2.2 数据报与虚电路、传输介质与物理层设备

数据报与虚电路两种分组交换服务的比较，双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质，物理层接口的四个特性，中继器与集线器。

数据报与虚电路

分组交换根据其通信子网向端点系统提供的服务，还可以进一步分为面向连接的虚电路方式和无连接的数据报方式。这两种服务方式都由网络层提供。

传输介质

传输介质也称传输媒体，是数据传输系统中发送设备和接收设备之间的物理通路。传输介质分为导向传输介质（电磁波被导向沿着固体媒介传播）和非导向传输介质（自由空间，如空气、真空、海水）。

• 双绞线：最古老、最常用的传输介质，由两根采用一定规则并排绞合的、相互绝缘的铜导线组成，绞合可以减少对相邻导线的电磁干扰。分为屏蔽双绞线 STP 和非屏蔽双绞线 UTP。价格便宜，局域网和传统电话网中普遍使用；模拟传输和数字传输都可以使用，通信距离一般为几千米到数十千米，距离太远时，对于模拟传输要用放大器放大衰减的信号，对于数字传输要用中继器将失真的信号整形；
• 同轴电缆：由内导体、绝缘层、网状编织屏蔽层和塑料外层构成。按特性阻抗分为 50 Ω 同轴电缆（基带，传送数字信号，局域网）和 75 Ω 同轴电缆（宽带，传送模拟信号，有线电视）。由于外导体屏蔽层的作用，抗干扰特性比双绞线好；
• 光纤：利用光导纤维传递光脉冲来进行通信，有光脉冲表示 1，无光脉冲表示 0。带宽远远大于其他传输媒体。
  • 多模光纤：存在多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输，光脉冲在传输时会逐渐展宽，造成失真，只适合近距离传输；
  • 单模光纤：光纤的直径减小到只有一个光的波长，使光线一直向前传播而不会产生多次反射，衰耗较小，适合远距离传输；
  • 特点：传输损耗小，中继距离长；抗雷电和电磁干扰性能好；无串音干扰，保密性好；体积小，重量轻。
• 无线传输介质：无线电波（全方向传播，穿透能力强，如手机通信）、微波（直线传播，有中继站的地面微波接力通信和卫星通信，卫星通信传播时延大，约 250~270 ms）、红外线、激光等。

物理层接口的特性

物理层考虑的是如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。物理层的主要任务可以描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性：

1. 机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等；
2. 电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围、传输速率和距离限制等；
3. 功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义，接口部件的信号线的用途；
4. 过程特性（规程特性）：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

物理层设备

中继器

中继器的主要功能是将信号整形并放大再转发出去，以消除信号经过一长段电缆后，因噪声或其他原因而造成的失真和衰减，使信号的波形和强度达到所需要的要求，进而扩大网络传输的距离。其原理是信号再生（而非简单的放大）。

• 中继器两端的网络部分是网段，而不是子网，两端连接的是相同的媒体（也有可以连接不同媒体的中继器）；
• 中继器仅作用于信号的电气部分，并不管数据中是否有错误数据或不适于网段的数据；
• 两端的网段必须使用同一个协议；
• 5-4-3 规则：在采用粗同轴电缆的 10BASE5 以太网规范中，互相串联的中继器的个数不能超过 4 个，而且用 4 个中继器串联的 5 段通信介质中只有 3 段可以挂接计算机，其余两段只能用作扩展通信范围的链路段。

集线器

集线器（Hub）实质上是一个多端口的中继器。当 Hub 工作时，一个端口接收到数据信号后，由于信号在从端口到 Hub 的传输过程中已有衰减，所以 Hub 便将该信号进行整形放大，使之再生（恢复）到发送时的状态，紧接着转发到其他所有（除输入端口外）处于工作状态的端口上。

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