物理层

OSI和TCP/IP是很基础但又非常重要的网络基础知识 （1）OSI七层模型 OSI中的层 功能 TCP/IP协议族 应用层 文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端 TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet 表示层 数据格式化，代码转换，数据加密 没有协议 会话层 解除或建立与别的接点的联系 没有协议 传输层 提供端对端的接口 TCP，UDP 网络层 为数据包选择路由 IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP 数据链路层 传输有地址的帧以及错误检测功能 SLIP，CSLIP，PPP，ARP，RARP，MTU 物理层 以二进制数据形式在物理媒体上传输数据 ISO2110，IEEE802，IEEE802.2 （2）TCP/IP五层模型的协议 应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 物理层：中继器、集线器、还有我们通常说的双绞线也工作在物理层 数据链路层：网桥（现已很少使用）、以太网交换机（二层交换机）、网卡（其实网卡是一半工作在物理层、一半工作在数据链路层） 网络层： 路由器 、三层 交换机 传输层：四层交换机、也有工作在四层的路由器 二、TCP/UDP协议 TCP (Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)协议属于传输层协议。其中TCP提供IP环境下的数据可靠传输

　 　OSI 七层模型通过七个层次化的结构模型使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通讯，因此其最主要的功能就是帮助不同类型的主机实现数据传输 。完成中继功能的节点通常称为中继系统。一个设备工作在哪一层，关键看它工作时利用哪一层的数据头部信息。网桥工作时，是以MAC头部来决定转发端口的，因此显然它是数据链路层的设备。具体说: 物理层：网卡，网线，集线器，中继器，调制解调器 数据链路层：网桥，交换机 网络层：路由器 网关工作在第四层传输层及其以上 　　集线器是物理层设备,采用广播的形式来传输信息。 　　交换机就是用来进行报文交换的机器。多为链路层设备(二层交换机)，能够进行 地址学习 ，采用 存储转发 的形式来交换报文.。 　　路由器的一个作用是 连通不同的网络 ， 另一个作用是选择信息传送的线路 。选择通畅快捷的近路，能大大提高通信速度，减轻网络系统通信负荷，节约网络系统资源，提高网络系统畅通率。 交换机的工作原理 　　交换机拥有一条很高带宽的内部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC（网卡的硬件地址）的NIC（网卡）挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口，目的MAC若不存在则广播到所有的端口，接收端口回应后交换机会“学习”新的地址，并把它添加入内部MAC地址表中。

目录 用途 表示数据的网络介质存在三种基本形式 三个基本功能 四个特性 有关信号的几个基本概念 信道复用 宽度接入技术 适用于介质的信号比特 用途 创建电信号、光信号或微波信号，以表示每个帧中的比特 表示数据的网络介质存在三种基本形式 铜缆 同轴电缆 优点: 很好的抗干扰能力,广泛被用于传输高速率的数据 双绞线 通信距离: 几到几十公里 组成: 光缆 分类: 单模光纤 多模光纤 缺点:光脉会在传输中损耗造成失真 优点: 通行量大 传输损耗小 抗雷电和电磁波干扰能力好 体积小,质量轻 缺点: 要有精确的专用设备连接 无线介质 短波通信 主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差 微波通信 特点: 在空间主要是直线传播 分类: 卫星通信 优点: 通信频带宽 通信容量很大 收到的干扰较小,传输质量高 通信比较稳定 缺点: 相邻站之间必须直视,不能有障碍物 会受恶劣气候的影响 与电缆通信相比,隐蔽性与保密性差 对大量的中继站使用和维护耗费大 有较大的传播时延 特点: 通信距离远 地面微波接力通信 优点: 通信频带宽 通信容量很大 收到的干扰较小,传输质量高 通信比较稳定 缺点: 相邻站之间必须直视,不能有障碍物 会受恶劣气候的影响 与电缆通信相比,隐蔽性与保密性差 对大量的中继站使用和维护耗费大 物理介质的类型: 三个基本功能 物理组件 数据编码 信号 四个特性 机械特性 　

这篇文章主要介绍了网络协议概述：物理层、连接层、网络层、传输层、应用层详解,本文用生活中的邮差与邮局来帮助理解复杂的网络协议,通俗易懂,文风幽默,是少见的好文章,需要的朋友可以参考下 信号的传输总要符合一定的 协议(protocol) 。比如说长城上放狼烟，是因为人们已经预先设定好狼烟这个物理信号代表了“敌人入侵”这一抽象信号。 这样一个“ 狼烟=敌人入侵 ”就是一个简单的协议。 协议可以更复杂，比如摩尔斯码(Morse Code)，使用短信号和长信号的组合，来代表不同的英文字母。 比如SOS(***---***, *代表短信号，-代表长信号)。这样" ***= S, ---=O "就是摩尔斯码规定的协议。 然而更进一层，人们会知道SOS是求助信息，原因是我们有“ SOS=求救 ”这个协议存在在脑海里。 所以"***---***=SOS=求救"是一个由两个协议组成的分层通信系统。 计算机之间的通信也要遵循不同层次的协议，来实现计算机的通信。 物理层(physical layer) 所谓的物理层，是指光纤、电缆或者电磁波等真实存在的物理媒介。 这些媒介可以传送物理信号，比如亮度、电压或者振幅。 对于数字应用来说，我们只需要两种物理信号来分别表示0和1，比如用高电压表示1，低电压表示0，就构成了简单的物理层协议。 针对某种媒介，电脑可以有相应的接口，用来接收物理信号，并解读成为 0

这篇文章主要介绍了网络协议概述：物理层、连接层、网络层、传输层、应用层详解,本文用生活中的邮差与邮局来帮助理解复杂的网络协议,通俗易懂,文风幽默,是少见的好文章,需要的朋友可以参考下 信号的传输总要符合一定的 协议(protocol) 。比如说长城上放狼烟，是因为人们已经预先设定好狼烟这个物理信号代表了“敌人入侵”这一抽象信号。这样一个“ 狼烟=敌人入侵 ”就是一个简单的协议。协议可以更复杂，比如摩尔斯码(Morse Code)，使用短信号和长信号的组合，来代表不同的英文字母。比如SOS(***---***, *代表短信号，-代表长信号)。这样" ***= S, ---=O "就是摩尔斯码规定的协议。然而更进一层，人们会知道SOS是求助信息，原因是我们有“ SOS=求救 ”这个协议存在在脑海里。所以"***---***=SOS=求救"是一个由两个协议组成的分层通信系统。 使用Morse Code的电报机 计算机之间的通信也要遵循不同层次的协议，来实现计算机的通信。 物理层(physical layer) 所谓的物理层，是指光纤、电缆或者电磁波等真实存在的物理媒介。这些媒介可以传送物理信号，比如亮度、电压或者振幅。对于数字应用来说，我们只需要两种物理信号来分别表示0和1，比如用高电压表示1，低电压表示0，就构成了简单的物理层协议。针对某种媒介，电脑可以有相应的接口，用来接收物理信号

　　物理层考虑的是如何传输数据比特流，不是具体的传输媒体。因为传输媒体种类繁多，差异较大。物理层的作用就是尽可能的屏蔽这些差异，使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，不考虑具体的传输媒体。 1.信道的极限容量： 　　　　任何信道，码元的传输速率是有上限的，超过就会出现严重的码间扰乱问题，使得接收端对码元的识别成为不可能。 　　　　信噪比：信号的平均功率和噪声的平均功率之比，S/N,用分贝度量。 　　　　信道的带宽或者信噪比越大，信道的极限传输速率越高。但若对于固定带宽，信噪比不能再提高却想提高传输速率，用编码的方法让每一个码元携带更多的比特的信息量。 2.物理层下面的传输媒体：传输介质或传输媒介，发送器和接收器之间的物理通路。 　　导向传输媒体：电磁波沿着固定的媒体（光纤或铜线）传播 　　非导向传输媒体：自由空间，又叫无线传播 3. 信道的复用技术：频分复用：用户得到后至始至终都占用这个带宽，所有用户在相同的时间占用不同的带宽，时分复用：所有用户在不同时间占用相同的频带宽度，信道利用率不高（给A用了，A却没用，就造成了空闲）。统计时分复用：提高了信道的利用率。波分复用、码分复用 　　 4.数字传输系统 　　a. 脉码调制PCM体制 　　b. 同步光纤网网SONET和同步数字系列SDH 　　　　　　　　 5. 宽带接入技术 　　a. xDSL（数字用户线，Digital

前言 　　在前面说了一下，计算机网络的大概内容，没有去深刻的去了解它，这篇文章给大家分享一下物理层！ 　　我们知道ISO模型是七层，TCP/IP模型是五层，而tcp/ip协议只将七层概括为4层，我们将学习其中的5层， 应用层(包括表示层，会话层)、传输层、网络层、数据链路层、物理层。 　　　　　　　　 一、物理层概述 　　解决 如何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 （通俗的讲就是 传输的数据是通过何种方式，以什么形态传输的 ， 　　　　类似于我们说话，别人是如何听到的，通过的就是声波，计算机传数据，又是怎么样吧数据带过去的呢，） 　　主要任务：确定与传输媒体的接口的一些特性，即 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 　　　　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 二、数据通信基础知识 2.1、数据通信模型 　　源点、发送器、接受器、终点 和 源系统 -- 传输系统 --- 目的系统 的对应关系 　　PC机要发的 数据会转换为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

物理层网络设备有中继器、集线器。 中继器的功能是将接收到的信号进行再放大然后传输出去，作用是将扩展网络设备信号传输的物理范围，缺点是扩大数据信号的同时也扩大的噪声，不能够进行广播隔离，网络利用率很低，现在基本上已经被淘汰。 集线器实际上可以理解为有多个端口的中继器，集线器的所有端口共享一条背板总线，故所有端口都在同一个冲突域，网络利用率低，基本已经淘汰。 数据链路层网络设备有网桥、交换机。 网桥工作在数据链路层，能够通过源主机的mac地址，自学习创建自己的“mac-端口”表，一旦这个“mac-端口”表创建完成，在下次主机间进行数据通信时，数据就会通过这个“mac-端口”表来选路到达目的主机，因此可以多个主机之间同时通信。网桥的“mac-端口”表可以一个端口对应多个mac地址，其中mac地址的获取又是通过ARP广播的方式得到的，网桥开机后“mac-端口”表为空，由源主机发送不带数据内容的ARP广播包向所有端口广播，目的主机收到此包会回复一个单播的ARP包回应源主机。同理，直到所有“mac-端口”表创建完成为止。网桥隔离的是物理网段，属于不同物理区域的统一网段，这一点很容易被误解。目的网桥有两个端口，这两个端口一般用来接集线器，再由集线器连接主机进行通信。网桥起到了隔离冲突域的作用，将大的冲突域划分隔开为2个小的冲突域，相对来说提高了网络利用率。但其应用的是软件的方式来管理，有瓶颈限制

这节课呢我们将来学习物理层的两大非常重要的设备，一个是中继器，另一个就是集线器。 首先我们来看一下中继器。因为我们知道在这个信道上进行传输的时候，信号会受到一定程度的衰减，会受到噪声的干扰。所以说衰减到一定程度时候呢，这个信号就可能会产生失真。失真的话，接收端就没有办法正确地接收到数据，没有办法从这个失真的信号当中还原出数据。所以就会导致接收错误。那为了避免这种情况呢，我们就需要有一些设备，那这些设备可以实现把原来这个损耗的信号再次还原的一个功能。那中继器的功能就是对于信号进行再生和还原，对衰减的信号进行放大，保持呢它与原数据相同或者非常接近，从而增加信号传输的距离，延长网络的长度和覆盖范围。 中继器的长相呢通常是这样子。这是有两个端口，它的主要功能，大家记住这6个字，再生数字信号。首先，我们用的是再生，而不是普通的放大。因为它要把这个信号进行一个重新的整形，然后再还原出来，实现一个放大的效果，但是它的这个原理是再生数字信号。那为什么用的是数字信号呢？因为对于模拟信号它也有单独的这样一个可以放大信号的设备叫做放大器，但是这个不做重点考查。我们只需要知道中继器它是用来再生数字信号的。那中继器有两个端口，它们的功能呢其实就是再生、还原。比如说我从这个端口输入了原始的信号，但是这个信号它已经被衰减的很很微弱了，已经很难识别了。所以，我们就需要经过这个中继器

TCP/IP 协议同 ISO/OSI 模型一样，也可以安排成栈形式。但这个栈不同于 ISO/OSI 版本，比 ISO/OSI 栈少，所以又称之为短栈。另外，需要知道的是： TCP/IP 协议栈只是许多支持 ISO/OSI 分层模型协议栈的一种，是一个具体的协议栈。 对于 TCP/IP 协议栈划分为几层更合适，多年来专家们一直未达成共识，大部分对 TCP/IP 协议栈的描述都假定它占据了协议结构的 4 到 5 个功能层。下面我们对这两种主流的分层方法分别进行描述。 1 基于 4 层的 TCP/IP 协议栈基本描述 基于 4 层的 TCP/IP 协议栈最具说服力的是：这一观点是由 TCP/IP 原始标准的创立者——美国国防部提出的，它与 ISO/OSI 参考模型的对应关系如下图： 图 1 TCP/IP 协议栈层次结构与 ISO/OSI 参考模型的对应关系 如图 1 所示， TCP/IP 协议栈从低层开始，依次为网络存取层、 网络互连层、传输层和应用层，具体描述如下： 1.1 网络存取层（ Network Access Layer ） 网络存取层（又称网络层），位于 TCP/IP 协议栈的最低层 , 该层中的协议提供了数据传送的方法，使得系统可以通过连接的网络将数据传送到其它设备，并定义了如何利用网络来传送 IP 数据报。它基本上包括了 ISO/OSI