计算机网络--物理层与数据链路层（二）

物理层

两个定理，数字数据转化为数字信号，设备

概念：在传输媒体上传输比特流

定义机械特性，电气特性，功能特性，规程特性

• 码元：固定时长的信号波形
• 波特：1码元 / s
• 速率：码元传输速率，信息传输速率 bit / s
• 带宽：最高数据率

信号失真：

1. 码元传输速率
2. 信号传输距离
3. 噪声干扰
4. 传输媒体质量
5. 码间串扰

奈氏准则：避免码间串扰，极限码元传输速率：2倍带宽

香农定理：信噪比，极限信息传输速率：信噪比取对数 * 带宽

 

基带信号：01，在数字信道上传输

宽带信号：基带信号调制后，在模拟信道上传输

 

曼彻斯特编码：先高后低1，反之为0

差分曼彻斯特编码：同1异0

传输介质：

• 双绞线
• 同轴电缆
• 光纤
• 无介质：无线电波，微波，红外线和激光

中继器：对信号进行再生和还原

集线器：多口中继器

 

数据链路层

功能，组帧，差错控制（检错，纠错），流量控制，可靠传输，介质访问控制，局域网、广域网，链路层设备

功能：

1. 为网络层提供服务
2. 链路管理
3. 帧定界、帧同步与透明传输
   1. 透明传输：比特填充法（每11111加0），违规编码法（曼彻斯特，全高。全低表示开头结尾）
4. 流量控制（实际应用中不进行流量控制）
   1. 停止等待协议，滑动窗口协议
   2. 可靠传输机制：确认，超时重传
5. 差错控制
   1. 检错编码：奇偶校验码，循环冗余码
   2. 纠错编码：海明码

介质访问控制：

1. 信道划分介质访问控制
   1. 频分多路复用FDM
   2. 时分多路复用TDM
   3. 波分多路复用WDM
   4. 码分多路复用CDM
2. 随机访问
   1. ALOHA：没收到确认就重传
   2. CSMA：先听再说
   3. CSMA/CD：冲突检测——先听后发，边听边发，冲突停止，随机重发。需要最小帧长来避免还没检测到冲突就发完了。
   4. CSMA/CA：在无线环境下，（1）难以完全检测碰撞，（2）隐蔽站。先检测信道是否空闲，再通过RTS，CTS先建立连接，开始发送并预约信道，收到ack继续发送新数据，否则使用二进制指数退避算法重发（一般16次）
3. 轮询访问

以太网的MAC帧

 

 

• 以太帧承载的上层数据长度范围：46~MTU（最大传输单元，一般：1500）
• 封装以太帧的长度范围：64~MTU+18（一般：1518）

局域网一般不包含网络层，这是与广域网的区别导致的。因为主要靠MAC地址寻址

广域网数据链路层控制协议：

• 点对点协议PPP：标志字段F，地址字段A，控制字段C，没有最短帧长，故0~1500，面向字节

•  

   高级数据链路控制HDLC：面向比特

两者不同：面向字节，面向比特；PPP多了两字节的协议字段，PPP没有序号和确认机制

设备：

• 网桥：转发帧
• 交换机：多端口网桥