物理层

本章重点 1、物理层的任务 2、常用的信道复用技术 3、常用的宽带接入技术，主要是ADSL和FTTx 一、物理层的基本概念 物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上 传输数据比特流 ，而不是指具体的传输媒体 物理层的作用是要尽可能地 屏蔽 掉不同传输媒体和通信手段的差异 主要任务：确定与传输媒体的接口的一些特性 二、数据通信的基础知识 2.1数据通信系统的模型 一个数据通信系统包括三大部分：源系统（或发送端、发送方）、传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端、接收方） 常用术语 数据—— 运送消息的实体 信号—— 数据的电气的或电磁的表现 模拟信号—— 代表消息的参数的取值是连续的 数字信号—— 代表消息的参数的取值是离散的 码元—— 在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形 2.2有关信道的几个基本概念 信道 —— 一般用来表示向某一个方向传送信息的媒体 单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互 双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收) 双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息 基带信号（即基本频带信号）—— 来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号 带通信号 —— 经过载波调制后的信号

概述 21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。 三网：电信网络、有线电视网络和计算机网络。随着技术的发展，电信网络和有线电视网络都逐渐融入了现代计算机网络的技术，即网络融合。 计算机网络向用户提供的最重要的功能：连通性和共享。 因特网概述 网络由若干结点和连接这些节点的链路组成。网络中的结点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等。 internet互联网或互连网是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。 Internet因特网则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，其前生是美国的ARPANET。 万维网WWW（World Wide Web）由欧洲原子核研究组织CERN开发，并被广泛使用在因特网上。 因特网发展的三个阶段： 1、第一阶段是从单个网络ARPNET向互联网发展的过程。 2、第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。主干网、地区网和校园网（或企业网）。 3、第三阶段的特点是多层次ISP结构的因特网。IP地址的管理机构不会把一个单个的IP地址分配给单个用户，而是把一批IP地址有偿租赁给经审查合格的ISP。根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP地址数目的不同，ISP分为不同的层次：主干ISP、地区ISP、本地ISP。 从原理上讲

一、 OSI七层模型 表示 说明 作用 应用层 HTTP、ftp 协议 表示层 UTF-8 将应用层协议翻译成计算机可识别的语言 会话层 管理传输层 传输层 TCP/UDP 建立以及断开连接 网络层 IP 1、寻址；2、身份确认 数据链路层 MAC物理地址 两设备间的互相通信 物理层 传输媒介 将0/1转换成光/电信号 说明： 1、物理地址（MAC）： 网卡唯一的身份识别，由12位的十六进制数组组成。 （PS：每个设备全世界只能找到一个） 寻找方法： 2、数据发送时，是由物理层到应用层逐一打包，而接收时从应用层到物理层层层解封。 二、IP 1、说明 IP（Internet Protocol）：网络协议 IP地址一般组成范围： [0~254].[ 0~254].[ 0~254].[ 0~254] 2.子网掩码 作用：划分网段。 一般有： 255.255.255.0 255.255.0.0 255.0.0.0 Question： 怎么查看两个网是否处于同一网段？ 1)将IP地址和子网掩码（十进制）转化为二进制； 2)将转化后的IP地址和子网掩码进行“与”运算； 3)将运算后的结果转化为十进制； 4)将两个网转化后的十进制进行对比，看是否相同，相同为同一网段，不同反之。 Eg： 例如，有两台主机，主机一的IP地址为222.21.160.6，子网掩码为255.255.255.192

---恢复内容开始--- OSI参考模型的层次结构： 物理层>>>数据链路层>>>网络层>>>传输层>>>会话层>>> 表示层>>>应用层。 1、物理层： 物理层提供用于建立、保持和断开物理接口的条件，以保证比特流的透明传输。 2、数据链路层： 数据链路层主要负责数据链路的建立维持和拆除，并在两个相邻节点的线路上，将网络层传送下来的信息包组成帧传送，每一帧包括数据和一些必要的控制信息。 数据链路层的作用：定义物理源地址和物理目的地址。定义网络拓扑结构。定义帧的顺序控制，流量控制，面向连接或非连接的通讯类型。 3、网络层： 网络层功能包括定义逻辑源地址和逻辑目的地址，提供寻址的方法，连接不同的数据链路层等。 4、传输层： 传输层可以为主机应用程序提供端到端的可靠或不可靠的通讯服务。传输层对上层屏蔽下层网络的细节，保证通信的质量，消除通信过程中产生的错误，进行流量控制，以及对分散到达的包的顺序进行重新排序等。 5、会话层： 会话层的任务就是提供一种有效的方法，以组织并协商两个表示层进程之间的会话，并管理他们之间的数据交换。 6、表示层： 表示层处于OSI模型的第六层，它就是为不同的通信系统制订一种相互都能理解的通信语言标准。 7、应用层： 应用层主要由用户终端的应用软件构成，如我们常见的Telnet、FTP、SNMP等协议都是属于应用层的协议。 ---恢复内容结束--- 来源：

一、c/s架构和b/s架构 c/s架构：客户端和服务器 eg：QQ、微信 c端-----------------------网络---------------------s端 c端：就是客户端 s端：有固定IP，并且稳定一直在运行，支持高并发 b/s架构：浏览器和服务器 eg：京东、天猫 其实b/s架构的本质也是c/s架构 二、网络协议 什么是网络？ 网络就是网络连接介质+网络协议 网络协议 OSI七层协议：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层 OSI五层协议：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层 2.1 物理层 主要是010101的高低压电信号 2.2 数据链路层 通过etherner协议（以太网协议，，定义了以太网的分组方式）把物理层的电信号分组，每一组叫一个数据报/数据帧。 每一数据帧分成报头head和数据data两部分。 | 报头(18字节) | data(46-1500) | ​ 报头(固定18字节)：发送者占6位，接收者占6位，数据类型占6位 mac地址 ：发送者，接收者地址，就是mac地址，每个网卡都有一个唯一的mac地址，总长度为48位2进制，12位16进制数表示（前六位是厂商编号，后六位是流水线号） 广播：同一个局域网内通信，会出现广播风暴 2.3 网络层 IP：主要有IPV4和IPV6 IPV4:32位2进制,用点分十进制表示

**计算机网络：**通过各种不同的通信设备和线材介质将处于不同地理位置且功能独立的多个计算机系统连接起来，然后通过成熟完善的网络软件体系如网络协议（TCP/IP）或网络操作系统实现网络中资源共享和信息传递的系统。 网桥：位于OSI模型的数据链路层，作用是减少集线器因共享和半双工性引发的网络冲突问题网桥的性能比集线器更好，因为网桥能够基于MAC地址进行数据链路层选路，能够基于 学习构造MAC地址表，对MAC地址进行控制与过滤，所以网桥可以基于MAC地址进行选路，比集线器性能更好，将冲突域划分的更小，转发行能比集线器更高。但同样是不能隔离广播，所以不能让网桥形成闭合的环路。 网桥MAC地址自学习：在网桥的接口上记录数据报文的源MAC地址，来完成整个MAC地址表的构建。 OSI开放式七层模型： 1.物理层： 物理媒介，网络线缆，利用一些物理媒体，如双绞线、同轴电缆等，但具体的物理媒体并不在OSI的7层之内，有人把物理媒体当做第0层，物理层的任务就是为它的上一层提供一个物理连接，以及它们的机械、电气、功能和过程特性，物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。物理层将数字信号转换为比特流进行传输。在你的桌面P C 上插入网络接口卡，你就建立了计算机连网的基础。尽管物理层不提供纠错服务，但它能够设定数据传输速率并监测数据出错率。 （物理设备） 2.数据链路层：

物理层概述 物理层解决如何在连接在一起的各种不同计算机的传输数据媒介上传输二进制（如: 010101）比特流，就是以何种方式、哪种形态进行传输。 传输媒介的接口的一些特性：机械特性、电气特性、功能特性、过程特性 机械特性： 接口形状、大小、引线数量等，通俗讲也就是网线的水晶头的设计等一些规定 电气特性： 规定电压范围（-5V~+5V）等 在网线中传输时所用的电压范围 功能特性： 指明某条线上出现的某一电平的电压的意义 过程特性： 也称规程特性，规定建立连接时各个相关部件的工作步骤 物理通讯基础知识 数据通信模型 下图为源点、发送器、接受器、终点、源系统、传输系统、目的系统的对应关系 PC机将要发的数据转换为010101，数字比特流就代表着010101传给调制解调器，调制解调器将数字比特流转换为模拟信号，通过公用电话网传到很远的目的地去。然后逆过来解析成原数据就行了 提到的数字比特流、模拟信号之后会讲解到，大概了解了数据通信的模型，知道数据是转换成哪种形势传到目标中。 常用术语 1）通信的目的：传送信息 2）数据：运送信息的实体 3）信号：数据的电气或电磁的表现，通俗讲就是通过电气或者电磁的一些表现形式来代表我们的数据，这就是我们说的信号，电气、电磁（比如一些电磁波等）。 数字信号：代表消息的参数的取值是离散的，下面就是数字信号，通过一高一低，不连续的波。 模拟信号

C/S和B/S架构 c:client s:server 客户端，服务器，如电脑上装的qq，微信 b：browser s:server 浏览器 服务端，如京东，天猫 bs架构本质也是cs 学习网络编程为了写一个cs架构的软件 s端： ​ 1、有固定ip ​ 2、稳定一直在运行，支持并发 网络：网络连接介质+网络协议（osi七层） 五层协议：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层 物理层： ​ 010101电信号 数据链路层： ​ 把物理层的电信号分组，每一组叫一个数据报/数据帧，每一数据帧分成：报头head和数据data两部分 ​ ---每一个数据报，都由报头和数据部分 ​ ---头：固定18个字节，6：发送者地址/6:接受者地址/6：数据类型 ​ ---mac地址：发送者，接受者，接受者地址，就是mac地址 ​ --每块网卡都有一个唯一mac地址：12位16进制数表示（前六位是厂商编号，后六位是流水线号） ​ --同一个局域网内通信，会出现广播风暴 网络层： ​ ---ip：ipv4：32位2进制表示：点分十进制表示从0.0.0.0到255.255.255.255，范围是有限的，不能表示出所有的网络设备，于是出现了ipv6 ​ --子网掩码：通过子网掩码和ip判断两个ip是否处于同一网段，通过ip地址和子网掩码做按位与运算 ​ ------

计算机网络 第2章 物理层 2.1 物理层的基本概念 2.2 数据通信的基础知识 2.2.1 数据通信系统的模型 一个数据通信系统可以划分为三大部分，即源系统（或发送端，发送端），传输系统（或传输网络）和目的系统（或接收端，接收方） 源系统一般包括以下两个部分 源点 发送器 接收器 终点 信号可以分为两大类： 模拟型号（连续信号） 数字信号（离散信号） 2.2.2 有关信道的几个基本概念 从通信双方信息交互的方式来看，可以有以下三种基本方式 单向通信 又称为单工通信 双向交替通信 又称为半双工通信 双向同时通信 又称为全双工通信 来此信源的信号称为基带信号。往往要对基带信号进行调制。 调制可以分为两大类： 基带调制 把数字信号转换为另一种形式的数字信号，也成为编码 载波 1.常用编码方式 不归零制 归零制 曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码 2.基本的带通调制方法 调幅AM 调频FM 调相PM 2.2.3 信道的极限容量 1.信道能够通过的频率范围 2.信噪比 2.3 物理层下面的传输媒体 2.3.1 导引型传输媒体 1.双绞线 为了提高双绞线抗电磁干扰能力，使用屏蔽双绞线（STP）。 绞合线类型 带宽 线缆特点 典型应用 3 16MHz 模拟电话，传统以太网（10Mbit/s） 4 20MHz 曾用于令牌局域网 5 100MHz 传输速率不超过100Mbit/s的应用 5E

OSI模型 OSI（open system interconnected，OS）参考模型是一个开放式体系结构，它规定将网络分为七层，从 下往上依次是物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层和应用层。 1.物理层（physical layer）的主要功能:是完成相邻节点之间原始比特流的传输物理层的设计主要涉及物理接口的机械电气功能和过程特性，以及物理层接口连接的传输介质等问题。 2.数据链路层（data link layer）:负责将上层数据封装成固定格式的帧 3.网络层(network layer）的主要功能:是实现数据从源端到目的端的传输 4.传输层（transport layer）的主要功能:是实现网络中不同主机上用户进程之间的数据通信。 传输层要决定对会话层用户（最终的网络用户）提供什么样的服务。因此我们把1-3层的协议称为点对点的协议，而把4-7层的协议叫做端对端协议 5 .会话层（session layer）:允许不同机器上的用户之间建立会话关系。管理会话控制令牌管理（token management）数据中插入同步点 6 .表示层（presentation layer ）:表示层以下各层只关心从源端机到目标机可靠地传输比特，而表示层关心的是所传输的语法和语义。用一种大家一致选定的标准方法对数据进行编码。同时，也能提供压缩解压、加密解密。 7 . 应用层