物理层

计算机网络——概述 1. 计算机网络的定义 “计算机网络定义”就是“什么是计算机网络”。计算机网络就是许多独立工作的计算机系统通过通信线路（包括连接电缆和网络设备）相互连接构成的计算机系统集合，或者计算机系统团体。而在这个计算机系统集合中，可以实现各计算机间的资源共享、相互访问，可以进行各种需要的计算机网络应用。 2. 计算机网络体系结构 OSI/RM体系结构是第一个标准化的计算机网络体系结构。它是针对广域网通信（也就是不同网络之间的通信）进行设计的，将整个网络通信的功能划分为七个层次，由低到高分别是物理层（Physical Layer）、数据链路层（Data Link Layer）、网络层（Network Layer）、传输层（Transport Layer）、会话层（Session Layer）、表示层（Presentation Layer）、应用层（Application Layer） 在OSI/RM中，低三层有两方面的作用：1. 打通一条用于数据传输的网络通道；2. 为来自上层的数据提供物理的传输通道。高四层上进行的才是真正面向用户的网络应用，为各种具体的网络应用提供应用平台和端对端的数据传输通道，对低三层所构建的网络平台可以说是“视而不见”。 TCP/IP协议体系结构（又称TCP/IP协议参考模型）是专门针对使用TCP/IP协议簇的广域计算机网络而开发的，可以说是OSI

今天来给大家聊一聊计算机网络。 说起计算机网络，那一帮程序员肯定要头疼了，什么这协议，那链路的，感觉这计算机网络就是一团乱麻。 非也，说计算机网络是一团乱麻其实是你没脑子里一团乱麻，也怪现在的教科书写的都和工具书一样，能把简单的事情给你往复杂里说，然后学的人就蒙了。 今天就来梳理梳理这计算机网络究竟是个啥？ 先说网络吧，我们天天上，没有网感觉日子都过不下去。去个地方先不找厕所，先找wifi。 那上网，上网，上的是个啥呢？上的是信息，就是你上了网，那上面有各种明星新闻，小视频，段子，表情包等等，其实这些有专业术语，叫 数据 。那要网络干啥呢，就是把你和其他人连起来，然后互相发数据。 听上去不是很简单吗，不就发个数据，那为什么写了那么厚本教材呢？ 其实没有那么简单。 先来说说简单的连接，连接嘛，咱两同桌，找跟线把咱两的电脑连起来，然后咱两就可以聊天了。哎嘿，完美。 其他同学不干了，为啥就你两聊，咱们建个群聊。于是全班的电脑都拿线接到同一台机器上，然后大家就可以群聊斗图了，这个机器呢，就是 交换机 ，而这个班呢，就是一个 局域网 。 这时候呢，另一个班一个你的哥们想给你发个消息，怎么办呢？于是就给你们班一个路由器，他们班一个路由器，然后两个路由器一连。这样你和他也可以通信了。这就组成了传说中的” 网络的网络 “——大名鼎鼎的Internet。 是不是有那么一点点层次感了

独家首发计算机网络原理精讲视频教程 从入门到精通(共105讲) 课程目标： 理解数据通信的过程和TCP、IP协议的工作过程。从计算机网络的物理层 数据链路层 网络层 传输层 应用层 逐一给大家讲解。对计算机通信的机制做彻底剖析。本课程是学习CCNA CCNP 网络工程师课程之前必须要掌握的知识。 学完本课程，很多网络中遇到的困惑，你就能够找到答案。 适合对象： 将来从事IT工作的人群。打算彻底从理论上搞明白计算机网络是如何通信的人群。 学习条件： 本课程从0起点开始讲起，不需要你有什么基础，只要你能够打开网页看新闻，登陆QQ聊天，就能听懂本课程。 视频教程资源： 计算机网络原理精讲视频教程 从入门到精通(共105讲) 课时相关：共 105 课时 总时长 1878 分钟 0001.第1章 计算机网络概述--课程介绍.mp4 0002.第1章 计算机网络概述--局域网.mp4 0003.第1章 计算机网络概述--Intenet和广域网.mp4 0004.第1章 计算机网络概述--规划IP地址介绍MAC地址.mp4 0005.第1章 计算机网络概述--数据包和数据帧.mp4 0006.第1章 计算机网络概述--访问网站数据传输过程.mp4 0007.第1章 计算机网络概述--OSI参考模型.mp4 0008.第1章 计算机网络概述--理解OSI参考模型分层思想.mp4 0009.第1章

OSI模型是国际标准化组织（ISO）制定的一个用于计算机或通信系统间互联的标准体系，一 般称为OSI参考模型或七层模型。 OSI模型又将TCP/IP协议族的四层进行了具体划分，划分成了7层。 第1层–物理层 处于OSI参考模型的最底层。物理层的主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以便透明的传送比特流。 常用设备有（各种物理设备）网卡、集线器、中继器、调制解调器、网线、双绞线、同轴电缆。 第2层–数据链路层 在此层将数据分帧，并处理流控制。屏蔽物理层，为网络层提供一个数据链路的连接，在一条有可能出差错的物理连接上，进行几乎无差错的数据传输（差错控制）。 本层指定拓扑结构并提供硬件寻址。常用设备有网桥、交换机。 第3层–网络层 本层通过寻址来建立两个节点之间的连接，为源端的运输层送来的分组，选择合适的路由和交换节点，正确无误地按照地址传送给目的端的运输层。它包括通过互连网络来路由和中继数据 ；除了选择路由之外，网络层还负责建立和维护连接，控制网络上的拥塞以及在必要的时候生成计费信息。 第4层–传输层 —常规数据递送－面向连接或无连接。为会话层用户提供一个端到端的可靠、透明和优化的数据传输服务机制。包括全双工或半双工、流控制和错误恢复服务；传输层把消息分成若干个分组，并在接收端对它们进行重组。不同的分组可以通过不同的连接传送到主机。这样既能获得较高的带宽，又不影响会话层

OSI是Open System Interconnect的缩写，意为开放式系统互联。 OSI七层参考模型的各个层次的划分遵循下列原则： 1、同一层中的各网络节点都有相同的层次结构，具有同样的功能。 2、同一节点内相邻层之间通过接口(可以是逻辑接口)进行通信。 3、七层结构中的每一层使用下一层提供的服务，并且向其上层提供服务。 4、不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。 第一层：物理层(PhysicalLayer)， 规定通信设备的机械的、电气的、功能的和过程的特性，用以建立、维护和拆除物理链路连接。具体地讲，机械 特性规定了网络连接时所需接插件的规格尺寸、引脚数量和排列情况等;电气特性规定了在物理连接上传输bit流时线路上信号电平的大小、阻抗匹配、传输速率 距离限制等;功能特性是指对各个信号先分配确切的信号含义，即定义了DTE和DCE之间各个线路的功能;规程特性定义了利用信号线进行bit流传输的一组 操作规程，是指在物理连接的建立、维护、交换信息是，DTE和DCE双放在各电路上的动作系列。在这一层，数据的单位称为比特(bit)。属于物理层定义的典型规范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。 第二层：数据链路层(DataLinkLayer): 在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路

第一章概述： 1.5计算机网络的定义 （1）网络协议和网络协议三要素的定义： 答：网络协议的定义：为进行网络中的数据交换而建立的规则，标准或约定。 网络协议三要素：语法：即数据与控制信息的结构或格式 语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种反应 同步：即事件实现顺序的详细说明 1.6计算机网络的性能指标 （2）计算机网络常用的性能指标有哪些？ 答：速率 带宽 吞吐量 时延（发送时延 传播时延 处理时延 排队时延） 时延带宽积 往返时间 利用率 .1.7.计算机网络体系结构 . （1）TCP/IP四层体系结构是哪四层 答：网络接口层 网际层 运输层 应用层 . （2）OS1七层体系结构是哪七层 答：物理层 数据链路层 网络层 运输层 会话层 表示层 应用层 .（3）课本的五层协议体系结构是哪五层 答：物理层 数据链路层 网络层 运输层 应用层 . （4）计算机网络体系结构的特点 答：利用分层结构，使各层之间是独立的，某一层可以使用其下一层提供的服务而不需要知道服务是如何实现的。灵活性好，当某一层发生变化时。只要其接口关系不变，则这层以上或以下的各层均不受啥影响。结构上可分割开，各层之间采用最合适的技术来实现。易于实现和维护 能促成标准化的工作。 第二章物理层： 2.2物理层的基本概念和信道的极限容量 （1）什么是模拟信号 模拟数据 基带信号 答：模拟数据

概念： 一种高速串行计算机扩展总线标准。 物理： PCIExpress卡适合其物理尺寸或更大的插槽（使用×16作为最大的）。实际连接到插槽的通道数量也可能少于物理槽大小所支持的数量。一个例子是一个×16插槽可以运行×1、×2、×4、×8、×16的卡，当运行×4卡时只提供4条通道。其规格可以读为“×16（×4模式）”，而“×size @×速度”符号（“×16 @×4”）也是常见的。 标准： 总线架构： 分层结构： 它共分为四层，从下到上分别为：物理层（Physical Layer）、数据链路层（Link Layer）、处理层（Transaction Layer）和软件层（Software Layer）。图中并木有显示出软件层。 1、物理层 物理层是最底层，它负责接口或者设备之间的连接。物理层决定了PCIe总线接口的物理特性，如点对点串行连接、微差分信号驱动、热拨插、可配置带宽等，决定了其四根线全双工的串行数据传输方式。 在物理层的另一处重要方面就是中断。PCIe总线支持两个类型的中断，现行的PCI INTx （x= A, B, C, or D） 中断（即PCI总线的中断）被保留下来了，仍可在PCIe总线中应用。还有一个新的中断类型，那就是MSI （Message Signaled Interrupt，信息信号中断），INTx中断方式可以用信号方式中断主机芯片请求

从并行到串行： PCI Express（又称PCIe）是一种高性能、高带宽串行通讯互连标准，取代了基于总线的通信架构，如：PCI、PCI Extended (PCI-X) 以及加速图形端口（AGP）。 PCI-e的主要性能： 更低的生产成本 更高系统吞吐量 更好可扩展性和灵活性 上述传统基于总线的互连几乎根本无法达到PCI-e所拥有的优秀性能。 PCI Express标准的制定是着眼未来的，它还在继续发展为系统提供更高的吞吐量。第一代PCIe约定的吞吐量是2.5千兆位/秒（Gbps），第二代则达到5.0Gbps，而最近发布的PCIe3.0标准则能支持8.0Gbps的速率。在PCIe标准继续利用最新的技术以提供不断增加的吞吐量的同时，利用分层协议、通过使驱动程序保持与现有PCI应用的软件兼容性将简化从PCI到PCIe的过渡。 虽然最初定位在电脑扩展卡和图形卡应用，但目前，PCIe已在更广泛的领域得到应用，包括：网络、通信、存储、工业和消费类电子产品等。 这里对PCI-e的详细协议不做介绍，只从整体上介绍PCI-e的概述、PCI-e的优势以及FPGA实现PCI-e的优势。 PCIe的优势以其复杂性为代价。PCIe是基于分组的串行连接协议，估计比PCI并行总线复杂10倍以上。这种复杂性部分源于在千兆赫速率所要求的并行到串行的数据转换以及转向基于分组的实现。 PCI与PCI-e接口

**#重点内容 （一）通信基础 1、信道、信号、带宽、码元、波特、速率、信源与信宿等基本基础概念 2、奈奎斯特定理与香农定理 3、编码与调制 4、数据报与虚电路 （二）传输介质 1、双绞线、同轴 2、物理层接口的特性 （3）物理层设备 1、中继器 2、集线器 ** 一、物理层基本概念 物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性 机械特性 ——指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排序、固定和锁定装置等等 电气特性 ——指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围 功能特性 ——指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义 规程特性 ——指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序 二、数据通信的基础知识 一个数据通信系统可划分为三大部分，即源系统（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） 源点（source） ：源点设备产生要传输的数据，例如，从PC的键盘输入汉字，PC产生输出的数字比特流。源点又称为源站，或信源 发送器 ：通常，源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能够在传输系统中进行传输。典型的发送器就是调制器。现在很多PC·使用内置的调制解调器（包含调制器和解调器），用户在PC外面看不见调制调解器 接收器 ：接受传输系统传送过来的信号，并把它转换为能够被目的设备处理的信息。典型的接收器就是调解器，它把来自传输线路上的模拟信号进行调解

一、五层协议组成： 　　应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层。 二、应用层：定义了几种应用进程间交互和通信的规则协议，来完成特定的网络应用。 　　应用层任务：通过应用进程间的交互来完成特定的网络应用。 　　应用层协议定义：定义的是应用进程间的通信和交互规则。（在应用层定义了几种协议用于进程间的通信和交互，如域名系统DMS、支持万维网应用的HTTP协议，支持电子邮件的SMTP协议等等。） 　　我们把应用层交互的数据单元成为报文。 三、运输层： 　　任务：向两台主机进程间的通信提供通用的数据传输服务。（通用的数据传输服务：并不针对某一个特定的网络应用，即多种应用可以使用同一个运输层服务） 　　运输层的复用和分用功能：由于一台主机可同时运行多个线程，因此运输层有复用和分用功能。所谓复用就是指多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务，分用和复用相反，是运输层把收到的信息分别交付上面应用层中的相应进程。 　　运输层主要使用以下两种协议：TCP、UDP 　　TCP：传输控制协议Transmisson control Protocol，提供面向连接的，可靠的数据传输服务。 　　UDP：用户数据协议User Datagram Protocol，提供无连接的，尽最大努力的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性） 四、网络层：network layer