计算机网络笔记Part2 物理层（Physical Layer）

本人计算机网络笔记总目录

计算机网络笔记Part1 概述
计算机网络笔记Part2 物理层（Physical Layer）
计算机网络笔记Part3 数据链路层（Data Link Layer）
计算机网络笔记Part4 网络层（Network Layer）
计算机网络笔记Part5 传输层（Transport Layer）
计算机网络笔记Part6 应用层（Application Layer）

1. 基本概念

2. 数据通信基本知识

2.1 一个数据通信例子

2.2 相关术语

2.3 三种通讯方式

名称	英文	定义	需要信道条数
单工通信	Simplex	只能一个发一个收	一条
半双工通信	half-duplex	都可以发或者收，但是同一时间只能进行一个	两条
全双工通信	duplex	都可以同时收发数据	两条

2.4 两种数据传输方式

传输方式	特点
串行传输	速度慢，省钱，适合远距离
并行传输	速度快，耗钱，适合近距离

2.5 码元（Symbol）

定义：码元是指用一个固定时长的信号波形（数字脉冲），代表离散数值的基本波形。当有多个离散状态时，成为M进制码元
一个码元可以携带多个比特的信息
个人理解：码元就是在网线上传输的一个个信号段。码元的不同进制就是用来表示不同的数值的

2.6 波特（Baud）

用来指一秒可以传输多少个码元

2.7 速率

分为码元传输速率和信息传输速率
信息传输速率就是b/s，就是我们平常说的网速
码元可以理解为几个比特的集合，所以信息传输速率（网速）=码元传输速率x码元所带信息量（多少比特）
码元所带信息量（比特数）=log2（码元进制数）

2.8 带宽（Band Width）

用来表示最高数据速率

2.9 奈式准则（Nyquist）

是在理想状态下得出的结论

2.10 香农公式（Shannon）

是在有噪声的信道中得出的结论

2.11 基带信号和宽带/带通信号（Base band，pass band）

计算机网络中用的基带信号是数字信号

2.12 编码

将数据转化为数字信号
数字数据(digtal data)通过 数字发送器(digit emitter) 转化为 数字信号(digtal signal)

模拟数据(analog data)通过 PCM编码器(PCM coder) 转化为 数字信号 (digtal signal)

单极性不归零编码：只使用一个电压值，高电平表示1，低电平表示0.

双极性不归零编码：用幅值相等的正负电平表示二进制数1和0.

单极性归零编码：发送码1时高电平在整个码元期间只持续一段时间，其余时间返回零电平。

双极性归零编码：正负零三个电平，信号本身携带同步信息。

曼彻斯特编码：单极性编码的缺点是没有办法区分此时是没有信号，还是有信号，但是信号是0.
这种编码方式是bit中间有信号，低-高跳转表示0，高-低跳转表示1，一个时钟周期只可以表示一个bit，并且必须通过两次采样才能得到一个bit。它能携带时钟信号，而且能区分此时是没有信号还是信号为0.

差分曼彻斯特编码：抗干扰能力比曼彻斯特编码更强。bit与bit之间有信号跳变，表示下一个bit为0，bit与bit之间没有信号跳变，表示下一个bit为1。

2.13 调制：数据转化为模拟信号（了解）

常用的调制方法：调频(AM)，调频(FM)，调相(PM)

模拟数据(analog data)通过 调制器(modulaotr) 转化为 模拟信号 (analog signal)

数字数据(digtal data)通过 调制器(modulaotr) 转化为 模拟信号 (analog signal)

3. 物理层传输介质

传输介质分为导向性传输介质和非导向性传输介质

导向性传输介质	电磁波沿着固体媒介（铜线or光纤）被导向传播
非导向性传输介质	自由空间，如空气，水等等

3.1 常见的导向性传输介质

3.1.1 双绞线

根据有无屏蔽层分为屏蔽双绞线（STP）和无屏蔽双绞线（UTP）

3.1.2 同轴电缆（Coaxial Cable）

3.1.3 光纤（Optical fiber）

根据入射角不同，又分为单模光纤和多模光纤

3.2 常见的非导向性传输介质

包括无线电波，微波，红外线和激光等

4. 物理层设备

4.1 中继器（RP repeater）

注释：5-4-3规则是为了限制中继器使用次数的，理由可见图
5是指不能超过5个网段
4是指在这些网段中的物理层网络设备（中继器，集线器）最多不超过4个
3是指这些网段中最多只有三个网段挂有计算机

4.2 集线器（Hub）

集线器是个大的冲突域，同时只能有两个设备进行通讯，只会传输信号，没有智能。

5. 本章思维导图

参考资料
2019 王道考研 计算机网络