diff --git "a/07\345\207\241\345\205\211\344\271\220/20250318 \347\211\251\347\220\206\345\261\202.md" "b/07\345\207\241\345\205\211\344\271\220/20250318 \347\211\251\347\220\206\345\261\202.md" new file mode 100644 index 0000000000000000000000000000000000000000..76004975d3f2592b051ee85de22e48dc2ef872b5 --- /dev/null +++ "b/07\345\207\241\345\205\211\344\271\220/20250318 \347\211\251\347\220\206\345\261\202.md" @@ -0,0 +1,292 @@ +# 课堂笔记 + +## 物理层 + +## (一)、基本概念 + +计算机网络体系结构中的物理层,就是要解决在各种传输媒体上传输比特0和1的问题,进而给数据链路层提供透明传输比特流的服务 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742266630.png) + +物理层为了解决传输比特0和1的问题,主要有以下四个任务 + +`机械特性`:指明接口所用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。 + +## (二)、物理层下面的传输媒体 + +```s +传输媒体分为两类:导引型传输媒体、非导引型传输媒体 +导引型传输媒体:同轴电缆、双绞线、光纤、电力线 +非导引型传输媒体:无线电波、微波、红外线、可见光 +``` + +### 1、导引型传输媒体 + +###### (1)、同轴电缆 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742266642.png) + +###### (2)、双绞线 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742266654.png) + +###### (3)、光纤 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742266665.png) + +###### (4)、电力线:目前如果要构建家庭高性能局域网,采用电力线是不能满足要求的。 + +### 2、非导引型传输媒体 + +可以利用电磁波在自由空间的传播来传送信息 + +###### (1)、无线电波 + +a、LF和MF频段依靠地面波 + +b、HF和VHF频段依靠电离层的反射 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742266683.png) + +###### (2)、微波 + +a、微波在空间主要是直线传播,微波会穿透电离层进入宇宙空间 + +b、分为地面微波接力通信、卫星通信 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742266695.png) + +###### (3)、红外线 + +a、点对点无线传输 + +b、直线传输,中间不能有障碍物,传输距离短 + +c、传输速率低 + +###### (4)、可见光 + +```s +LIFI(Light Fidelity)光保真技术,又称为可见光无线通信,该技术是一种利用可见光波普进行数据传输的全新无线传输技术。LIFI通过在LED上植入一个微小的芯片,利用电信号控制发光二极(LED)发出肉眼看不到的高速闪烁信号来传输信息,这种技术做成的系统能够覆盖室内灯光达到的范围,电脑不需要电线连接只要在室内开启点灯,无需WIFI也可接入互联网。 +``` + +LIFI技术目前处于研究阶段 + +### 3、传输方式 + +#### 1、串行传输、并行传输 + +**串行传输:**数据是一个比特一个比特依次发生的,只需要一条数据传输线路 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742266716.png) + +**并行传输:**一次发送n个比特,需要n条传输线路 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742266728.png) + +**并行传输是速度是串行传输的n倍,但是成本高。** + +**在计算机网络中,数据远距离传输使用串行传输,计算机内部的数据传输,常使用并行传输** + +#### 2、同步传输、异步传输 + +##### (1)、同步传输 + +同步传输:数据块以稳定的比特流形式传输,字节之间没有间隔,接收端在每个比特的中间时刻进行检测,以判别接收到的是比特0和或是比特1。 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742266618.png) + +```s +由于不用设备的时钟频率存在差异,传输大量数据时,所产生判别时刻的累计误差会导致对比特信号的判别错位,需要采取方式使双方时钟同步。 +``` + +实现收发双方时钟同步的方法 + +**a、外同步:**在收发双方之间添加一条单独的时钟信号线 + +**b、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(例如传统以太网所采用的曼切斯特编码) + +#### (2)、异步传输 + +异步传输:以字节为独立的传输单位,字节之间的时间间隔不是固定的。接受端仅在每个字节的起始处对字节内的比特实现同步。为此通常在每个字节的前后分别加上起始位和结束位。 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742267098.png) + +#### 3、单向通信、双向交替通信、双向同时通信 + +##### (1)、单向通信 + +**单向通信:**又称单工通信,通信双发只有一个传输方向 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742267229.png) + +例如:无线电广播就采取这种方式 + +#### (2)、双向交替通信(半双工) + +**双向交替通信:**通信双方可以互相传输数据,但不能同时进行 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742267352.png) + +例如:对讲机 + +#### (3)、双向同时通信(全双工) + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742267429.png) + +例如:电话 + +单向通信需要一个信道,而双向交替通信、双向同时通信需要两个信道(每个方向各一个) + +## (三)、数据通信技术 + +### 1、典型数据通讯模型 + +![image](https://img2024.cnblogs.com/blog/1548975/202411/1548975-20241102232417283-1343957011.png) + +### 2、术语 + +**数据**:传送信息的实体,通常是有意义的的符号序列。 + +**信号**:是数据的电子/电磁编码,是数据在传输过程中的存在形式。 + +a、数字信号:代表消息的参数取值是离散的。 + +b、模拟信号:代表消息的参数取值是连续的。 + +**信息**:是数据的内容和解释。 + +**信源**:产生和发送数据的源头。 + +**信宿**:接收数据的终点。 + +**信道**:是信源和信宿之间的通信线路。 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742305415.png) + +### 3、码元: + +#### (1)、码元 + +**码元:**是指一个固定时长的信号波形(数字脉冲),代表不同离散数值的基本波形,是数字通信中数字信号的计量单位,这个时长内的信号称为k进制码元 + +**1码元可以携带多个比特的信息量**。例如,在使用二进制编码时,只有两种不同的码元,一种代表0状态,另一种代表1状态。 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742305833.png) + +#### (2)、速率、波特 + +**速率(数据率):**指数据的传输效率,表示单位时间内传输的数据量。 + +**码元传输速率:**别名码元速率、波形速率、调制速率、符号速率等,它表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数(也可称为脉冲个数或信号变化的次数),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。这里的码元可以是多进制的,也可以是二进制的,但**码元速率与进制数无关。** + +**信息测试速率:**别名信息速率、比特率等,表示单位时间内数字通信系统传输的二进制码元个数(即比特数),单位是比特/秒(b/s)。 + +#### (3)、宽带 + +**宽带:**表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“**最高数据率**”,用来表示网络的通信线路所能传输数据的能力。单位是b/s。 + +#### (四)、编码与调制 + +##### 1、信号: + +(1)信道:信号的传输媒介。一般用来表示向某一个方向传送信息的介质,因此一条通信线路往往包含一条发送信道和一条接受信道。 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742306376.png) + +##### 2、基带信号(信息源,也称发终端) + +指发出的**没有经过调制**(进行频谱搬移和变换)**的原始电信号**,其特点是频率较低,信号频谱从零频附近开始,具有低通形式。 + +##### 3、宽带信号 + +指的是频谱宽度较大的信号。它通常包含了一个较宽的频率范围,这意味着它可以传输更多的数据。 + +##### 4、区别 + +在传输距离较近时,计算机网络采用基带传输方式(近距离衰减小,从而信号内容不易发生变化) + +在传输距离较远时,计算机网络采用宽带传输方式(远距离衰减大,即使信号变化大也能最后过滤出来基带信号) + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742306816.png) + + + +##### 5、调制 + +**数字数据调制为模拟信号:** + +数字数据调制技术在发送端将数字信号转换为模拟信号,而在接收端将模拟信号还原为数字信号,分别对应于调制解调器的调制和解调过程。 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742306918.png) + +**模拟数据调制为模拟信号:** + +这种调制方式还可以使用频分复用技术,充分利用带宽资源。在电话机和本机交换机所传输的信号是采用模拟信号传输模拟数据的方式;模拟的声音数据是加载到模拟的载波信号中传输的。 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742306969.png) + + + +##### 6、失真 + +**影响失真程度的因素:** + +a、码元传输速率 + +b、信号传输距离 + +c、噪声干扰 + +d、传输媒体质量 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742307062.png) + +##### 7、码间串扰 + +**码间串扰:**接收端接到的信号波形**失去了码元之间清晰界限**的现象。 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742307121.png) + +## (四)、物理层常见设备 + +### **物理层设备主要包括以下几种:** + +**1、集线器(Hub):**用于将多个计算机连接到局域网上。 + +**2、网卡(Network Interface Card NIC):**将计算机与网络物理连接起来。 + +**网络接口:**RJ-45,一般已经集成在你们主板里了。也有规格 100M 1000M 10000M + +**3、中继器(Repeater):**用于加强信号的传输距离。 + +**4、调制解调器(Modem):**将数字信号转化为模拟信号,方便在电话线上传输。[调制技术](https://baike.baidu.com/item/%E8%B0%83%E5%88%B6%E6%8A%80%E6%9C%AF/9759666) + +**5、光纤收发器(Optical Transceiver):**用于光纤的信号收发器。光猫,电信,移动。 + +**6、CAT-5线:**几类线,自己了解,现在推荐6类以上,1000M + +**7、RJ-45接头 :** 水晶头,网卡接口的类型 + +# 作业 + +![](https://gitee.com/fan-guangle/picture-warehouse/raw/master/img/upgit_20250318_1742308352.jpg) + + + + + + + + + + + + +