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第二章 物理层#

#计算机网络

物理层接口特性#

1. 机械特性：定义物理连接的特性，规定物理连接时所采用的规格、接口形状、引线数目、引脚数量和排列情况
2. 电气特性：规定传输二进制位时，线路上的信号的电压范围、阻抗匹配、传输速率和距离限制 (电压->电平)
3. 功能特性：指明某条线上出现的某一电平表示何种意义，接口部件的信号线的用途 (电平的意义)
4. 规程特性（过程特性）：定义各条物理线路的工作规程和时序关系

同步传输于异步传输#

1. 同步传输：在同步传输的模式下，数据的传送是以一个数据区块为单位。因此同步传输又称区块传输，在传送数据时，需要先发送出一个或多个同步字符再送出整批数据。
2. 异步传输：异步传输将比特分成小组进行传送，小组可以是8位的1个字符或更长，发送方可以在任何时刻发送这些比特组，而接收方不知道它们什么时候会到达，在传送数据时加上一个字符的起始位和一个字符的终止位。

串行和并行#

1. 串行：将一个字符的8位二进制数由低位到高位依次传输
   速度慢、费用低、适合远距离传输
   
2. 并行：将一个字符的8位二进制数同时通过8条信道传输
   速度快、费用高、适合近距离传输
   

数据、信号、码元#

1. 数据：
   传送信息的实体（有意义的符号序列）
2. 信号
   1. 数字信号/离散信号
   2. 模拟信号/连续信号
3. 码元
   固定时长的信号波形
   n进制码元中1码元->log2n比特

信道（逻辑通路）、信源、信宿#

数据从信源发送到信宿
信道是信号的传输媒介（信道是有方向的）

ATT：信道上传递的信号

1. 基带信号：将数字1和0直接用两种不同的电压表示，再送到数字信道上传输（基带传输）（近距离传输）
2. 宽带信号：将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号，再传送到模拟信道上去传输（宽带传输）（远距离传输）

速率、波特、带宽#

1. 码元传输速率（波特率）：单位时间内传输的码元的个数（信号脉冲个数/信号变化的次数），单位是波特（Baud）。1波特表示数字通信系统每秒传输一个码元。其中码元可以是多进制的，码元速率于进制数无关
2. 信息传输速率（信息速率，比特率）：表示单位时间内数字通信系统传输的二进制码元的个数（即比特数）（二进制码元数AKA比特数）
3. [[第1章 计算机网络体系结构#^b69777带宽]]：
   1. 模拟信号中：最高频率和最低频率的插值即为（通频）带宽，单位赫兹（Hz）
   2. 数字信号中：单位时间从网络中的某一点到另一点能通过对最高数据率/单位时间内通过链路的数量

奈式准则和香农定理#

1. ==奈式准则==
   理想低通（无噪声、带宽限制）
   极限数据传输速率 = 2Wlog2V（单位为b/s）
   W为信道带宽，单位赫兹（Hz）
   V为每个码元离散电平的数目
2. ==香农定理==
   带宽受限且有噪声
   极限数据传输**速率 = 2Wlog2(1+S/N)**（单位为b/s）
   W为信道带宽，单位赫兹（Hz）
   S为信道所传输信号的平均功率
   N为信道内部的高斯噪声功率
   信噪比 = 10log10(S/N)

编码与调制#

数据->编码->数字信号
数据->调制->模拟信号

电路交换、报文交换、分组交换#

传输介质（物理通路）#

传输介质并不知道传输的信号代表什么，而物理层规定了电气特性，传输介质位于物理层下面（第0层）

1. 导向性传输介质：电磁波沿着固体媒介传播（铜线，光纤）
2. 非导向性传输介质：自由空间，介质可以是空气、真空、水

介质：

物理层设备#

1. 中继器
   中继器两端网段是同一个协议
   中继器两端的网络部分是网段，而不是子网，适用于完全相同的两类网络互联
   5-4-3规则：互相串联中继器不超过4个，这5段网络中只有3段能挂接计算机
2. 集线器
   （多口中继器）

ATT：放大器于中继器

1. 放大器：放大模拟信号，将衰减的信号放大
2. 中继器：再生数字信号，将衰减的信号整形再生