. .. 2物理层 2.1基本概念 物理层的主要任务——确定与传输媒体接口的一些特性 四个特性：机械特性——指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线的数目和排列、固定的所 锁定装置等 电气特性——指明接口电缆各条线上出现的电压范围 功能特性——指明某条线上出现的某条电平的电压表示何种意义 过程特性——指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序 2.2数据通信的基础知识 数据通信系统的三大部分——源系统、传输系统、目的系统 数据——运送消息的实体 信号——数据的电气或电磁表现 模拟的——表示消息的参数的取值是连续的 数字的——表示消息的参数的取值是离散的 码元——在使用时间域的波形表示数字信号时，代表不同离散数值表示的基本波形 单工通信（单向通信）——只能有一个方向的通信不允许反方向的交互 半双工通信（双向交替通信）——通信的双方都可以发送消息，不允许同时发送或接收 全双工通信（双向同时通信）——通信双方可以同时发送接收消息 基带信号——来自源的信号 调制——基带信号含有信道不能传输的低频分量或直流分量，必须对基带信号进行调制 基带调制(编码)——仅仅变换波形，变换后仍是基带信号 带通调制——使用载波调制，把信号的频率范围搬到较高频段，并转换为模拟信号 带通信号——经过载波调制后的信号（仅在一段频率范围内能通过信道） 基本带通调制方法——调幅(AM)、调频(FM)、调相(PM) 码间串扰——在接收端收到的信号波形失去了码元之间的清晰界限的现象 奈式准则——在任何信道中，码元的传输速率是有上限的，传输速率超过此上限就会出现严 重的码间串扰，使接收端对码元的判决成为不可能 数据的传输速率(比特率)——每秒传输的比特数即二进制数字(0或1)，单位bit/s、b/s、bps 码元传输率(波特率)——每秒信道传输的码元个数，单位B

传信率(比特率)与传码率(波特率)的关系——（N为码元的进制数） 比特率=n*波特率(n为每个码元的比特,二进制时带1比特,三进制时带2比特,八进制带3bit) 信噪比——信号的平均功率和噪声的平均功率之比，记为S/N，单位分贝(dB) 信噪比(dB)=10log10(S/N)(dB) 如当S/N为10时信噪比10，S/N为1000为30 香农公式——信道极限信息传输率C = W log2(1+S/N) b/s W信道带宽(单位Hz)、S信道内所传信号的平均功率、N为高斯噪声功率 奈氏准则公式——C=2WRb=2WRBlog2N 即每赫带宽理想低通信道的最高码元传输率是每秒2个码元 2.4通道复用技术 频分复用(FDM)——用户在分配到一定频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带 频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的频率带宽 时分复用(TDM)——将时间划分为一段段等长的时分复用帧(TDM帧)，每一个时分复用用户 在每一个TDM帧中占用固定序号的间隙。（信道利用率不高） 统计时分复用(STDM)——前提是假定各用户都是间歇地工作，每个时隙要有用户地址信息 . .. 波分复用(WDM)——光的频分复用，因光载波频率很高，习惯上用波长表示使用的光载波 8路2.5Gb/s光载波经光的调制，在一根光纤上的总速率为20Gb/s 100根2.5Gb/s光纤的光缆,采用16倍密集波分复用,得一根4Tb/s\ 码分复用CDM —— 将每一个比特时间划分为m个短的码片 (码分地址CDMA) 给每个站点分配码片序列，不同站点的码片序列正交 当发送码片1时就发送该站点码片序列，比特0时发送反码 当S站点向T站点发送数据时,T站点接收的是所有站点发送的序列和 T站点用S站点的码片序列与接收的序列和做内积运算 非S站点的序列得0,，S站发送的比特0得-1、比特1得1 规格化内积公式——各项相乘之和除以项数量 脉冲调制PCM体制——北美24路PCM标准T1速率为1.544Mb/s 欧洲30路PCM标准E1速率为2.048Mb/s 同步光纤网SONET—第一级同步传送信号STS-1传输速率51.84Mb/s(第一级光载波OC-1) 同步数字系列SDH——基本速率(第一级同步传递模块STM-1)为155.52Mb/s（OC-3） 3数据链路层 数据链路层使用的信道主要有两种类型： 点对点信道——使用一对一的点对点通信方式 广播通信——使用一对多的广播通信方式 链路——是从一个结点到相邻结点的一段物理线路，中间没有其他交换结点。 链路只是一条路径的组成部分 数据链路——除了这些物理线路，还必须有通信协议来控制数据的传输，如果把实现这些协 议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路 帧——数据链路层协议数据单元 IP数据报——网络层协议数据单元 数据链路层三个基本问题：封装成帧、透明传输、差错检验 封装成帧——在一段数据的前后分别添加首部和尾部，这样就构成了一个帧 帧定界——首部和尾部的一个重要作用 最大传送单元(MTU)——链路层协议规定的所能传送的帧的数据部分长度上限 帧定界符——当数据是由可打印的ASCII码组成的文本文件时，帧定界可使用帧定界符 SOH——帧开始符，十六进制编码01，二进制编码00000001，Start Of Header EOT——帧结束符，十六进制编码04，二进制编码00000100，End Of Transmission .

.. 透明传输——无论什么样的比特组合的数据都能通过这个数据链路层 字节填充——发送端的数据链路层在数据中出现控制字符前插入一个转义字符“ESC” 在接收端的数据链路层把数据送往网络层之前删除插入的转义字符 ESC——转义字符，十六进制编码1B，二进制编码00011011，Byte Stuffing

差错检测： 比特差错——比特在传输过程中可能会发生差错：1变成0，0变成1 误码率BER——在一段时间内，传输错误的比特占所传输比特总数的比例，Bit Error Rate 信噪比越大，误码率越小 循环冗余检验CRC——把数据分为每组k个比特 在待传送的一组数据M后添加n位冗余码 冗余码的计算方法——在M后加上n个0得到(2^n)M 除以事先选定好的(n+1)位除数P得到商Q和n位余数R (用竖式做除法,商右移补0至位数与除数相等,相异得1,相同得0) 余数R作为冗余码接在M后发送出去 循环冗余检验CRC——把收到的每一帧除以P，检查得到的余数R’ 若R’=0，则判定这个帧没有差错，就接受 若R’!=0，则判定有差错，就丢弃 帧件检验序列FCS——在数据后面添加冗余码，Frame Check Sequence 而CRC是一种常见的检错方法 FCS可以用CRC这种方法得出，但CRC并非获得FCS的唯一方法 在数据链路层使用CRC检验，能实现无比特差错传输，但这还不是可靠传输，只能做到无差错接收，要做到可靠传输，必须加上确认和重传机制。 点对点协议PPP——用户计算机和ISP进行通信时使用的链路层协议(只支持全双工链路) PPP协议应满足的需求——简单——这是首要的要求 封装成帧 透明性 多种网络层协议 多种类型链路 差错检测 检测连接状态 最大传送单元 网络层地址协商 数据压缩协商 PPP协议不需要的功能——纠错 流量控制 序号 多点线路 半双工或单工链路 PPP协议三个组成部分——一个将IP数据报封装到串行链路的方法 链路控制协议LPC(Link Control Protocol) 网络控制协议NPC(Network Control Protocol) PPP用同步传输链路，采用硬件完成比特填充；异步传输时使用字符填充法P75 零比特填充——PPP协议在使用SONET/SDH链路时，是使用同步传输的，此时采用零比特 填充实现透明传输；发送端：5个连续1填一个0，接收端删除。 . .. 媒体共享技术——静态划分信道：频分复用、时分复用、波分复用、码分复用 动态媒体接入控制：随机接入、受控接入 世界第一个局域网产品(以太网)规约——DIX Ethernet V2 IEEE的802.3标准——与DIX Ethernet V2差别很小，可以简称为“以太网” 局域网数据链路层的两个子层——逻辑链路控制LLC子层 媒体接入控制MAC子层 局域网的主要优点——具有广播功能，从一个站点可很方便的访问全网 便于系统的扩展和演变，各设备的位置可灵活调整和改变 提高了系统的可靠性、可用性和生存性 适配器——连接计算机与外部局域网，嵌在计算机主板上 适配器的主要功能——进行串行/并行转换 对数据进行缓存 在计算机的操作系统安装设备驱动程序 实现以太网协议 计算机硬件地址在适配器的ROM中，计算机软件地址—IP地址在计算机的存储器中 以太网采取的两种措施——无连接的工作方式，尽最大努力交付，即不可靠交付 发送的数据都使用曼彻斯特编码的信号 CSMA/CD协议——载波监听多点接入/碰撞检测（只能进行半双工通信） 多点接入——总线型网络，许多计算机以多点接入方式连接在一根总线上 载波监听——在发送数据前检测总线上是否有其他计算机子在发送数据 碰撞检测——计算机边发送数据边检测信道

电磁波在1km电缆的传播时延——5μs 争用期2τ——以太网端到端往返时延，具体争用期时间为51.2μs 对于10Mb/s的以太网，在争用期可发送512bit，即64字节 退避算法——确定基本退避时间，一般取争用期2τ 定义重传次数k=Min[已经重传的次数，10] 从[0，1，...，2^k-1]中随机抽取数r 重传推后时间为r倍争用期 重传达16次仍不成功，抛弃该帧 最短有效帧长——争用期是512比特时间时，发生冲突一定在前64字节内 以太网规定了最短有效帧长为64字节，小于64字节的都是无效帧 强化碰撞——当发现碰撞时，停止发送数据，再继续发送若干比特人为干扰信号 帧间最小间隔——9.6μs，即96比特时间 CSMA/CD——从网络层获得一个分组，加上首尾组成以太帧，放入适配器缓存准备发送 检测到信道96比特时间内保持空闲，就发送这个帧 若检测到碰撞，则中止数据的发送，并发送人为干扰信号 发送完干扰信号后适配器执行退避算法,等待r倍512比特时间，返回步骤2