概述
第二章内容
个人学习用于插本
- 通信基础
- 两个公式lim 重点
- 看图说话
- 传输介质
- 物理层设备
2.1.1.物理层基本概念
1. 基本概念
物理层的概念： 物理层解决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
物理层的任务及其作用 ：确定与传输媒体接口有关的一些特性，即定义标准
物理层的特性：
- 一、机械特性：
- 定义物理连接的特性，规定物理连接时所采用的**规格、接口形状、引数
- 二、电气特性：
- 规定传输二进制时；线路上信号的电压范围、阻抗匹配、传输速率和距离限制等
- 栗子：某网络在物理层规定，信号的电平 + 10V+15V（`电压范围`）表示二进制0，用-10V15V 表示二进制1，电线长度限于15m(距离限制)以为内；
- 三、功能特性：
- 指明某条线上出现的某一电平表示何种意义，接口部件的信号线的用途
- 四、规程特性：
- （又称过程特性）定义各条物理线路的工作规程和时序关系
- 规定传输二进制时；线路上信号的电压范围、阻抗匹配、传输速率和距离限制等
2.1.3.数据通信 基础知识
1.典型的数据通信模型栗子
2.数据通信相关术语
通信的目的是为了传送信息！
- 数据：传送信息的实体，通常是有意义的符号序列
- 信号：数据的电气/电磁的表现，是数据在传输过程中的*存在形式**
- 数字信号：代表信息的参数取值是离散的
- 模拟信号：代表消息的参数取值是连续的
- 信源：产生和发送数据的源头
- 信宿：接收数据的终点
- 信道：信号的传输媒介。一般用来表示向某一个方向传送信息的介质，因此一条通信线路往往包含一条发送信道和一条接收信道
- 信道：
- 传输信号：模拟信道(传送模拟信号)，数字信道(传送数字信号)
- 传输介质：无线信道，有线信道
- 信道：
3.三种通信方式
从通信双发信息的交互方式看，可以有三种基本方式：
- 一、单工信道：
- 只能自一个方向的通信而没有反向的交互，仅需要一条信道。
- 栗子：A 和 B 两个人，只能A 攻击 B ，B 不能攻击A ！
- 二、半双工信道：
- 通信双方都可以发送或接收信息，但任何一方都不能同时发送和接收，需要两条信道。
- 栗子：A 和 B 两个人， A和B都可以互相攻击，但是当A攻击B的时候，B不能攻击A，当A攻击结束后，B才能攻击！
- 三、全双工通信：
- 通信双方各可以同时发送和接收信息，需要两条信道
- 栗子：A 和 B 两个人可以相互同时攻击对方！
| 名称 | 英文 | 定义 | 需要信道条数 |
|---|---|---|---|
| 1.单工通信 | Simplex | 只能一个发一个发 | 一条 |
| 2.半双工通信 | half-duplex | 都可以发或者收，但是同一时间只能进行一个发送和接收 | 两条 |
| 3.全双工通信 | duplex | 都可以同时收发数据 | 两条 |
4.两种数据传输方式
| 传输方式 | 特点 |
|---|---|
| 串行传输 | 速度慢，省钱，适合远距离 |
| 并行传输 | 速度快，耗钱，适合近距离 |
两种数据传输方法
2.1.3 码元、波特、速率、带宽
1. 码元（Symbol）
码元的定义： 码元是指用一个因定时长的信号波形（数字脉冲），代表离散数值的基本波形，是数字通信中数字信号的计量单位，这个时长内的信号成为k进制码元。当有码元的离散状态有M个时，此时码元位M进制码元；
1个码元可以携带多个比特的信息量。例如，在使用二进制编码时，只有两种不同的码元状态，一种代表0状态，另一种代表1状态。
个人理解：码元就是在网线上传输的一个个信号段。码元的不同进制就是用来表示不同的数值的；
2.波特
波特（Baud）：用来指一秒可以传输多少个码元！
3.速率
分为码元传输速率和信息传输速率
信息传输速率就是b/s，就是我们平常说的网速
码元可以理解为几个比特的集合，所以信息传输率（网速）= 码元传输速率x码元所带信息量(多少比特)
码元所带信息量（比特数）= log2（码元进制数）
4.带宽（Band Width）
用来表示最高数据速率
习题
2.1.4 奈氏准则和香农定理
失真
影响失真程度的因素： 四个因素
- 1.码元传输速度
- 2.信号传输距离
- 3.噪音干扰
- 4.传输媒体质量
失真的一种现象–码间串扰
奈氏准则（奈奎斯特定理）Nyquist
是在理想状态下得出的结论
习题
香农定理（Shannon）
是在有噪声的信道中得出的结论
习题
都给出 nice 香农值 都计算 取最小
2.1.5 编码调制
基带信号与宽带信号（Base band，pass band）
计算机网络中用的基带信号是数字信号
编码调制
将数据转化为数字信号
数字数据(digtal data)通过 数字发送器(digit emitter) 转化为 数字信号(digtal signal)
模拟数据(analog data)通过 PCM编码器(PCM coder)转化为 数字信号(digtal signal)
单极性不归零编码：只使用一个电压值，高电平表示1，低电平表示0
双极性不归零编码：用幅值相等的正负电平表示二进制1和0
单极性归零编码：发送码1时高电平在整个码元期间只持续一段时间，其余时间返回零电平
双极性归零编码：正负零三个电平，信号本身携带同步信息
曼彻斯特编码: 单极性编码的缺点是没有办法区分此时是没有信号，还是有信号，但是信号0
这种编码方式是bit中间有信号，低-高跳转表示0，高-低跳转表示1，一个时钟周期只可以表示一个bit，并且必须通过两次采样才能得到一个bit。它能携带时钟信号，而且能区分此时是没有信号还是信号为0
差分曼彻斯特编码:抗干扰能力比比曼彻斯特编码更强。bit与bit之间有信号跳变，表示下一个bit为0，bit与bit之间没有信号跳变，表示下一个bit为1
数字数据编码为数字信号
- 非归零编码
NZR高1低0- 没有检错功能
- 无法判断一个码元的开始和结尾
- 导致双方无法难以保持同步
- 归零编码 RZ
- 信号电平在一个码元之内都要恢复到零的这种编码成编码方式
- 反向不归零编码 NRZI
- 信号电平翻转表示0，信号电平不变表示1
- 曼彻斯特编码
- 将一个码元分成两个相等的间隔，前一个间隔为低电平后一个间隔为高电平表示码元1：码元0则正好相反。也可以采用相反的规定。
- 该编码的特点是在每一个码元的中间出现电平跳变，位中间的跳变既作时钟信号（可用于同步），又作数据信号，但它所占的频带宽度是原始的基带宽度的两倍
- 每一个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2
- 差分曼彻斯特编码
- 同1异0
- 常用于局域网传输，其规则是：码元为1，则前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相同，为0，则相反。该编码的特点是，在每个码元的中间，都有一次电平的跳转，可以实现自同步，且坑干扰性 强 于 曼彻斯特编码
- 4B/5B编码
- 比特流插入额外的比特以打破一连串的0或1，就是用5个比特来编码4个比特的数据，之后再传给接收方，因此称为4B/5B。编码效率为80%
- 只采用16种对应16种不同的4位码，其他的16种作为控制码（帧的开始和结束，线路的状态信息等）或保留
数字数据调制为模拟信号（了解）
常用的调制方法：调幅(AM)，调频(FM)，调相(PM)
模拟数据编码为数字信号
模拟数据调制为模拟信号
脑图总结
2.2 物理层传输介质
2.2.1传输介质及分类
传输介质称为传输媒体/传输媒介：数据传输系统中在发送设备和接收设备之间的物理通路
传输媒体并不是物理层。
传输媒体在物理层的下面，因为物理层是体系结构的第一层，因此有时称传输媒体为0层。
在传输媒体中传输的是信号，但传输媒体并不知道所传输的信号代表什么意思。
物理层规定了电气特性，因此能够识别所传送的比特流。
| 传输介质类型 | 传播途径 |
|---|---|
| 导向性传输介质 | 电磁波沿着固体媒介（铜线or光纤）被导向传播 |
| 非导向性传输介质 | 自由空间，介质如空气，水等等 |
2.2.2 导向性传输介质 – 1.双绞线
根据有无屏蔽层分为屏蔽双绞线（STP）和无屏蔽双绞线（UTP）
2.2.2 导向性传输介质 – 2.同轴电缆（Coaxial Cable）
2.2.2 导向性传输介质 – 3.光纤（Optical fiber）
入射角不同，又分为单模光纤和多模光纤
光纤特点
- 传输损耗小，中继距离长，对远距离传输特别经济
- 抗雷电和电磁干扰性能好
- 无串音干扰，保密性好，也不易被窃听或截取数据
- 体积小，重量轻
2.2.3 非导向性传输介质
包括无线电波，微波，红外线和激光等
脑图总结
2.3 物理层设备
2.3.1 中继器（RP repeater）
5-4-3规则是为了限制中继器使用次数的，理由可见图
5是指不能超过5个网段
4是指这些网段中的物理层网络设备（中继器，集线器）最多不能超过4个
3是指这些网段最多只有三个网段挂有计算机
2.3.2 集线器（多口中继器）Hub
2.4总结
最后
以上就是粗暴红牛为你收集整理的王道计算机网络第二章第二章内容的全部内容，希望文章能够帮你解决王道计算机网络第二章第二章内容所遇到的程序开发问题。
如果觉得靠谱客网站的内容还不错，欢迎将靠谱客网站推荐给程序员好友。
发表评论 取消回复