计算机网络
之前学习计网的笔记，巩固基础
计网-第一章-概述
第二章 物理层
2.1 物理层的基本概念
1）物理层协议的主要任务
物理层为了解决在各种传输媒体上传输比特0和1的问题，主要有一下四个任务：
机械特性：指明所有接线器的形状和尺寸。引脚数目和排列、固定和锁定装置。
电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
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。
过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
3）物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流。
2.2 物理层下面的传输媒体
1）传输媒体
在计算机网络中用来连接各种网络设备的传输媒体种类众多。大致可以分为两类： 导引型传输媒体、非导引型传输媒体。
导引型传输媒体：双绞线、同轴电缆、光纤、电力线。
单模光纤：若光纤的直径减少到只有一个光的波长，则光纤就像一根波导那样，它可使光线一直向前传播，而不会产生多次反射，这样的光纤就称为单模光纤
多模光纤：可以存在多条不同角度入射的光纤在一条光纤中传输。这种光纤就称为多模光纤
非导引型传输媒体：微波通信（2-40GHz）、无线电波、微波、红外线、可见光。
2.3 传输方式
1）串行传输和并行传输
串行传输：指数据是一个比特一个比特依次发送的，所以在发送端和接收端剑只需要一条数据传输线路。
并行传输：一次发送n个比特而不是一个比特，所以需要n条传输线路。其优点是速度是串行传输的n倍，缺点是成本高，所以在远距离传输中（如计算机网络）采用的是串行传输，在计算机内部的传输采用并行传输。
2）同步传输和异步传输
外同步：在收发双方之间添加一条单独的时钟信号线。
内同步：发送端将时钟同步信号编码到发送数据中一起传输（例如曼彻斯特编码）
异步传输：字节之间异步（字节之间的时间间隔不固定）
字节中的每个比特仍然要同步（各比特的持续时间是相同的）
3）单向通道（单工）、双向交替通信（半双工）、双向同时通道（全双工）
2.4 编码与调制
1）一个数据通信系统可划分为三大部分：即源系统（或发送端、发送方）、传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端、接收方）。
2）模拟信号，或连续信号—代表消息的参数的取值是连续的。
3）数字信号，或离散信号—代表消息的参数的取值是离散的。代表不同离散数值的基本波形就称为码元。一个码元携带的信息量是不固定的，而是由调制方式和编码方式决定的。
4）来自信源的信号称为基带信号（即基础频带信号）。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。系带信号往往包含较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道不能传输这种，所以就必须对基带信号进行调制。
5）调制分两类：基带调制、带通调制。
1、基地调制：对基带波形进行变换，使它能够与信道特性相适应。。变换后的信号仍是基带信号。由于基带调制是把数字信号转换为另一种形式的数字信号，所以大家更愿意把这种过程称为编码。
2、带通调制：需要使用载波进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号，这样就能更好的在模拟信道中传输，经过载波调制后的信号称为带通信号（即仅在一段频率范围内够通过信道），使用载波的调制称为带通调制。
6）常用编码方式
1、不归零制：正电平代表1，负电平代表0，需要额外一根线来传输时钟信号，使发送方和接收方同步。
2、归零制：每个码元传输结束后信号都归零，归零相当于把时钟信号用归零方式编码在数据内，这称为“自同步信号”，但归零编码大部分数据带宽，都用来传输“归零”而浪费掉了。
3、曼彻斯特编码：码元中间时刻的跳变既表示时钟，又表示数据。
4、差分曼彻斯特编码：每个码元中心都有跳动，仅表示时钟，码元开始处电平是否变化表示数据，有变化为0，无变化为1。适合较高的传输速率。
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7）基本的带通调制方式
1、调幅（AM）：即载波的振幅随基带数字信号而变化。如：0或1分别对应于无载波和有载波输出。
2、调频（FM）：即载波的频率随基带数字信号而变化。如：0或1分别对应于频率的f1或f2。
3、调相（PM）：即载波的初始相位随基带数字信号而变化。如：0或1分别分别对应于相位0度和180度。
4、使用基本调制方法，1个码元只能包含1bit信息，如何使1个码元包含更多的bit呢？
首先频率和相位是相关的，频率是相位随时间的变化率。所以一次只能调制频率和相位中的一个，通常情况下相位和振幅可以结合起来调制称为QAM正交振幅调制。
2.5 信道的极限容量
1）信道：一般用来表示向某一个方向传送信息的媒体。
单向通信（单工通信）：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互
双向交替通信（半双工通信）：通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也就不能同时接收）。
双向同时通信（全双工通信）：通信的双方可以同时发送和接受信息。
2）码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，或噪声干扰越大，或传顺媒体质量越差，或接收端的波形的失真就越严重。
失真因素：码元传输速率、信号传输距离、噪声干扰、传输媒体质量
3）奈氏准则：在假定的理想条件下，为了避免码间串扰，码元传输速率是有上限的。
理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W Baud = 2W（码元/秒）
理想带通信道的最高码元传输速率 = W Baud =2W（码元/秒）
4）香农公式：带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限信息传输速率。
信道带宽或信道中信噪比越大，信息的极限传输速率越高。
5）在带宽一定的条件下，根据上面两个准则：要想提高信息的传输速率就必须采用多元制（更好的调制方法）和努力提高信道中的信噪比。
总结
期待大家和我交流，留言或者私信，一起学习，一起进步！