计算机网络 -- 物理层
计算机网络性能指标：
- 速率：传送数据的速率。数据率或比特率
- 带宽：信号具有的频带宽度或者是单位时间内点到点所能通过的“最高数据率”（简单理解为速率）。
- 吞吐量：单位时间内通过某个网络的数据量。
- 时延：
发送时延：从第一个比特到最后一个比特发送完毕所需要的时间，也叫传输时延。 发送时延 = 数据帧长度／发送速率
传播时延：电磁波在信道传输的时间。 传输时延 = 信道长度／电磁波传输速率
处理时延：对接收到的数据包进行处理的时间
排队时延：主要是路由排队时延
总的时延：发送时延+传播时延+处理时延+排队时延 - 时延带宽积：时延带宽积 = 传播时延 * 带宽 ， 以比特为单位的链路长度
- 往返时间rtt：发送方发送数据到接受到接收确认经历的时间。
- 利用率：1 - 利用率 = 网络空闲时延／网络当前时延
基本的网络体系结构：
OSI（open system interconnection reference model）开放系统互连参考模型
| OSI七层模型 | 五层协议 | TCP/IP四层协议 |
|---|---|---|
| 应用层 | 应用层 | 应用层 |
| 表示层 | ||
| 会话层 | ||
| 运输层 | 运输层 | 运输层 |
| 网络层 | 网络层 | 网际层 |
| 链路层 | 链路层 | 网络接口层 |
| 物理层 | 物理层 |
五层协议详解：
| 协议层 | 应用 | 功能 |
|---|---|---|
| 应用层 | http，smtp，ftp，https，dns | 为用户应用进程提供服务 |
| 运输层 | tcp：，udp | 两个主机之间的通信 |
| 网络层 | ip，icmp，igmp，arp，rarp | 将数据封装成分组或包进行分组交换网主机间通信 |
| 链路层 | PPP、FR、HDLC、VLAN、MAC | 相邻结点间透明的传输帧数据 |
| 物理层 | RJ45，CLOCK，IEEE802.3（中继器，集线器） | 透明的传输比特流 |
物理层的基本特性：
- 机械特性：硬件外形标准化
- 电气特性：电压传输标准化，
- 功能特性：标明电压的电平意义
- 过程特性：不同功能各种可能事件的出现顺序
通信系统的三部分：
源系统：源点 + 发送器
传输系统：传输系统
目的系统：接收器 + 终点
信号分类：
模拟信号：连续量
数字信号：离散量，码元是代表不同离散数值的基本波形
信道的分类：
信道并不代表电路。
1. 单工信道：单向信道，具有单向传播性
2. 半双工信道：双向交替通信，双向交流共用一条信道，分时方向交流
3. 双工信道：双向同时通信，通信双方可以同时进行接收和发送
基带信号：来自信源的信号
调制：解决信道无法传输低频分量和直流分量的问题
基带调制：
a）对基带信号进行的波形转换，转换后的仍然为基带信号
b）使用载波进行调制，变化信号的频率， 转换后的信号为带通信号
基本的带通调制的的方法：
1、 调幅（am）：调整振幅，垂直调整
2、 调频（fm）：调整频率，水平调整
3、 调相（pm）：初始相位的调整，移位调整。
信噪比：
信号的平均功率和噪声的平均功率之比。计算公式：
香农公式：
c – 信道的极限信息传输速率
w – 信道的带宽
s – 信道内所传信号的平均功率
n – 信道内部的高斯噪声功率
传输媒介：
导向传输媒介：
双绞线：
也叫双扭线， 把两根互相绝缘的铜导线并排一起绞合，可以减少对相邻导线的电磁干扰。
使用：模拟传输和数字传输最常用。
分类：
1. 非屏蔽双绞线（utp）：在绞合的线外套聚氯乙烯外皮
2. 屏蔽双绞线（stp）：在绞合的线外套一层屏蔽层，再套一层聚氯乙烯外皮
同轴电缆：
内导体—绝缘层—外导体屏蔽层—绝缘保护层
光缆：
光纤通信是利用光导纤维传递光脉冲来进行通信。
光纤主要由非常透明的石英玻璃拉成细丝成纤芯和包层组成的圆柱体。靠光线的反射进行传输。
多模光纤：许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输。
单模光纤：光纤的直径非常的小，光线在光纤中一直向前传播，不会产生反射。
非导向传输媒介：
传统的微波通信有两种方式：地面微波接力通信和卫星通信。
信道复用：
信道复用技术：分为频分、波分、码分复用。
在通信中有复用器和分用器成对使用，两者之间的高速通道共享。
频分复用（fdm）：分频带，所有用户在相同的时间占用不同的频带宽度资源。
时分复用（tdm）：固定一段时间为时分复用帧，每一个用户在时分复用帧中占有固定序号的时隙。所有的用户在相同的时间占有同样的频带宽度。
统计时分复用（stdm）：采用集中器（或叫智能复用器）而不是复用器，统计时分复用不是固定的分配时隙，而是按需要动态的分配时隙，因此也叫做异步时分复用，而普通的就叫做同步时分复用。
波分复用（wdm）：光的频分复用。
码分复用（cdm）：码分多址（cdma），各用户同时使用相同的频带进行通信，使用码型进行区别。
集线器：
相关计算题：
eg1：共有四个站进行码分多址CDMA通信.四个站的码片序列为：
A.(-1 -1 -1 +1 +1 -1 +1 +1) B.(-1 -1 +1 -1 +1 +1 +1 -1)
C.(-1 +1 -1 +1 +1 +1 -1 -1) D.(-1 +1 -1 -1 -1 -1 +1 -1)
现收到这样的码片序列：（-1 +1 -3 +1 -1 -3 +1 +1）.问哪个站发送了数据?发送数据的站发送的是1,还是0?
解法：
这个问题其实就是个解方程的问题.
k1(-1,-1,-1,1,1,-1,1,-1)+k2(-1,-1,1,-1,1,1,1,-1)+k3(-1,1,-1,1,1,1,-1,-1)+k4(-1,1,-1,-1,-1,1,-1)=(-1,1,-3,1,-1,-3,1,1)
这里k1,k2,k3,k4可以取值-1,0,1.
可以得到8个方程,然后解出方程组,就知道了.事实上,我们只需要几个方程就可以解出来了.
第一个数字 -k1-k2-k3-k4=-1
第二个数字 -k1-k2+k3+k4=1
两式相加,得-2k1-2k2=0—>k1=-k2,k3+k4=1.
第三个数字-k1+k2-k3-k4=-3—>-(-k2)+k2-(k3+k4)=-3—>2k2-1=-3—>k2=-1
所以k1=1
第4个数字,k1-k2+k3-k4=1—>1-(-1)+(1-k4)-k4=1,k4=1,因此k3=0.
所以不需要解出所有8个方程,我们已经知道了k1=k4=1,k2=-1,k3=0.
这就说明A,D发送了源码,B发送了反码,C没有发送任何代码.
eg2:
all