼編碼介紹

哈夫曼編碼是20世紀50年代由哈夫曼教授研製開發的,它藉助了數據結構當中的樹型結構,在哈夫曼算法的支持下構造出一棵最優二叉樹,把這類樹命名為哈夫曼樹。因此,準確地說,哈夫曼編碼是在哈夫曼樹的基礎之上構造出來的一種編碼形式,它的本身有著非常廣泛的套用。
雙絞線 
雙絞線分為T568-A和T58-B
T568-A:白綠綠,白橙藍,白藍橙,白棕棕;
T568-B:白橙橙,白綠藍,白藍綠,白棕棕

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