计算机网络笔记（二）
1、第二章：物理层
通过下面的思维导图来依次分享「物理层」里面重要知识点的笔记。
2、第一节：通信基础
1. 数据、信号与码元：数据是指传送信息的实体；信息则是数据的电气的或电磁的表现，是数据在传输过程中的存在形式；码元是指用一个固定时长的信号波形（数字脉冲），表示一个k进制数字，代表不同离散数值的基本波形，是数字通信中数字信号的计量单位，这个时长内的信号称为k进制码元，而该时长称为码元宽度。
2. 模拟数据（或信号）是指连续变化的数据（或信号）；数字数据（或信号）是指取值仅允许为有限的几个离散数值的数据（或信号）。
3. 数据传输方式可以分为串行传输和并行传输。串行传输是指一个一个比特按照时间顺序传输；并行传输是指多个比特通过多条通信信道同时传输。
4. 从通信双方信息的交互方式上看有：
①单工通信。只有一个方向的通信而没有反方向的交互，仅需要一个信道；
② 半双工通信。通信的双方都可以发送或接收信息，但任何一方都不能同时发送或接收，需要两条信道。
③ 全双工通信。通信双方可以同时发送和接收信息，也需要两条信道。
5. 码元传输速率。又可称为码元速率、波形速率等，它表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数（也可称为脉冲个数或信号变化的次数），单位是波特(Baud)。
6. 信息传输速率。又可称为信息速率、比特率等，它表示单位时间内数字通信系统传输的二进制码元个数（即比特数），单位是比特/秒（b/s）。
7. 带宽原是指信号具有的频带宽度，单位是赫兹(Hz)。在实际网络中，带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”，此时带宽的单位不再是Hz，而是bit/s，或b/s。
8. 奎奈斯特(Nyquist)定理又称奈氏准则：它指出了在理想低通(没有噪音、带宽有限)的信道中，极限码元传输率为2W Baud。则在理想低通条件下的极限速率为：
极限数据传输率 = 2Wlog2V
其中：W是理想低通信道的带宽，单位为Hz；V表示每个码元离散电平的数目。
9. 香农(Shannon)定理：给出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限数据传输速率，当用此速率进行传输时，可以做到不产生误差。在受噪声干扰下的极限速率为：
极限数据传输率 = Wlog2(1+S/N)
其中：W为信道的带宽，S为信道所传输信号的平均功率，N为信道内部的高斯噪声功率；S/N为信噪比，即信号的平均功率和噪声的平均功率之比。信噪比=10log10(S/N) (单位：dB)。
10. 数字数据编码为数字信号：用于基带传输中，即在基本不改变数字数据信号频率的情况下，直接传输数字信号。常见的编码方式如下：
①非归零码(Non Return to Zero，NRZ)：是用两个电压来代表两个二进制数字，如用高电平表示0，用低电平表示1；或者相反。该编码易于实现，但没有检错功能，并且无法判断一个码元的开始和结束，以至于难以保持接收双方的同步。
②曼彻斯特编码(Manchester Encoding)：是将一个码元分成两个相等的间隔，前一个间隔为高电平后一个间隔为低电平表示码元1；码元0则正好相反。也可以采用相反的规定。该编码所占的频带宽度是原始的基带宽度的两部，以太网使用的编码方式就是曼彻斯特编码。
③差分曼彻斯特编码：常用于局域网传输，其规则是若码元为1，则前半个码元的电平与上一个码元的后半个码元的电平相同，若为0，则相反。该编码特点是，在每个码元的中间，都有一次电平的跳转，可以实现自同步，且抗干扰性好。
3、第二节：传输介质
1. 传输介质也称为传输媒体：它是发送设备和接收设备之间的物理通路。
2. 双绞线：是古老、又最常用的传输介质，它由两根采用一定规则并排绞合的、互相绝缘的铜导线组成。双绞线价格便宜，是最常用的传输介质之一，在局域网和传统电话网中普遍使用。
3. 同轴电缆：是由导体铜质芯线、绝缘层、网状编织屏蔽层和塑料外层组成。主要用于有线电视系统，由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有良好的抗干扰特性，被广泛用于传输较高速率的数据，其传输距离更远，但价格较双绞线贵。
4. 光纤：利用光导纤维(简称光纤)传递光脉冲来进行通信。光纤主要由纤芯和包层构成，光波通过纤芯进行传导，包层较纤芯有较低的折射率。光纤通信系统的带宽范围极大。
4、第三节：物理层设备
1.中继器又称为转发器，主要功能是将信号整型并放大并转发出去，以消除信号由于经过一长段电缆，因噪声或其他原因而造成的失真和衰减，使信号的波形和强度达到所需要的要求，来扩大网络传输的距离。其原理是信号再生(而不是简单地将衰减的信号放大)。
（注意：放大器和中继器都是起放大作用，只不过放大器放大的是模拟信号，原理是将衰减的信号放大，中继器放大的是数字信号，原理是将衰减的信号整型再生。）
2. 集线器(Hub)：对实质上是一个多端口的中继器，也工作在物理层。在Hub工作时， 当一个端口接收到数据信号后，由于信号在从端口到Hub的传输过程中已有了衰减，所以Hub便将该信号进行整形放大，使之再生(恢复)到发送时的状态，紧接着转发到其他所有(除输入端口以外)处于工作状态的端口上。如果同时有两个或多个端口输入，则输出时会发生冲突，致使这些数据都成为无效的。
Hub主要用于使用双较线组建共享网络，是解决从服务器连接到桌面最经济的方案。在交换式网络中Hub直接与交换机相连，将交换机端口的数据送到桌面。
永远在路上！
