计算机网络-物理层、数据链路层（一）（适合期末考核）

      整理了一些关于计算机网络的零散知识点，一是为了分享一下自己的学习内容，二是对自己笔记的一个回顾复习。如有错误敬请海涵，联系博主进行修改，感谢您的浏览。

1、带宽：

    模拟信号：通信线路的带宽为最高频率减去最低频率  单位是HZ

    计算机网络中：带宽表示网络的通信线路所能传送数据的能力   单位是bit/s

2、奈奎斯特定理：

    题目中给出无噪声，此时Cmax = F采样 * log2 N = 2 * f * log2 N   (bit/s)

    f表示理想低通信号，N表示每个码元的离散电平的数目（例如题目中 给出4个相位，每个相位4中振幅，则表示一个码元带有16bit的信息量，也就是N此时为16），N足够大即编码足够好，Cmax可以为无限大。

3、香农定理（用的比较多）：

    首先了解信噪比 = 10 * log10(S / N)  单位是db

    香农公式：Cmax = W * log2(1 + S/N)   单位是bit/s

    S / N :信号的平均功率与噪声的平均功率之比

    W：信道的带宽

4、比特率与波特率之间的关系

    比特率  = 波特率 * log2 N 题目中给出的数据传输速率xbit/s ,一般都是说的是比特率。

    比特率的单位是bit/s ,波特率的单位是B。1bps = 1bit/s

    例题：若某网络的波特率是10KB，而比特率是50KB，则每个波的有效电平数为___32__

    解：50 = 10 * log2 N --->N = 32

补充：信道利用率：

                  非理想条件下，例如标明在停等协议下：T发送时间 / (T发送时间+2*T传播时间），RTT就是二倍的传播时间。

                   理想条件下：T发送时间 / (T发送时间+单程端到端时延），单程端到端时延是因为没有碰撞，就是1 * T传播时间。

5、基带信号对应的是数字信号，宽带信号表示的是模拟信号。

    10Base-T指的是：10Mbit/s,使用基带信号（数字信号），使用双绞线，T的英文单词是Twist

6、数据传输方式：电路交换、报文交换、分组交换。

    （1）、电路交换：通信之前通信双方建立一条被双方独占的物理通道。

     优点：时延小，数据直达，随时通信，实时性强，顺序传送数据，不存在失序避免冲突。

    一般用于电话技术使用，通信双方一定是面向连接的。

    （2）、报文交换：数据交换的单位是保温，存储转发

    优点：无需建立连接，可随时发送报文，动态分配线路

    缺点：有时延，需要较大的存储缓存空间

    （3）、分组交换：存储转发，用于因特网技术中，可能会出现失序，丢失或者重复分组的现象，存在时延。

                分组交换可以分为面向连接的虚电路形式和无连接的数据报形式

                数据报:不需要建立连接，尽最大努力进行交付，不保证可靠性，不一定按序送达，当某一台交换机故障时，可相应更新转发表，另找一条替代路径。

               虚电路：分为三个阶段：虚电路建立、数据传输、虚电路释放。用户必须建立连接，传输过程不用寻找路径，按序到达，某处发生故障，全部完蛋，分组开销比较小。

    总结：（1）传送数据量很大，传送时间大于呼叫时间，采用电路交换

              （2）端到端由很多段的链路组成，采用分组交换

               （3）分组交换比报文交换时延小，更适合计算机之间的突发式通信。

7、数据传输：（1）并行传输：距离短，速度快

                      （2）串行传输：距离长，速度慢

    通信方式：（1）同步传输：以数据帧为传输单位，加帧头，帧尾。

                     （2）异步传输：以字节为传输单位，每一字节增加一个起始位，一个终止位。

8、传输介质：同轴电缆：50欧姆同轴电缆主要用于传送基带信号，75欧姆同轴电缆主要用于传送宽带信号

                      同轴电缆比双绞线更快更远、因为更高的屏蔽型、抗燥性。

                      光纤（fiber）：误码率低，单模光纤适合远距离，不发生反射。光纤的实际速率主要受限于光电转换的速率

9、曼彻斯特编码能够携带时钟信号，以太网的编码方式就是曼彻斯特编码。

10、对于信道比较可靠并且对通信实时性要求高的网络，采用无确认的无连接服务比较合适，因为信道比较可靠，很难造成数据丢失，同时要求实时性比较好，无连接无确认速度能够更快一点。

11、停止等待协议与后退N帧协议的接受窗口为 1 ，

        停止等待协议：发送窗口 = 1，接受窗口= 1

        后退N帧：采用累积确认，发送窗口：1 < Wt <= 2^n - 1，接受窗口 = 1；

       选择重传：不支持累积确认，发送窗口：Wt  <= 2^(n - 1)，接受窗口  > 1，并且是无序接受。

12、MAC帧：目的地址（6字节） + 源地址（6字节） + 类型（2字节） + FCS（4字节） + 数据 >= 64B其中MAC帧中的数据部分也就是IP数据，就是说IP分组大于46B即可满足物理帧的最小帧长。

       以太网中的最短帧长是为了检测冲突的，冲突域的最大距离不变，传输速率提高，则发送一帧的用时更短，则应该提高最短帧长。

13、同一个局域网中的两个设备有相同的静态MAC地址，则两个设备都不能通信，

       但是若在局域网中两台设备具有相同的IP地址，则先开机的那台能进行通信，后开机的不行。

14、网卡：实现的功能是在物理层以及数据链路层

       交换机：每个端口都是一个冲突域，所以交换机永远不会由于冲突而丢帧。可以隔离冲突域，但是不能隔离广播域

       路由器：可以隔离广播域，可以隔离广播包的转发。功能主要包括：路由选择与分组转发。

路由器只给出到目的网络到下一跳路由器的IP地址，只能根据IP地址进行转发。实现了物理层、数据链路层、网络层的功能。

15、ARQ包括后退N帧协议(发送窗口：2^n - 1)和选择重传协议(发送窗口：2^（n -1）），故当滑动窗口号位数为n时，发送窗口最大为2^（n -1）。

16、介质访问控制：

               信道划分介质访问控制：FDM、TDM、CDM、STDM、WDM、CDMA（物理层）

                       统计时分复用是一种动态的时间分配。

              随机访问介质访问控制：

                      （1）ALOHA协议：网络中的任一节点发送数据不用任何检测就发送数据。若无确认，则认

为发生冲突，发生冲突的节点需要随机等待一段时间再发送数据，直到发送成功。

                       （2）时隙ALOHA：与ALOHA的差别在于冲突时等待一段固定的时间。

                       （3）CSMA：在ALOHA的基础上改进而来的分为三种：

                                          1>、1-坚持CSMA：发送节点监听到信道空闲，立即发送，否则继续监听     

                                          2>、p-坚持CSMA：发送节点监听到信道空闲，以概率p发送数，否则以概（1 - p）延迟一段时间并重新监听

                                          3>、非坚持CSMA：发送节点监听到信道空闲，立即发送数据，否则延迟一段随机的时间再重新监听。

                       （4）CSMA/CD：每个站在发送数据之前先检测一下总线上是否有其他的计算机在发送数据，如果有，则暂时不发，若没有，则发送数据。CSMA/CD适用于有线网络中，并且应用于半双工模式，因为接受与发送使用的是同一个信道。全双工不存在冲突，因为发送和接受是两个信道，所以全双工不受CSMA/CD的限制。

                          （5）CSMA/CA:用于无线局域网，如果信道为空，则发送数据，发送一个节点之后必须等待一段时间，检查接收方是否发回帧的确认。

17、传输介质、拓扑结构、介质访问控制方法是决定局域网特征的三个主要技术。