數(shù)據(jù)鏈路層
網(wǎng)絡(luò)層
傳輸層
應(yīng)用層

物理層解決如何在連接各種計(jì)算機(jī)的傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)比特流，而不是指具體的傳輸媒體。

1. 通信基礎(chǔ)； 2. 兩個(gè)公式：奈氏準(zhǔn)則， 香農(nóng)定理； 3. 編碼與調(diào)制； 4. 數(shù)據(jù)交換方式：電路交換、報(bào)文交換、分組交換； 5. 傳輸介質(zhì)：導(dǎo)向傳輸介質(zhì)、非導(dǎo)向傳輸介質(zhì)； 6. 物理層設(shè)備：中繼器、集線器

物理層接口特性

物理層解決如何在連接各種計(jì)算機(jī)的傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)比特流，而不是指具體的傳輸媒體。
物理層的主要任務(wù)：確定與傳輸媒體接口有關(guān)的一些特性（即定義標(biāo)準(zhǔn)）

1. 機(jī)械特性：定義物理連接的特性，規(guī)定物理連接時(shí)所采用的規(guī)格、接口形狀、引線數(shù)目、引腳數(shù)量和排列情況
2. 規(guī)定傳輸二進(jìn)制位時(shí)，線路上信號(hào)的電壓范圍、阻抗匹配、傳輸速率和距離限制等
3. 功能特性：指明某條線上出現(xiàn)的某一電平表示何種意義，接口部件的信號(hào)線的用途
4. 規(guī)程特性（過程特性）：定義各條物理線路的工作規(guī)程和時(shí)序關(guān)系

數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)第一話

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數(shù)據(jù)通信相關(guān)術(shù)語
通信的目的是傳送信息

• 數(shù)據(jù)：傳送信息的實(shí)體，通常是有意義的符號(hào)序列
• 信號(hào)：數(shù)據(jù)的電氣/電磁的表現(xiàn)，是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的存在形式。數(shù)字信號(hào)：代表信息的參數(shù)取值是離散的，模擬信號(hào)：代表信息的參數(shù)取值是連續(xù)的。
• 信源：產(chǎn)生和發(fā)送數(shù)據(jù)的源頭
• 信宿：接受數(shù)據(jù)的終點(diǎn)
• 信道：信號(hào)的傳輸媒介。一般用來表示向某一方向傳送信息的介質(zhì)，因此一條通信線路往往包含一條發(fā)送信道和一條接受信道

三種通信方式
從通信雙方信息的交互方式來看，可以有三種基本方式：

• 單工通信：只有一個(gè)方向的通信而沒有反方向的交互，僅需要一條信道（廣播）
• 半雙工通信：通信的雙方都可以發(fā)送或接收信息，但任何一方都不能同時(shí)發(fā)送和接受，需要兩條信道
• 全雙工通信：通信雙方可以同時(shí)發(fā)送和接受信息，也需要兩條信道

兩種數(shù)據(jù)傳輸方式

• 串行傳輸：速度慢，費(fèi)用低，適合遠(yuǎn)距離
• 并行傳輸：速度快，費(fèi)用高，適合近距離（用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸）

同步傳輸&異步傳輸

• 同步傳輸：在同步傳輸?shù)哪Ｊ较?，?shù)據(jù)的傳送是以一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊為單位，因此同步傳輸又稱為區(qū)塊傳輸。在傳送數(shù)據(jù)時(shí)，需先送出一個(gè)或多個(gè)同步字符，再送出整批的數(shù)據(jù)。
• 異步傳輸：異步傳輸江比特分成小組進(jìn)行傳送，小組可以是8位的一個(gè)字符或更長。發(fā)送方可以在任何時(shí)刻發(fā)送這些比特組，而接收方不知道他們會(huì)在什么時(shí)候到達(dá)。傳送數(shù)據(jù)時(shí)，加一個(gè)字符起始位和一個(gè)字符終止位。

數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)第二話

碼元、速率、波特、帶寬

• 碼元：是指一個(gè)固定時(shí)長的信號(hào)波形（數(shù)字脈沖），代表不同離散數(shù)值的基本波形，是數(shù)字通信中數(shù)字信號(hào)的計(jì)量單位，這個(gè)時(shí)長內(nèi)的信號(hào)稱為k進(jìn)制碼元，而該時(shí)長稱為碼元寬度。當(dāng)碼元的離散狀態(tài)有M個(gè)時(shí)（M>2），此時(shí)碼元為M進(jìn)制碼元。

數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率的兩種表示方法
速率也叫數(shù)據(jù)率，是指數(shù)據(jù)的傳輸速率，表示單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，可以用碼元傳輸速率和信息傳輸速率表示。

• 碼元傳輸速率：別名碼元速率，波形速率、調(diào)制速率、符號(hào)速率等，它表示單位時(shí)間內(nèi)數(shù)字通信系統(tǒng)所傳輸?shù)拇a元個(gè)數(shù)，單位是波特（Baud），一波特表示數(shù)字通信系統(tǒng)每秒傳輸一個(gè)碼元。
• 信息傳輸速率：別名信息速率、比特率等，表示單位時(shí)間內(nèi)數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元個(gè)數(shù)（b/s）
• 帶寬：
  1）模擬信號(hào)系統(tǒng)中：當(dāng)輸入的信號(hào)頻率使得系統(tǒng)的輸出功率為輸入功率的一般時(shí)，最高頻率和最低頻率的差值就代表了系統(tǒng)的通頻帶寬，單位是Hz。
  2）數(shù)字設(shè)備中：表示在單位時(shí)間內(nèi)從網(wǎng)絡(luò)中的某一點(diǎn)到另一點(diǎn)所能通過的“最高數(shù)據(jù)率”（或單位時(shí)間內(nèi)通過鏈路的數(shù)量），常用來表示網(wǎng)絡(luò)的通信線路所能傳輸數(shù)據(jù)的能力。單位是比特每秒bps

奈氏準(zhǔn)則和香農(nóng)定理

失真
影響失真程度的因素：1. 碼元傳輸速率， 2. 信號(hào)傳輸距離， 3.噪聲干擾， 4.傳輸媒體質(zhì)量
信道帶寬是信道能通過的最高頻率和最低頻率之差

編碼與調(diào)制（第一話）

基帶信號(hào)與帶寬信號(hào)

• 信道：信號(hào)的傳輸媒介。一般用來表示向某個(gè)方向傳送信息的介質(zhì)，因此一條通信線路往往包含一條發(fā)送信道和一條接受信道。
  分類：模擬信道或數(shù)字信道；無線信道或有線信道。
• 基帶信號(hào)：基帶信號(hào)就是發(fā)出的直接表達(dá)了要傳輸信息的信號(hào)，如說話的聲波，數(shù)字信號(hào)
• 帶寬信號(hào)：將基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制形成的頻分復(fù)用模擬信號(hào)再傳送到模擬信道上。把基帶信號(hào)經(jīng)過載波調(diào)制后，把信號(hào)的頻率范圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸。
  在傳輸距離較近時(shí)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用基帶傳輸方式。
  編碼與調(diào)制
  數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，數(shù)據(jù)經(jīng)過調(diào)制變?yōu)槟M信號(hào)。

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編碼與調(diào)制（第二話）

四種編碼與調(diào)制的方法

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼為數(shù)字信號(hào)
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼為模擬信號(hào)
模擬數(shù)據(jù)編碼為數(shù)字信號(hào)
模擬數(shù)據(jù)調(diào)制為模擬信號(hào)

數(shù)據(jù)交換方式

電路交換（路由選擇算法）
建立連接（呼叫/電路建立）->通信（數(shù)據(jù)傳輸）->釋放連接（拆除電路）

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報(bào)文交換
報(bào)文：報(bào)文是網(wǎng)絡(luò)中交換與傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元，即站點(diǎn)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊。報(bào)文包含了將要發(fā)送的完整數(shù)據(jù)信息，其長度很不一致，長度不限且可變。
報(bào)文交換的原理： 無需在兩個(gè)站點(diǎn)間建立一條專用通路，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菆?bào)文，傳送過程采用 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式。

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分組交換
分組：大多數(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都不能連續(xù)地傳送任意長的數(shù)據(jù)，所以實(shí)際上網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)把數(shù)據(jù)分割成小塊，然后逐塊地發(fā)送，這種小塊就稱作分組。
分組交換的原理： 分組交換與報(bào)文交換的工作方式基本相同，都采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，形式上的主要差別在于，分組交換網(wǎng)中要限制所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位的長度，發(fā)送節(jié)點(diǎn)首先對(duì)從終端設(shè)備送來的數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行接收、存儲(chǔ)，而后將報(bào)文劃分為一定長度的分組，并以分組為單位進(jìn)行傳輸和交換。接收結(jié)點(diǎn)將收到的分組組裝成信息或報(bào)文。

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• 數(shù)據(jù)報(bào)方式

1. 源主機(jī)將報(bào)文分成多個(gè)分組，依次發(fā)送到直接相連的結(jié)點(diǎn)A
2. 結(jié)點(diǎn)A收到分組后，對(duì)每個(gè)分組差錯(cuò)檢測(cè)和路由選擇，不同分組的下一跳節(jié)點(diǎn)可能不同
3. 結(jié)點(diǎn)C收到結(jié)點(diǎn)A發(fā)送的分組P1后對(duì)分組P1進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)，若正確則向A發(fā)送確認(rèn)信息，A收到C確認(rèn)后則丟棄P1的副本
4. 直到所有分組到達(dá)目的主機(jī)

數(shù)據(jù)報(bào)方式的特點(diǎn)：1. 數(shù)據(jù)報(bào)方式為網(wǎng)絡(luò)層提供無連接服務(wù)。發(fā)送方隨時(shí)發(fā)送分組，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)可隨時(shí)接受分組

2. 同一報(bào)文的不同分組達(dá)到目的結(jié)點(diǎn)時(shí)可能發(fā)生亂序、重復(fù)與丟失
3. 每個(gè)分組在傳輸過程中都必須攜帶源地址和目的地址以及分組號(hào)
4. 分組在交換節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，需要排隊(duì)等候處理，這回帶來一定的時(shí)延。當(dāng)通過交換結(jié)點(diǎn)的通信量較大或網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，這種時(shí)延會(huì)大大增加，交換節(jié)點(diǎn)還可根據(jù)情況丟棄部分分組
5. 網(wǎng)絡(luò)具有冗余路徑，當(dāng)某一交換結(jié)點(diǎn)或一段鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，可相應(yīng)地更新轉(zhuǎn)發(fā)表，尋找另一條路徑轉(zhuǎn)發(fā)分組，對(duì)故障的適應(yīng)能力強(qiáng)，適用于突發(fā)性通信，不適于長報(bào)文、會(huì)話式通信

• 虛電路方式
  虛電路將數(shù)據(jù)報(bào)方式和電路交換方式結(jié)合，以發(fā)揮兩者優(yōu)點(diǎn)
  虛電路：一條源主機(jī)到目的主機(jī)類似于電路的路徑（邏輯連接），路徑上所有節(jié)點(diǎn)都要維持這條虛電路的建立，都維持一張?zhí)撾娐繁恚恳豁?xiàng)記錄了一個(gè)打開的虛電路信息。

虛電路方式的特點(diǎn)：1.虛電路方式為網(wǎng)絡(luò)層提供連接服務(wù)。源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間建立一條邏輯連接，而非實(shí)際物理連接

2. 一次通信的所有分組都通過虛電路順序傳送，分組不需攜帶源地址、目的地址等信息，包含虛電路號(hào)，相對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)方式開銷小，同一報(bào)文的不同分組到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)時(shí)不會(huì)亂序、重復(fù)或丟失。
3. 分組通過虛電路上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，結(jié)點(diǎn)只進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)，不需進(jìn)行路由選擇。
4. 每個(gè)節(jié)點(diǎn)可能與多個(gè)結(jié)點(diǎn)之間建立多條虛電路，每條虛電路支持特定的兩個(gè)端系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸，可以對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)端點(diǎn)的流量進(jìn)行控制，兩個(gè)端系統(tǒng)之間也可以有多條虛電路為不同的進(jìn)程服務(wù)
5. 致命弱點(diǎn)：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)或某條鏈路出故障而徹底失效時(shí)，則所有經(jīng)過該節(jié)點(diǎn)或該鏈路的虛電路將遭到破壞。


數(shù)據(jù)交換方式的選擇

1. 傳送數(shù)據(jù)量大，且傳送時(shí)間遠(yuǎn)大于呼叫時(shí)，選擇電路交換。電路交換傳輸時(shí)延最小。
2. 當(dāng)端到端的通路有很多段的鏈路組成時(shí)，采用分組交換傳送數(shù)據(jù)較為合適。
3. 從信道利用率上看，報(bào)文交換和分組交換優(yōu)于電路交換，其中分組交換比報(bào)文交換的時(shí)延小，尤其合適于計(jì)算機(jī)之間的突發(fā)式的數(shù)據(jù)通信。

物理層傳輸介質(zhì)

傳輸介質(zhì)也稱傳輸媒體/傳輸媒介，他就是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中在發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間的物理通路。
傳輸媒體并不是物理層、傳輸媒體在物理層的下面，也稱傳輸媒體為0層。
傳輸介質(zhì)：導(dǎo)向性傳輸介質(zhì)（雙絞線、同軸電纜、光纖）、非導(dǎo)向性傳輸介質(zhì)

物理層設(shè)備

中繼器（將傳輸過程中可能被損耗的信號(hào)進(jìn)行再生復(fù)原）、集線器（星狀拓?fù)湫?，作用同中繼器）