計算機網絡--物理層與數據鏈路層（二）

物理層

兩個定理，數字數據轉化為數字信號，設備

概念：在傳輸媒體上傳輸比特流

定義機械特性，電氣特性，功能特性，規程特性

• 碼元：固定時長的信號波形
• 波特：1碼元 / s
• 速率：碼元傳輸速率，信息傳輸速率 bit / s
• 帶寬：最高數據率

信號失真：

1. 碼元傳輸速率
2. 信號傳輸距離
3. 噪聲干擾
4. 傳輸媒體質量
5. 碼間串擾

奈氏准則：避免碼間串擾，極限碼元傳輸速率：2倍帶寬

香農定理：信噪比，極限信息傳輸速率：信噪比取對數 * 帶寬

 

基帶信號：01，在數字信道上傳輸

寬帶信號：基帶信號調制后，在模擬信道上傳輸

 

曼徹斯特編碼：先高后低1，反之為0

差分曼徹斯特編碼：同1異0

傳輸介質：

• 雙絞線
• 同軸電纜
• 光纖
• 無介質：無線電波，微波，紅外線和激光

中繼器：對信號進行再生和還原

集線器：多口中繼器

 

數據鏈路層

功能，組幀，差錯控制（檢錯，糾錯），流量控制，可靠傳輸，介質訪問控制，局域網、廣域網，鏈路層設備

功能：

1. 為網絡層提供服務
2. 鏈路管理
3. 幀定界、幀同步與透明傳輸
   1. 透明傳輸：比特填充法（每11111加0），違規編碼法（曼徹斯特，全高。全低表示開頭結尾）
4. 流量控制（實際應用中不進行流量控制）
   1. 停止等待協議，滑動窗口協議
   2. 可靠傳輸機制：確認，超時重傳
5. 差錯控制
   1. 檢錯編碼：奇偶校驗碼，循環冗余碼
   2. 糾錯編碼：海明碼

介質訪問控制：

1. 信道划分介質訪問控制
   1. 頻分多路復用FDM
   2. 時分多路復用TDM
   3. 波分多路復用WDM
   4. 碼分多路復用CDM
2. 隨機訪問
   1. ALOHA：沒收到確認就重傳
   2. CSMA：先聽再說
   3. CSMA/CD：沖突檢測——先聽后發，邊聽邊發，沖突停止，隨機重發。需要最小幀長來避免還沒檢測到沖突就發完了。
   4. CSMA/CA：在無線環境下，（1）難以完全檢測碰撞，（2）隱蔽站。先檢測信道是否空閑，再通過RTS，CTS先建立連接，開始發送並預約信道，收到ack繼續發送新數據，否則使用二進制指數退避算法重發（一般16次）
3. 輪詢訪問

以太網的MAC幀

 

 

• 以太幀承載的上層數據長度范圍：46~MTU（最大傳輸單元，一般：1500）
• 封裝以太幀的長度范圍：64~MTU+18（一般：1518）

局域網一般不包含網絡層，這是與廣域網的區別導致的。因為主要靠MAC地址尋址

廣域網數據鏈路層控制協議：

• 點對點協議PPP：標志字段F，地址字段A，控制字段C，沒有最短幀長，故0~1500，面向字節

•  

   高級數據鏈路控制HDLC：面向比特

兩者不同：面向字節，面向比特；PPP多了兩字節的協議字段，PPP沒有序號和確認機制

設備：

• 網橋：轉發幀
• 交換機：多端口網橋