计算机网络——物理层和数据链路层
计算机网络
1.❤️物理层
物理层的意义：通过物理介质进行传输数据
🤠信号和介质
信号：分为数字信号和模拟信号
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🔗数字信号：可以进行传输的，可以被看为离散的信号
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🔗模拟信号：连续的信号
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🔗基带信号：来自信源的信号
🤠通信种类：
我们在计算机通讯的物理层，需要使用信道（channel）进行传输，通信有以下种类
- 🔗单工通信：一个方向没有反向的交互
- 🔗半双工通信：双方都可以发送（或者双方都可以接受）
- 🔗全双工通信：双方都可以发送和接收
🤠物理层流程：
物理层可以通过模拟传输和数字传输，但是数字信号传输稳定，所以我们使用数字信号进行传输
我们在发送信息的时候，首先由数字信号，这个数字信号也叫基带信号，经过调制解调器(modem)进行调制
之后进行传输，到达对方的时候进行解调
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🔗调制: 将各种数字基带信号转换成适于信道传输的数字调制信号(已调信号或频带信号)。
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🔗解调: 在接收端将收到的数字频带信号还原成数字基带信号。
🤠奈氏准则：
奈奎斯特(Nyquist)提出了一个准则：
在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对码元的判决(即识别)成为不可能。
🤠香农公式：
信息论的创始人香农((Shannon)推导出了著名的香农公式。
W为信道的带宽(以Hz为单位)，S为信道内所传信号的平均功率，N为信道达部的高斯噪声功率。(习题)
🤠信道复用：
信道复用理解为共享信道。
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🔗频分复用(Frequency Division Multiplexing)：用户在不同频率进行复用信道
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🔗时分复用(Time Division Multiplexing)：用户在不同时间进行复用信道，周期使用
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🔗统计时分复用(Statistic TDM)：一个使用统计时分复用的集中器连接4个低速用户，然后将它们的数据集中
起来通过高速线路发送到一个远程计算机。
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🔗波分复用(Wavelength Division)：利用光频率的不同分段进行复用
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🔗码分复用(Code Division Multiplexing)：用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此各用户之间不会造成干扰。
2.❤️数据链路层
链路层的意义：物理层的线路有传输介质与通信设备组成，比特流在传输介质上传输时肯定会存在误差的。这样就引入了数据链路层在物理层之上，采用差错检测、差错控制和流量控制等方法，向网络层提供高质量的数据传输服务。
🤠数据链路层信道的种类：
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🔗点对点信道：点对点得通信，PPP协议
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🔗广播信道：一对多传输
🤠功能
- 链路管理，帧同步
- 流量控制，差错控制
- 数据和控制信息分开
- 透明传输和寻址
🤠链路管理
帧的开始和结束的地方加上特定的字符，一般是0X7E，如下图
帧内部的数据出现了0x7e，要进行转义：
- 🔗字符填充
因为0x7E=0111 1110，字符填充是在这两个字节中，填充进0xD5。变为（0x7D,0x5E）的组合。
即0111 1101 1001 1110 - 🔗零比特填充
因为0x7E=0111 1110，带有连续的6个1.因此发送端发送帧数据时，每当发现有连续的5个1，立即填充一个0发送。接收端对帧中的比特流扫描，每当发现5个连续的1，就把后面的1个0删除
eg：0111 1110变成0111 1101 0进行传输
🤠差错控制
当数据信号从发送端发送到物理线路时，由于物理线路存在噪声，因此数据信号经过物理线路的噪声，到达接收端时，已经是数据+噪声的叠加。这就是差错的来源。
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🔗纠错码：每个传输的分组带上足够的冗余信息，接收端能发现并自动纠正差错。
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🔗检测吗：分组包含能够发现差错的冗余信息，接收端能够发现差错。
由于纠错码实现比较复杂，检测码虽然不能纠错，但是足够简单，能够检测出差错，配合重传机制即可。所以广泛采用检测码。
检测码有循环冗余编码（CRC）等方式。
关于CRC校验的计算（考题）
🤠三个协议（白话解释😁）
- 停止等待协议：一帧一帧进行传，等确认后再继续传
- ARQ协议：多帧编号进行传
- 滑动窗口协议：用一个窗口（可以理解为一个队列，将帧编号放入队列），仅需要确认最后一个帧即可。比如，一共10帧，从10帧确认，完全没失误。从5帧确认，5帧往后全部丢失，滑动窗口不会跳着去确认的，所以，从哪帧丢失就续传啦
🤠CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）协议
载波监听多路访问/冲突检测方法
发送数据前 先监听信道是否空闲 ,若空闲则立即发送数据.在发送数据时,边发送边继续监听.若监听到冲突,则立即停止发送数据.等待一段随即时间,再重新尝试.
侦听、发送、检测、冲突处理
🤠数据链路层设备
- 网卡NIC(Network Interface card)：
MAC地址：出厂的时候进行抄录在ROM上
MAC地址，使用16进制表示
- 网桥：连接不同的LAN段
- 交换机：多端口的网桥，检查端口，来动态构建MAC地址表
