计算机网络基础以及物理层

引入

三类常常见的网络，电信网络，有线电视网络和计算机网络
按照最初的分工：
电信网络提供电话、电报、及传真服务。
有线电视向网络用户传送各种电视节目。
计算机网络让用户能在计算机之间传送数据文件。

名词解释

计算机网络 由若干结点和连接这些结点的链路组成
英特网 Internet官方译名，最大的计算机网络。
互联网 Internet流传最广的译名 由数量极大的各种计算机网络互连起来的网络。
互连网(intenet)(注意是小写) 通过路由器将多个计算机网络连接起来的网络，即网络的网络。
主机 与计算机网络相连的计算机

计算机之间的通信

• C/S方式 客户-服务器方式
  即客户端和服务端之间的通信
• P2P方式 对等方式 peer-to-peer
  对等的通信，双方既是服务端也是客户端

计算机体系结构

OSI/RM 开放系统互连基本参考模型 简称OSI
法律上的国际标准
TCP/IP 事实上的国际标准
OSI七层体系结构 由下至上 物理层/数据链路层/网络层/运输层/会话层/表示层/应用层/
TCP/IP四层体系结构 由下至上 网络接口层/网际层/运输层/应用层
二者结合五层结构 物理层/数据链路层/网络层/运输层/应用层

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	单向通信	双向交替通信	双向同时通信
类型	双工通信	半双工通信	全双工通信
特点	单个方向的通信	双方皆可发 但不能同时	双方皆可发
信道使用	一条信道	两条信道	两条信道
应用	无线电广播 UDP	以太网CSMA/CD	TCP

调制（modulation）

• 基带调制 又称编码,将一种数字信号转换为另一种数字信号。
• 带通调制 把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号。

编码方式

1. 不归零制
2. 归零制
3. 曼彻斯特编码
4. 差分曼彻斯特编码

香农公式

在信道中，码元传输速率有上限，超过上限会出现码间串扰，使接收端对码原的识别成为不可能。
香农公式表明，信道带宽或者信噪比越大，信息的极限传输速率越高。
信噪比
信道的极限信息传输速率
W 信道的宽度
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

传输媒体

• 导引型传输媒体
  • 双绞线 （又分为 屏蔽双绞线 无屏蔽双绞线）
  • 同轴电缆
  • 光缆
• 非导引型传输媒体
  • 短波通信
  • 无线电微波 （主要分为地面微波接力通信和卫星通信）

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信道复用

静态划分信道

频分复用 FDM	时分复用 TDM	波分复用 WDM	码分复用 CDM
Frequency Division Multiplexing	Time Division Multiplexing	Wavelength Division Multiplexing	Code Division Multiplexing
同一时间占用不同 的频率带宽资源	不同时间占用 同样的频带宽度	频分复用在光钎上的应用	CDMA 码分多址，同样的时间同样的频带上选择不同码型

码分复用
通信双方都有一个唯一的m bit的码片序列(如0101010..) 通常m=64,128 假若它要发送1则发送其码片序列,否则为其反码。（各个码片序列各不相同且相互正交）（内积=0）

扩频
原本的数据传输率b bit/s 变成了mb bit/s。单位时间不变，而频带宽度扩大到原来的m倍。

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宽带接入技术

• ADSL技术

  非对称数字用户线ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line 数字技术对模拟电话用户线的改造
  通常所说的电话线上网
  用户端的ATU-R(调制解调器)连接着电话分离器，电话分离器通过电话线连接到电话端局的电话分离器和ATU-C(调制解调器)再连接到ISP。
  发展： VDSL 甚高速数字用户线

• HFC

  光钎同轴混合网HFC Hybrid Fiber Coax
  有线电视网的基础上开发的一种居民宽带接入网，将有线电视网的同轴电缆主干换成光钎。
  光钎和电缆之间的结点成为光钎结点，这里完成了光信号和电信号的转换
  模拟电视机通过机顶盒（set-top box）连接同轴电缆和用户电视机。在此基础上用到HFC的话就需要一个电缆调制解调器（cable modem）,仅需要安装在用户端。

• FTTx技术

  （x代表不同的光纤接入点）
  光钎到户FTTH(Fiber To The Home)
  将光钎一直铺设到用户家庭
  • ODN Optical Distribution Network 光配线网 将一条光纤干线分成数十跟
  • PON Passive Optical Network 无源光网络 不需要电源的ODN 由光线路终段OLT(Optical Line Terminal) 和 1：N光分路器组成，后者以广播方式发送到ONU 光网络单元Optical Network Unit （可以是下一级的OLT,也可以是用户）
    FTTC光钎到路边 FTTZ光钎到小区 FTTB光钎到大楼 FTTB光钎到楼层 FTTO光钎到办公室