第1章 概述
计算机网络，简称网络，是利用通信设备搭线路将地理位置、功能独立的多个计算机系统连接起来，以功能完善网络软件实现网络硬件、软件及资源共享信息传递系统。简单来说就是链接两个或多台计算机进行通信的系统。
ISP:因特网服务提供者。
二 计算机网络定义、组成、功能
计算机网络定义：利用通信线路的交换设备将地理位置分散的、具有独立功能的多台计算机连接起来。按照某种协议进行数据通信、实现资源共享的信息系统。
三 计算机网络分类
- 按范围：广域网WAN、城域网MAN、局域网LAN、个域网PAN
- 按使用者：公用网、专用网
- 按拓扑结构：总线型、星型、环形、网状型
- 按数据交换技术：电路交换、报文交换、分组交换
（1）按数据交换技术具体定义
- 电路交换：是以电路连接为目的的交换方式，通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通道(由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成)。
- 报文交换：是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信息，报文整个地发送，一次一跳，在交换结点采用存储转发的传输方式，即将到达交换机的分组先送到存储器暂时存储和处理，等到相应的输出电路有空闲时再送出。
- 分组交换：基于报文交换，将报文划分为更小的数据单位:报文分组(也称为段、包、分组)。分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组(携带源、目的地址和编号信息)逐个地发送出去。
（2）按数据交换技术具体应用场景
- 传送数据量大，且传送时间远大于呼叫时，选择电路交换。电路交换传输时延最小。
- 当端到端的通路有很多段的链路组成时，采用分组交换传送数据较为合适。
- 从信道利用率上看，报文交换和分组交换优于电路交换，其中分组交换比报文交换的时延小，尤其适合于计算机之间的突发式的数据通信。
四 计算机网络分层体系结构
（1）OSI参考模型（国际标准化组织ISO提出，7层）
- 应用层 所有能和用户交互产生网络流量的程序。
- 表示层 用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。
- 会话层 负责会话建立，向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据。
- 传输层 负责主机中两个进程的通信，即端到端的通信。传输单位是报文段或用户数据报
- 网络层 主要任务是把分组从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务
- 数据链路层 主要任务是把网络层传下来的数据报组装成帧。
- 物理层 主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输
（2） TCP/IP参考模型（实际使用的）、5层参考模型（主要描述的）
- OSI定义三点:服务、协议、接口
- 0SI先出现，参考模型先于协议发明，不偏向特定协议
- TCP/IP设计之初就考虑到异构网互联问题，将IP作为重要层次
- TCP/IP 一开始就对面向连接服务和无连接服务并重，而OSI在开始时只强调面向连接这一种服务
- OSI参考模型中，同层对等实体间进行信息交换必须遵守协议规则，同一结点内相邻两层通过接口实现通信
五 物理层
物理层(PhysicalLayer)是计算机网络OSI模型中最低的一层，也是最基本的一层。简单的说，网络的物理层面确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。
物理层规定:为传输数据，需要物理链路与设备的建立、维持、拆除，并具有机械的、电子的、功能的、规范的特性。
1 物理层概述
物理层:在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，确定与传输媒体接口有关的一些特性
- 机械特性:定义物理连接的特性，规定物理连接时所采用的规格、接口形状、引线数目、引脚数量和排列情况。
- 电气特性:规定传输二进制位时，线路上信号的电压范围、阻抗匹配、传输速率和距离限制等。
- 功能特性:指明某条线上出现的某一电平表示何种意义，接口部件的信号线的用途。
- 规程特性:(过程特性)定义各条物理线路的工作规程和时序关系。
2 数据通信基础
码元是指用一个固定时长的信号波形(数字脉冲)，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。当码元的离散状态有M个时(M大于2)，此时码元为M进制码元。(简单说一个横杠就是一个码元，一个码元携带log2V个比特bit)
码元传输速率(波特率)，是单位时间内传输的码元个数，单位是波特Baud(B)。
（1）信号的变身：编码与调制
常用编码方式:
- 归零编码 高1低0，后半段归零
- 非归零编码 高1低0，后半段不归零
- 曼彻斯特编码 前高后低->1/0前低后高->0/1
- 差分曼彻斯特编码 跳变为0，不变为1
常用带通调制方式:
- 调幅(AM-Amplitude Modulation)
- 调频(FM-Frequency modulation)
- 调相(PM-Phase modulation)
- 正交振幅调制(QAM,调幅+调相)
（2）极限数据传输率(两种计算方式)
奈氏准则:在理想低通(无噪声，带宽受限)条件下，极限码元传输速率为 2W Baud，W是信道带宽，单位是Hz，V是每个码元离散电平的数目(即有多少种码元)。
理想低通信道下的极限数据传输率=2Wlog2V(b/s)
香农定理:在带宽受限且有噪声的信道中，为了不产生误差，信息的数据传输速率有上限值。
信道的极限数据传输速率=WIog2(1+S/N) (b/s)
信噪比(dB)=10log10(S/N)
30dB=1010g1(S/N)~(S/N)~=1000
3 多路复用（信道复用技术）
多路复用技术 把多个信号组合在一条物理信道上进行传输，使得多个计算机或终端设备共享信道
资源，提高信道利用率。把一条广播信道逻辑上分成几条用于两个节点之间通信的互不干扰的子信道，实际就是把广播信道转变为点对点信道，
波分多路复用：就是光的频分多路复用，在一根光纤中传输多种不同波长(频率)的光信号，由于波长(频率)不同，所以各路光信号互不干扰，最后再用波长分解复用器将各路波长分解出来。
4 传输介质
5 物理层设备:中继器&集线器
中继器 再生，放大信号
- 物理层设备:中继器、集线器
- 链路层设备:网桥、交换机
- 网络层设备:路由器
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