计算机网络（一）——计算机网络概述和物理层

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1、计算机网络概述

• 计算机网络的重要功能：

  • 连通性。彼此连通，交换信息。
  • 共享。信息共享、软硬件共享。

• 因特网概述：

  • 网络：有网络节点（计算机）与链路。
  • 互联网：网络的网络。
  • 因特网：全球最大的互联网。

• 因特网发展阶段：

  • ARPANET向互联网发展。
  • 三级结构的互联网。
  • 多层下ISP结构的因特网。

• 因特网的组成：

  • 核心部分数据交换方式：
    • 电路交换。建立连接、通话、释放连接。
    • 报文交换。报文一般比分组长的多，而是时延较长。
    • 分组交换。
      • 一个数据太大，分为几组各自绑定地址。
      • 不需要建立连接。
      • 使用路由器的存储转发功能。
      • 高效、灵活、迅速、可靠，但是有时延、开销大。
      • 因特网使用的是分组交换。
  • 边缘部分通信方式：
    • 客户服务器方式（C/S）。
    • 对等方式（P2P）。

• 计算机网络的类比：

  • 按作用范围：广域网、城域网、局域网、个人区域网。
  • 按使用者：公用网、专用网。
  • 按拓扑结构：总线型、环形、星型、树型、网状。
  • 按交换方式：电路交换网、报文交换网、分组交换网。
  • 按工作方式：资源子网、通信子网、接入网。

• 计算机网络的性能：

  • 速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时间、利用率。

• 计算机网络几个概念：

  • ISO：国际标准化组织。
  • OSI/RM：互联网法律上的国家标准。
  • TCP/IP Suite：因特网事实上的国际标准。
  • Network Protoclos：数据交换遵守的规则、标准或约束。
  • 网络体系结构：计算机网络各层及其协议的集合。

• 计算机网络的体系结构：

  • OSI七层模型：
    • 应用层：能够产生网络流量、能够与用户交互的应用。
    • 表示层：加密、压缩数据。开发人员相关。
    • 会话层：服务和客户端建立的会话。
    • 传输层：可靠传输（建立会话）、不可靠传输和流量控制。
    • 网络层：IP地址编址和选择最佳路径。
    • 数据链路层：数据如何封装和添加物理层地址（MAC）。
    • 物理层：电压和接口标准。
  • TCP/IP四层模型：
    • 应用层（包括了应用层、表示层和会话层）。
    • 传输层。
    • 网络层。
    • 网络接口层（包括了数据链路层和物理层）。
  • 本书的五层模型以及对于的数据单元：
    • 应用层。传输数据单元PDU。
    • 传输层。运输层报文。
    • 网络层。IP数据报。
    • 数据链路层。数据帧。
    • 物理层。比特流。

• 开放系统信息交换的几个概念：

  • 实体：交换信息的硬件或者软件进程。
  • 协议：控制两个对等实体通信的规则。
  • 服务：下层向上层提供服务，上层需要使用下层提供的服务来实现本层的功能。
  • 服务访问点：相邻两层实体间交换信息的地方。

2、物理层

• 物理层的基本概念：解决如何在连接各种计算机的传输媒介上传输数据比特流。
• 物理层的主要任务描述为：确定与传输媒体的接口的一些特性：
  • 机械特性。
  • 电气特性。
  • 功能特性。
  • 过程特性。
• 数据通信的基础知识：
  • 典型数据通信模型：
    • 源系统。
    • 传输系统。
    • 目的系统。
  • 数据通信的相关术语：
    • 数据：运送消息的实体。
    • 信号：数据的电气的或电磁的表现。
      • 模拟信号。
      • 数字信号。
    • 码元：使用时间域的波形表示数字信号时，则代表不同离散数值的基本波形。
    • 信道：表示向一个方向传送信息的媒体。一般包括发送和接收的两条。
      • 单向通信。
      • 双向交替通信。
      • 双向同时通信。
    • 基带信号：来自信源的信号。发出的直接表达了要传输的信息的信号。
    • 带通信号：把基带信号进行载波调制，把信号的频率范围增高，便于传输。
      • 调幅、调频、调相。
    • 常用编码：
      • 单极性不归零码、双极性不归零码、单极性归零码、双极性归零码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码。
  • 信道的极限容量：
    • 奈氏准则：给出假定理想条件下，为避免码间串扰，码元的传输速率上限。
    • 信噪比：所传信号的平均功率除以噪声功率。
    • 香农公式：有噪声下的传输速率上限。
• 物理层下面的传输媒体：
  • 导向传输媒体：
    • 双绞线。
    • 同轴电缆。
    • 光缆。
  • 非导向传输媒体：
    • 无线传输。
    • 短波通信。
    • 地面微波接力通信。
    • 卫星通信。
• 信道复用技术：
  • 多个终端之间共享信道。
  • 可以将带宽充分利用。
  • 频分复用技术：用户各自分配不同的频带。
  • 时分复用技术：每个用户占用的时间周期性出现。
  • 统计时分复用技术。
  • 波分复用技术。
  • 码分复用技术。
• 数字传输技术：
  • 脉码调制。
• 宽带接入技术：
  • ADSL：数字技术对现有的模拟电话用户线中，没有被利用的高频部分上网使用。
  • 光纤同轴混合网：在有线电视网上进行改造。
  • FTTx技术：光纤到户。

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