计算机网络02之物理层&数据链路层

1.物理层

物理层解决如何在计算机的各种传输媒体上传输数据比特流,而无关传输介质。
物理层主要任务:确定与传输接口有关的一些特性:
1.机械特性
2.电气特性
3.功能特性
4.规程特性

数据通信基础知识

信道:信号的传输媒介,一般用于表示某个方向信号传输的介质。
单工通信:只有一个方向的通信而没有反方向的交互,需要一个信道。
半双工通信:通信双方都可以发送和接收消息,但是任何一方都不能同时发送和接收,需要两个信道
全双工通信:通信的双方都可以同时发送和接收消息,需要两个信道。

两种数据传输方式:串行传输、并行传输
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码元:代表不同离散数值的基本波形
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速率:数据传输速率,可以用码元传输速率与信息传输速率表示。
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带宽:表示单位时间内从网络的一个点到另一个点所能通过的最高数据率,常用来表示网络通信线路传输数据的能力。单位b/s。
信道带宽:是指能通过信道的最高频率与最低频率的差值。
奈氏准则:在理想低通(没有噪声、带宽有限)的信道中,为了避免码间串扰,极限码元传输率为2WBaud。其中W是理想低通信道的带宽,单位为Hz

  1. 物理层传输介质:
    导向型传输介质:双绞线、同轴电缆、光纤
    非导向型传输介质:无线电波、红外线、激光、微波等

  2. 物理层主要设备
    中继器:放大信号,补偿信号 衰减 ,支持远距离的通信。信号的再生还原
    · 集线器再生,放大信号

2.数据链路层

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结点:主机、路由器
链路:网络中两个结点之间的物理通道;
数据链路:网络中两个结点之间的逻辑通道,把实现控制数据传输协议的硬件和软件加到链路上就构成了数据链路;
:链路层的协议数据单元,封装网络层的数据报;

数据链路层主要功能
数据链路层在物理层提供服务的基础上为网络层提供服务,其最基本的服务是将源自网络层的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。其主要作用是**加强物理层传输原始比特流的功能,将物理层提供的可能出错的物理连接改造为逻辑上无差错的数据链路,**使之对网络层表现为一条无差错的链路。

功能1:为网络层提供服务;
功能2:链路管理;
功能3:组帧;
功能4:流量控制,限制发送方;
功能5:差错控制(帧错/位错)

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2.1 封装成帧

在一段数据前后添加首部和尾部,即成帧。首位部作用:帧定界
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2.2 透明传输定义

在这里插入图片描述

2.3 为了实现透明传输的组帧方法

字符计数法

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字符填充法:发送的时候进行字节填充,实现转义;

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零比特填充法

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违规编码法

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目前比较普遍使用的帧同步方法:比特填充法、违规编码法

2.4 差错控制

概括来说,传输过程中的差错都是由噪声引起的。
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差错控制方法:
检错编码奇偶校验码循环冗余码
纠错编码海明码


奇偶校验码:n-1位信息元+1位校验元
特点:只能检查出奇数个比特错误,检查能力仅为50%
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循环冗余码:最终发送的数据是 要发送的数据+帧检验序列FCS
帧检验序列计算方式:加0,模2除法
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纠错编码:海明码

2.5 流量控制

数据链路层流量控制:接收方收不下就不回复确认;
传输层流量控制:接收方给发送方发送一个窗口公告;
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流量控制方法:

  1. 停止-等待协议:每发送完一个帧就停止发送,等待对方确认,在收到确认后再发送下一个帧;
  2. 滑动窗口协议:发送方每收到一个确认,发送窗口前进一格;
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    注:数据链路层的所有窗口大小都是固定的,不同于传输层;
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