「计算机网络笔记」第二章 物理层

  1. 「计算机网络笔记」第一章 概述
  2. 「计算机网络笔记」第二章 物理层
  3. 「计算机网络笔记」第三章 网络层
  4. 「计算机网络笔记」第四章 介质访问控制子层
  5. 「计算机网络笔记」第五章 网络层
  6. 「计算机网络笔记」第六章 传输层
  7. 「计算机网络笔记」第七章 应用层

2.1 概述

主要功能

  • 提供透明的比特流传输
  • 不关心其中信息(0、1),只负责正确搬运

物理层的特性

  • 机械特性
  • 电气特性
  • 功能特性
  • 规程特性

信号

  • 物理层上数据的传输
  • 模拟信号:对应时域的信号的取值是连续
  • 数字信号:对应时域的信号的取值是离散
  • 码元:不同离散值的基本波形

物理带宽

  • 传输过程中振幅不会明显衰减的频率范围
  • 单位:赫兹
  • 取决于介质材料的物理特性

数字带宽

  • 单位时间内,流经的信息总量

物理带宽和数字带宽的关系

  • 奈奎斯特定理:无噪声信道的情况
  • 香农定理:有噪声信道的情况

2.2 有导向的传输介质

传输介质

  • 引导性:有线
  • 非引导性:无线

有线传输介质

  • 同轴电缆
  • 双绞线
    • 非屏蔽双绞线UTP:在局域网中使用最多
    • 屏蔽双绞线STP
    • 网屏式双绞线
  • 光纤
    • 带宽高、距离远,损耗低,不受电磁辐射干扰,易断裂
    • 通常以光缆形式存在

2.3 复用技术

特点

  • 多用户共享同一根信道
  • 干线起点共用,干线终点分离

频分多路复用FDM技术

  • 波分多路复用WDM技术
  • 密集波分多路复用DWDM技术

时分多路复用TDM技术

  • 统计时分多路复用STDM技术

码分多路复用CDMA技术

  • 广泛用于3G

2.4 调制技术

调制机制使用信号来传输比特

  • 基带传输Baseband Transmission
  • 通带传输Passband Transmission

2.5 公共交换电话网 PSTN

主要构成

  • 本地回路Local Loop
  • 干线Trunks
  • 交换局Switching Offices(包含端局)

本地回路

  • 传输模拟信号
  • 经过调制解调器传到端局

调制解调器

  • 用于将计算机产生的数字比特流转变为载波输出(模拟信号)
  • Modem,又称“猫”

干线

  • 多路复用
  • 连接交换局(包括端局)的连接
  • 通常使用光纤
  • 端局里有编解码器codec
    • 模拟信号数字化/数字信号模拟化
    • 脉冲编码调制PCM

交换局

  • 电路交换Circuit Switching
    • 建立连接
    • 传数据
    • 拆除连接
    • 分配方式:提前分配
    • 收费方式:按时间
  • 包交换Packet Switching(分组交换)
    • 允许包/分组存储在交换局的内存中
    • 独立寻径
    • 乱序送达
    • 分配方式:按需分配
    • 收费方式:按流量

2.6 物理层设备

收发器 Transceiver

  • 将一种形式的信号转变成另一种形式的信号

  • 早期是外设,现在是网卡上的部件

  • 负责收发信号

中继器 Reapter

  • 再生信号:去噪、放大
  • 让线缆延申更远,突破UTP的限制
  • 不能过滤流量

集线器 Hub

  • 多端口的中继器
  • 再生信号
  • 不能过滤流量
  • 早期以太网,集线器作为星型拓扑结构的中心,进行广播(从除了来的那个端口外所有其他端口转发出去)

冲突

  • 更多的用户争抢共享资源
  • 冲突域增大,冲突的可能性变大,网络性能下降
  • 使用了中继器和集线器,实际上是扩大了冲突域

物理层设备

  • 都是傻瓜设备,不具备过滤流量的功能
  • 很少再使用中继器、集线器(除光中继器以外)
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