计算机网络之物理层剖析

计算机网络的概念:一般认为,计算机网络是讲一个分散的,具有独立功能的计算机系统,通过通信设备与线路(逻辑上),连接起来,由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统.简单地说就是一些互联的,自治的计算机系统的集合(通过通信链路互通互联,没有主从关系).

计算机网络的分类:按分布范围

广域网:采用交换技术,提供长距离通信,覆盖范围大.是因特网的核心部分.

城域网:采用以太网技术,覆盖范围就是几个街区,或者是城市.

局域网:采用广播技术,范围就更小了.

个人局域网:就是我们平常手机,平板连的无线网.

计算机网络的分类:按传输技术

广播式网络:所有的联网计算机都共享一个信道.

点对点网络:每条物理线路连接一对计算机.

计算机网络的分类有很多,上述只举几个简单比较容易理解的.不对所有分类方式详细阐述.

物理层作为OSI的最底层,也被称为"傻瓜层".物理层考虑的是怎样才能在连接各台计算机的传输媒体上传输数据的比特流,而不是连接计算机的具体物理设备活具体传输媒体..

传输单位:比特(bit)

任务:透明的传输比特流(你给啥我传啥,我也不知道对不对,反正我就传就行了)

功能:主要定义数据终端设备和数据通信设备的物理和逻辑连接方法.所以物理层协议也被称为物理层接口标准.

常用协议:EIA-232C,EIA/TIA RS-449.CCITT X.21等

本章重点知识罗列

信道

1)单工:前期就规定好了,谁是输入,谁是输出.不能交互.

2)半双工:双方都可以输出和输入,但是不能同时进行.

3)全双工:双方可以同时接收发送信息.

定理

1)奈氏准则:为了避免码间串扰问题.只考虑了带宽和极限传输速率

结论:在任何信道中,码元的传输速率是有上限的,一旦超过这个上限,就会出现很严重的码间串扰问题.似的接收端不能完全正确的识别码元.

2)香农定理:有噪声极限情况下的信息传输速率,考虑带宽和信噪比

结论;信噪比越大,极限传输速率越大,只有传输速率低于极限传输速率,就一定可以找到一种方式去正确传输数据.

这里应该有2个公式,但是由于我还不知道怎么打上去,所以请有需要的自行查阅.

调制与编码

调制:数字信号变成模拟信号的过程.

编码:模拟信号变成数字信号的过程.

调制的方法

1)非归零码:低电平0,高电平1.

优点 简单

缺点: 没有检错功能.无法判断码元的开始和结束,收发双发难以同步

2)曼彻斯特编码:一个码元分2半,前高后低(自定义)

特点:每个码元中间出现电平跳变,即可作为时钟信号,也可以作为电信号用于以太网

3)差分曼彻斯特编码:异或

特点:每个码元中间出现电平跳变,可以实现自同步,抗干扰性好

编码的方法

1)幅移键控(改变振幅)

2)频移键控(频率)

3)相移键控(相位)

4)正交振幅调制(振幅+相位)

传输方式

1)电路交换:两点之间建立一条专属的信道,传输期间一直占用

2)报文交换:无须建立连接,报文携带有目标地址的不发信息,采用储存转发方式.

3)分组交换:把报文切割成小的数据块,加上必要的控制信息进行传输.

分组交换

1)数据报:分组之间可能存在不同路径,各个分组分别转发

2)虚电路:在发送方和接收方建立一条在逻辑上相连的虚电路,分组沿着虚电路传输

传输介质

无线:无线电波,微波,红外线,激光

无线电波:具有较强的穿透能力,可以传输很长距离,电波向所有方向散播,无须对准某个方向

高带宽的无线通信一般采用,微波,红外线,激光这三种方式.他们都需要发送方和接收方之间存在一条视线通路,有很强的方向性.红外线和激光要把传输信号转换成各自的信号格式,再在空中传播.

有限:双绞线,同轴电缆,光纤

双绞线:价格便宜是最常用的传输介质之一,只要用于局域网和传统电话网中

同轴电缆;50o欧主要传送基带数字信号,75欧主要传送宽带信号.抗干扰性强.传输距离远,价格贵

光纤:利用光导纤维传递光脉冲来实现通信,主要是通过不断地反射和折射实现的,只要控制好角度,就可以一直传递下去,因此衰减比较小,适合远距离传输

设备

1)中继器:将信号整形放大再转发出去,消除信号的失真和衰减问题,具有5-4-3规则.

2)集线器:实际上是一个多端口的中继器,对信号放大后在发送到其他所有的端口

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