《计算机网络》谢希仁版第二章总结
这一章看起来有点费劲了，主要是后面提到的技术越来越多，而脑中又没有一个详细的概念去理解，所以基本上接受得很朦胧。因为这本书是第五版，其中提到的一些技术不晓得现在是否过时，具体情况还要以2008年这个时间点去考校。
第二章：物理层
2.1 物理层的基本概念
（1）物理层的主要任务（特性）：机械特性、电气特性、功能特性、过程特性；
（2）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、固定和锁定装置等等。平时常见的各种规格的接插件都有严格的表转化的规定；
（3）电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围；
（4）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；
（5）过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序；
2.2 数据通信的基础知识
（1）数据通信系统可划分三大部分：源系统（或发送端、发送方）、传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端、接收方）；
（2）源系统：包含源点（产生要传输的数据，又称源站或信源）和发送器（源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能够在传输系统中进行传输，典型的发送器就是调制器）；
（3）目的系统：包含接收器（接收传输系统传送过来的信号，并把它转换为能够被目的设备处理的信息，典型的接收器就是解调器）和终点（从接收器获取传来的数字比特流，然后把信息输出）；
（4）通信的目的是传送消息。数据是运送消息的实体。信号则是数据的电气或电磁的表现；
（5）根据信号中代表消息的参数的取值方式不同，信号可分为两类：模拟信号（或连续信号-代表消息的参数的取值是连续的）、数字信号（或离散信号-代表消息的参数的取值是离散的）；
（6）码元：在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，则代表不同离散数值的基本波形就称为码元。在使用二进制编码时，只有两种不同的码元，一种代表0状态而另一种代表1状态；
（7）信道：用来表示向某一方向传送信息的媒体，一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道；
（8）从通信的双方信息交互的方式来看，可以有以下几种基本方式：单向通信（又称单工通信-即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互，如广播）；双向交替通信（又称半双工通信-即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送和同时接收，只能过一段时间后再反过来）；双向同时通信（又称全双工通信-通信的双方可以同时发送和收信息）；
（9）单向通信只需要一条信道，而双向交替通信或双向同时通信则都需要两个信道（每个方向各一条），双向同时通信的传输效率最高；
（10）基带信号：来自信源的信号常称为基带信号（即基本频带信号），像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号；
（11）调制：基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量，为解决这一个问题，就必须对基带信号进行调制；
（12）调制可分为两大类：一类是仅仅对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性相适应；变换后的信号仍然是基带信号，这类调制称为基带调制；另一类则需要使用载波进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输。经过载波调制后的信号称为带通信号（即仅在一段频率范围内能够通过信道），而使用载波的调制称为带通调制；
（13）最基本的带通调制方法：调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）；
（14）调幅：即载波的振幅随基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于无载波或有载波输出；
（15）调频：即载波的频率随基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于频率f1或f2；
（16）调相：即载波的初始相位随基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于相位0度或180度；
（17）限制码元在信道上的传输速率的因素有两个：信道能够通过的频率范围和信噪比；
（18）信道能够通过的频率范围：在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）称为不可能；
（19）信噪比：就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比，常记为S/N，并用分贝（dB）作为度量单位；信噪比（dB）=10 log10（S/N）（dB）
（20）香农公式中指出：信道的极限信息传输速率C是，C = W log2（1+S/N）（b/s）；W是信道的带宽（以Hz为单位）；S为信道内所传信号的平均功率；N为信道内部的高斯噪声功率；香农公式表明，信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高。香农公式指出了信息传输速率的上限。其意义在于：只要信息传输速率低于信道额极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。
2.3 物理层下面的传输媒体
（1）传输媒体：也称传输介质或传输媒介，是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路，可分为两大类，即导向传输媒体额非导向传输媒体；
（2）导向传输媒体：电磁波被导向沿着固体媒体（铜线或光纤）传播；如双绞线、同轴电缆、光缆等；
（3）非导向传输媒体：指自由空间，在非导向传输媒体中电磁波的传输常称为无线传输；
（4）导向传输媒体有：双绞线（又称双扭线，最古老最常用的传输媒体，即把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合起来就构成了双绞线）；
（5）模拟传输和数字传输都可以使用双绞线，其通信距离一般为几到十几公里，距离太长时就要加放大器以便将衰减了的信号放大到合适的数值（对于模拟传输），或者加上中继器以便将失真了的数字信号进行整形（对于数字传输），导线越粗，通信距离越远，成本越高；
（6）屏蔽双绞线：为了提高双绞线的抗电磁干扰的能力，可以在双绞线的外面再加上一层用金属丝编织成的屏蔽层，这就是屏蔽双绞线，简称STP，价格贵一些；
（7）同轴电缆：同轴电缆由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞合线）、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层（也可以是单股的）以及保护塑料外层所组成。曾广泛使用；
（8）光缆：光纤通信就是利用光导纤维（简称光纤）传递光脉冲来进行通信。光纤是光纤通信的传输媒体。在发送端有光源，可以采用发光二极管或半导体激光器，他们在电脉冲的作用下能产生出光脉冲。在接收端利用光电二极管做成光检测器，在检测到光脉冲时可还原出电脉冲；一根光缆少则只有一根光纤，多则可包括数十至数百根光纤。
（9）多模光纤：存在许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输。这种光纤就称为多模光纤；光脉冲在多模光纤中传输会逐渐展宽，造成失真，故只适合近距离传输；
（10）单模光纤：若光纤的直径减小到只有一个光的波长，则光纤就像一根波导那样，它可使光线一直向前传播，而不会产生多次反射，这样的光纤就称为单模光纤；
（11）光纤优点：通信容量大，传输损耗小，中继距离长，远程传输经济，抗雷电电磁干扰，无串音干扰，保密性好，不易被窃听或截取数据，体积小，重量轻；
（12）当采用光纤连网时，常将一段段点到点的链路串接起来构成一个环路，通过T形街头连接到计算机，T形街头有两种：无源的和有源的；
（13）架空明线（铜线或铁线）：在电线杆上架设的互相绝缘的明线，安装简单但通信质量差，现基本不使用了；
（14）无线传输属于非导向传输媒体，现在可以利用好几种波段进行通信，而紫外线和更高波段目前还不能用于通信。
（15）短波通信：即高频通信，主要靠电离层的反射，但电离层的不稳定所产生的衰落现象和电离层反射所产生的多径效应，使得短波信道的通信质量较差，因此一般都是低速传输在使用；
（16）无线电微波通信在数据通信中占有重要地位，微波在空间主要是直线传播，由于微波会穿透电离层而进入宇宙空间，因此它不像短波那样可以通过电离层反射到地面上很远的地方，传统的微波通信有两种方式，即地面微波接力通信和卫星通信；
（17）地面微波接力通信：因微波是直线传播（不能有障碍），而地球是曲面，故传播距离受限，一般50km左右，但采用高塔（一般成中继站），会远一点，故称接力；
2.4 信道复用技术
（1）复用：即共享信道，两端存在复用器和分用器；
（2）频分复用：用户分配到某一频带，在通信过程中始终占用。
（3）时分复用：又称同步时分复用，将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧），每个时分复用的用户在每个TDM帧中占用固定序号的时隙。
（4）统计时分复用STDM：又称异步时分复用，是改进的时分复用，提高信道利用率，集中器（假定各用户间歇地工作，如果不间断地发送数据，集中器无法应付）常使用这种方式，使用统计时分复用的集中器又称智能复用器；
（5）波分复用：WDM，即光的频分复用，利用一根光纤来同时传输多个频率很接近的光载波信号，习惯上用波长而不用频率来表示所使用的光载波；
（6）色散补偿技术：解决光纤传输中的色散问题；
（7）密集波分复用：在一根光线上复用多路或更多路数的光载波信号，通过光复用器（又称合波器）后在一根光纤传输，传一段距离需放大防止衰减，直至分波器；
（8）码分复用：CDM，另一种共享信道的方法，常用码分多址CDMA这一名词，每个用户可在同样的时间使用同样的频带进行通信，由于各用户码型不同，因此互不干扰；
2.5 数字传输系统
（1）脉码调制PCM体制：最初为电话局之间的中继线上传送多路的电话。因历史原因，有两个不兼容版本，北美的24路PCM（简称T1）和欧洲的30路PCM（简称E1），我国采用E1；
（2）PCM数字传输系统缺点：速率标准不统一，不是同步传输；
（3）同步光纤网SONET和同步数字系列SDH：不说了，就是为了弥补PCM的缺点而制定的标准；
（4）SONET自身只对应于OSI的物理层，层次自下而上是光子层、段层、线路层、路径层；
2.6 宽带接入技术
（1）xDSL技术：就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务，DSL指数字用户线，x表示在数字用户线上实现的不同宽带方案；
（2）ADSL：非对称数字用户线，即上行和下行带宽不对称，上行指从用户到ISP，下行指从ISP到用户，ADSL在用户线两端各安装一个ADSL调制解调器，我国曹勇方案是离散多音调DMT调制技术，DMT调制技术采用频分复用的方法将40kHz-1.1MHz的高端频谱划分为许多子信道，其中25个用于上行，249个用于下行，每个子信道占4kHz带宽，ADSL不能保证固定的数据率，质量很差用户线无法开通ADSL；
（3）基于ADSL的接入网由三大部分组成：数字用户线接入复用器DSLAM、用户线和用户家中的一些设施；
（4）ADSL最大好处就是可以利用现有电话网中的用户线，不需要重新布线；
（5）HDSL：高速数字用户线；
（6）SDSL：1对线的数字用户线；
（7）VDSL：甚高速数字用户线；
（8）光纤同轴混合网：HFC网，是在目前覆盖面很广的有线电视网CATV的基础上开发的一种居民宽带接入网，采用结点体系结构的概念从头端到各个光纤结点用模拟光纤连接，构成星型网；
（9）FTTx技术：即将光纤一直铺设到用户家庭，现在较流行的是光纤到路边FTTC，从路边到各个用户可使用星型结构的双绞线作为传输媒体，类似还有光纤到办公室FTTO、光纤到楼层FTTF等；
第二章：物理层
2.1 物理层的基本概念
（1）物理层的主要任务（特性）：机械特性、电气特性、功能特性、过程特性；
（2）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、固定和锁定装置等等。平时常见的各种规格的接插件都有严格的表转化的规定；
（3）电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围；
（4）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；
（5）过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序；
2.2 数据通信的基础知识
（1）数据通信系统可划分三大部分：源系统（或发送端、发送方）、传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端、接收方）；
（2）源系统：包含源点（产生要传输的数据，又称源站或信源）和发送器（源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能够在传输系统中进行传输，典型的发送器就是调制器）；
（3）目的系统：包含接收器（接收传输系统传送过来的信号，并把它转换为能够被目的设备处理的信息，典型的接收器就是解调器）和终点（从接收器获取传来的数字比特流，然后把信息输出）；
（4）通信的目的是传送消息。数据是运送消息的实体。信号则是数据的电气或电磁的表现；
（5）根据信号中代表消息的参数的取值方式不同，信号可分为两类：模拟信号（或连续信号-代表消息的参数的取值是连续的）、数字信号（或离散信号-代表消息的参数的取值是离散的）；
（6）码元：在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，则代表不同离散数值的基本波形就称为码元。在使用二进制编码时，只有两种不同的码元，一种代表0状态而另一种代表1状态；
（7）信道：用来表示向某一方向传送信息的媒体，一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道；
（8）从通信的双方信息交互的方式来看，可以有以下几种基本方式：单向通信（又称单工通信-即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互，如广播）；双向交替通信（又称半双工通信-即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送和同时接收，只能过一段时间后再反过来）；双向同时通信（又称全双工通信-通信的双方可以同时发送和收信息）；
（9）单向通信只需要一条信道，而双向交替通信或双向同时通信则都需要两个信道（每个方向各一条），双向同时通信的传输效率最高；
（10）基带信号：来自信源的信号常称为基带信号（即基本频带信号），像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号；
（11）调制：基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量，为解决这一个问题，就必须对基带信号进行调制；
（12）调制可分为两大类：一类是仅仅对基带信号的波形进行变换，使它能够与信道特性相适应；变换后的信号仍然是基带信号，这类调制称为基带调制；另一类则需要使用载波进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输。经过载波调制后的信号称为带通信号（即仅在一段频率范围内能够通过信道），而使用载波的调制称为带通调制；
（13）最基本的带通调制方法：调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）；
（14）调幅：即载波的振幅随基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于无载波或有载波输出；
（15）调频：即载波的频率随基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于频率f1或f2；
（16）调相：即载波的初始相位随基带数字信号而变化。例如，0或1分别对应于相位0度或180度；
（17）限制码元在信道上的传输速率的因素有两个：信道能够通过的频率范围和信噪比；
（18）信道能够通过的频率范围：在任何信道中，码元传输的速率是有上限的，传输速率超过此上限，就会出现严重的码间串扰的问题，使接收端对码元的判决（即识别）称为不可能；
（19）信噪比：就是信号的平均功率和噪声的平均功率之比，常记为S/N，并用分贝（dB）作为度量单位；信噪比（dB）=10 log10（S/N）（dB）
（20）香农公式中指出：信道的极限信息传输速率C是，C = W log2（1+S/N）（b/s）；W是信道的带宽（以Hz为单位）；S为信道内所传信号的平均功率；N为信道内部的高斯噪声功率；香农公式表明，信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高。香农公式指出了信息传输速率的上限。其意义在于：只要信息传输速率低于信道额极限信息传输速率，就一定可以找到某种办法来实现无差错的传输。
2.3 物理层下面的传输媒体
（1）传输媒体：也称传输介质或传输媒介，是数据传输系统中在发送器和接收器之间的物理通路，可分为两大类，即导向传输媒体额非导向传输媒体；
（2）导向传输媒体：电磁波被导向沿着固体媒体（铜线或光纤）传播；如双绞线、同轴电缆、光缆等；
（3）非导向传输媒体：指自由空间，在非导向传输媒体中电磁波的传输常称为无线传输；
（4）导向传输媒体有：双绞线（又称双扭线，最古老最常用的传输媒体，即把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合起来就构成了双绞线）；
（5）模拟传输和数字传输都可以使用双绞线，其通信距离一般为几到十几公里，距离太长时就要加放大器以便将衰减了的信号放大到合适的数值（对于模拟传输），或者加上中继器以便将失真了的数字信号进行整形（对于数字传输），导线越粗，通信距离越远，成本越高；
（6）屏蔽双绞线：为了提高双绞线的抗电磁干扰的能力，可以在双绞线的外面再加上一层用金属丝编织成的屏蔽层，这就是屏蔽双绞线，简称STP，价格贵一些；
（7）同轴电缆：同轴电缆由内导体铜质芯线（单股实心线或多股绞合线）、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层（也可以是单股的）以及保护塑料外层所组成。曾广泛使用；
（8）光缆：光纤通信就是利用光导纤维（简称光纤）传递光脉冲来进行通信。光纤是光纤通信的传输媒体。在发送端有光源，可以采用发光二极管或半导体激光器，他们在电脉冲的作用下能产生出光脉冲。在接收端利用光电二极管做成光检测器，在检测到光脉冲时可还原出电脉冲；一根光缆少则只有一根光纤，多则可包括数十至数百根光纤。
（9）多模光纤：存在许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输。这种光纤就称为多模光纤；光脉冲在多模光纤中传输会逐渐展宽，造成失真，故只适合近距离传输；
（10）单模光纤：若光纤的直径减小到只有一个光的波长，则光纤就像一根波导那样，它可使光线一直向前传播，而不会产生多次反射，这样的光纤就称为单模光纤；
（11）光纤优点：通信容量大，传输损耗小，中继距离长，远程传输经济，抗雷电电磁干扰，无串音干扰，保密性好，不易被窃听或截取数据，体积小，重量轻；
（12）当采用光纤连网时，常将一段段点到点的链路串接起来构成一个环路，通过T形街头连接到计算机，T形街头有两种：无源的和有源的；
（13）架空明线（铜线或铁线）：在电线杆上架设的互相绝缘的明线，安装简单但通信质量差，现基本不使用了；
（14）无线传输属于非导向传输媒体，现在可以利用好几种波段进行通信，而紫外线和更高波段目前还不能用于通信。
（15）短波通信：即高频通信，主要靠电离层的反射，但电离层的不稳定所产生的衰落现象和电离层反射所产生的多径效应，使得短波信道的通信质量较差，因此一般都是低速传输在使用；
（16）无线电微波通信在数据通信中占有重要地位，微波在空间主要是直线传播，由于微波会穿透电离层而进入宇宙空间，因此它不像短波那样可以通过电离层反射到地面上很远的地方，传统的微波通信有两种方式，即地面微波接力通信和卫星通信；
（17）地面微波接力通信：因微波是直线传播（不能有障碍），而地球是曲面，故传播距离受限，一般50km左右，但采用高塔（一般成中继站），会远一点，故称接力；
2.4 信道复用技术
（1）复用：即共享信道，两端存在复用器和分用器；
（2）频分复用：用户分配到某一频带，在通信过程中始终占用。
（3）时分复用：又称同步时分复用，将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧），每个时分复用的用户在每个TDM帧中占用固定序号的时隙。
（4）统计时分复用STDM：又称异步时分复用，是改进的时分复用，提高信道利用率，集中器（假定各用户间歇地工作，如果不间断地发送数据，集中器无法应付）常使用这种方式，使用统计时分复用的集中器又称智能复用器；
（5）波分复用：WDM，即光的频分复用，利用一根光纤来同时传输多个频率很接近的光载波信号，习惯上用波长而不用频率来表示所使用的光载波；
（6）色散补偿技术：解决光纤传输中的色散问题；
（7）密集波分复用：在一根光线上复用多路或更多路数的光载波信号，通过光复用器（又称合波器）后在一根光纤传输，传一段距离需放大防止衰减，直至分波器；
（8）码分复用：CDM，另一种共享信道的方法，常用码分多址CDMA这一名词，每个用户可在同样的时间使用同样的频带进行通信，由于各用户码型不同，因此互不干扰；
2.5 数字传输系统
（1）脉码调制PCM体制：最初为电话局之间的中继线上传送多路的电话。因历史原因，有两个不兼容版本，北美的24路PCM（简称T1）和欧洲的30路PCM（简称E1），我国采用E1；
（2）PCM数字传输系统缺点：速率标准不统一，不是同步传输；
（3）同步光纤网SONET和同步数字系列SDH：不说了，就是为了弥补PCM的缺点而制定的标准；
（4）SONET自身只对应于OSI的物理层，层次自下而上是光子层、段层、线路层、路径层；
2.6 宽带接入技术
（1）xDSL技术：就是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造，使它能够承载宽带业务，DSL指数字用户线，x表示在数字用户线上实现的不同宽带方案；
（2）ADSL：非对称数字用户线，即上行和下行带宽不对称，上行指从用户到ISP，下行指从ISP到用户，ADSL在用户线两端各安装一个ADSL调制解调器，我国曹勇方案是离散多音调DMT调制技术，DMT调制技术采用频分复用的方法将40kHz-1.1MHz的高端频谱划分为许多子信道，其中25个用于上行，249个用于下行，每个子信道占4kHz带宽，ADSL不能保证固定的数据率，质量很差用户线无法开通ADSL；
（3）基于ADSL的接入网由三大部分组成：数字用户线接入复用器DSLAM、用户线和用户家中的一些设施；
（4）ADSL最大好处就是可以利用现有电话网中的用户线，不需要重新布线；
（5）HDSL：高速数字用户线；
（6）SDSL：1对线的数字用户线；
（7）VDSL：甚高速数字用户线；
（8）光纤同轴混合网：HFC网，是在目前覆盖面很广的有线电视网CATV的基础上开发的一种居民宽带接入网，采用结点体系结构的概念从头端到各个光纤结点用模拟光纤连接，构成星型网；
（9）FTTx技术：即将光纤一直铺设到用户家庭，现在较流行的是光纤到路边FTTC，从路边到各个用户可使用星型结构的双绞线作为传输媒体，类似还有光纤到办公室FTTO、光纤到楼层FTTF等；