计算机网络:1概述、2物理层

目录

  • 概述
    • 因特网
      • 网络、互连网(互联网)与因特网的区别与关系
      • 因特网发展的三个阶段
      • 因特网服务提供者(Internet Service Provider,ISP)
      • 因特网的标准化工作
      • 因特网的管理结构
    • 三种交换
      • 电路交换
      • 分组交换
      • 报文交换
    • 计算机网络
    • 性能指标
      • 速率
      • 带宽
      • 吞吐量
      • 时延
      • 时延带宽积
      • 往返时间(Round-Trip Time,RTT)
      • 利用率
      • 丢包率
    • 计算机网络体系结构
      • OSI,TCP/IP和教学五层模型
      • 实体、协议、服务
  • 物理层
    • 接口特性
    • 传输媒体(介质)
      • 同轴电缆
      • 双绞线
      • 光纤
      • 非导向型介质
      • 无线电波
      • 微波
      • 红外线
      • 激光、可见光
    • 传输方式
      • 串行传输、并行传输
      • 同步传输、异步传输
      • 单向通信、双向交替通信、双向同时通信
    • 编码与调制
      • 码元
      • 双极性不归零编码
      • 双极性归零编码
      • 曼彻斯特编码(自行定义跳变和10的关系)
      • 差分曼彻斯特
      • 基本的带通调制方法和混合调制方法
    • 信道的极限容量
      • 奈氏准则
      • 香农公式
    • 信道复用技术
      • 频分复用FDM
      • 时分复用TDM
      • 波分复用 WDM 是光的频分复用
      • 码分复用CDM 码分多址CDMA

概述

因特网

网络、互连网(互联网)与因特网的区别与关系

若干节点和链路互连形成网络,若干网络通过路由器互连形成互连网,世界上最大的互连网是互联网(因特网Internet)。
在这里插入图片描述

因特网发展的三个阶段

在这里插入图片描述

因特网服务提供者(Internet Service Provider,ISP)

如,中国电信、联通、移动,还有教育网。因特网已发展成为基于ISP的多层次结构的互连网络。

因特网的标准化工作

在这里插入图片描述
去掉了草案标准

因特网的管理结构

在这里插入图片描述

三种交换

电路交换

在这里插入图片描述
线路的传输效率一般都会很低,线路上真正用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%。

分组交换

在这里插入图片描述
优点:没有建立连接和释放连接的过程。有较高的通信线路利用率。交换节点可以为每一个分组独立选择转发路由,使得网络有很好的生存性。
缺点:分组首部带来了额外的传输开销;时延;无法确保通信时端到端通信资源全部可用,在通信量较大时可能造成网络拥塞;分组可能会出现失序和丢失等问题。

报文交换

报文交换是分组交换的前身。在报文交换中,报文被整个地发送,而不是拆分成若干个分组进行发送。交换节点将报文整体接收完成后才能查找转发表,将整个报文转发到下一个节点。因此,报文交换比分组交换带来的转发时延要长很多,需要交换节点具有的缓存空间也大很多。

在这里插入图片描述

若要连续传送大量的数据,并且数据传送时间远大于建立连接的时间,则使用电路交换可以有较高的传输效率。然而计算机的数据传送往往是突发式的,采用电路交换时通信线路的利用率会很低。
报文交换和分组交换都不需要建立连接(即预先分配通信资源),在传送计算机的突发数据时可以提高通信线路的利用率。
将报文构造成若干个更小的分组进行分组交换,比将整个报文进行报文交换的时延要小,并且还可以避免太长的报文长时间占用链路,有利于差错控制,同时具有更好的灵活性。

计算机网络

早期定义:互连,自洽,计算机集合
现在定义:计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件(不限于计算机)互连而成的,而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的(例如,传送数据或视频信号)。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据,并能支持广泛的和日益增长的应用。

传输介质:有线、无线
覆盖范围:广域网WAN,城域网MAN,局域网LAN,个域网PANA
拓扑结构:总线、星型、环型、网状型

性能指标

速率

数据量的单位:比特,bit,b,一个二进制数字;字节B(byte),KB,MB,GB,TB, 换算是1B=8b,2的十次方换算
速率是指数据的传送速率(即每秒传送多少个比特),也称为数据率(Data Rate)或比特率(Bit Rate)。速率的基本单位是比特/秒(bit/s,可简记为b/s,有时也记为bps,即bit per second)。速率的常用单位有千比特/秒(kb/s或kbps)、兆比特/秒(Mb/s或Mbps)、吉比特/秒(Gb/s或Gbps)以及太比特/秒(Tb/s或Tbps)。他们至今的换算是10的三次方

因此他们不是严格对应的,一秒发送1MB并不等于8Mb/s.
在这里插入图片描述

带宽

在模拟信号系统中的意义:某个信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围。单位:Hz(kHz,MHz,GHz)。

在计算机网络中的意义:即在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的最高数据率。单位:b/s(kb/s,Mb/s,Gb/s,Tb/s)。
数据传送速率 = min [ 主机接口速率,线路带宽,交换机或路由器的接口速率 ] (木桶效应)

在这里插入图片描述

吞吐量

吞吐量是指在单位时间内通过某个网络或接口的实际数据量。受网络带宽的限制。在这里插入图片描述

时延

时延是指数据从网络的一端传送到另一端所耗费的时间,也称为延迟或迟延。 数据可由一个或多个分组、甚至是一个比特构成。
在这里插入图片描述
排队时延和处理时延一般被忽略
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
此题忽略了传播时延,只计算发送时延,注意:经过了几个路由器,就要多加几个分组发送时延
在这里插入图片描述

时延带宽积

时延带宽积是传播时延和带宽的乘积。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
链路的时延带宽积也称为以比特为单位的链路长度,这对我们以后理解以太网的最短帧长是非常有帮助的。

往返时间(Round-Trip Time,RTT)

指从发送端发送数据分组开始,到发送端收到接收端发来的相应确认分组为止,总共耗费的时间。

利用率

链路利用率是指某条链路有百分之几的时间是被利用的(即有数据通过)。
完全空闲的链路的利用率为零。
网络利用率是指网络中所有链路的链路利用率的加权平均。

根据排队论可知,当某链路的利用率增大时,该链路引起的时延就会迅速增加。
当网络的通信量较少时,产生的时延并不大,但在网络通信量不断增大时,分组在交换节点(路由器或交换机)中的排队时延会随之增大,因此网络引起的时延就会增大。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

丢包率

指在一定的时间范围内,传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率。
包括:接口、结点、网络、链路、路径丢包率

分组丢失的情况:

  1. 出现误码,被路由器、主机丢弃
  2. 路由器根据丢弃策略主动丢弃分组

无拥塞时路径丢包率为0,轻度拥塞时丢包率1%~4%,严重拥塞时丢包率5%~15%

计算机网络体系结构

OSI,TCP/IP和教学五层模型

OSI七层,分别是:物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层
在这里插入图片描述
TCP/IP是四层
在这里插入图片描述
而书里、理论给出的是五层:物理层、数据链路层(介质访问控制子层)、网络层、运输层、应用层
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
物理层主要考虑的问题:

  1. 采用什么传输介质
  2. 采用什么物理接口
  3. 采用什么信号表示01

数据链路层:

  1. MAC地址
  2. 数据封装格式
  3. 协调主机争用总线(媒体接入控制)
  4. 以太网交换机(自学习和转发帧)switch
  5. 差错检测
  6. 可靠传输、不可靠传输
  7. 流量控制

网络层:

  1. IP地址
  2. 路由器转发分组(路由选择协议、路由表、转发表)

运输层:

  1. 端口号

  2. 可靠传输、不可靠传输

应用层:

  1. 进程交互完成网络应用
  2. 会话管理和数据表示

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
例子:
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

实体、协议、服务

实体是指任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。对等实体是指通信双方相同层次中的实体。

协议是控制两个对等实体在“水平方向” 进行“逻辑通信”的规则的集合。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在协议的控制下,两个对等实体在水平方向的逻辑通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议,还需要使用下面一层所提供的服务。
协议是“水平”的,而服务是“垂直”的。

实体看得见下层提供的服务,但并不知道实现该服务的具体协议。下层的协议对上层的实体是“透明”的。
在同一系统中相邻两层的实体交换信息的逻辑接口称为服务访问点SAP,它被用于区分不同的服务类型。帧的“类型”字段、IP数据报的“协议”字段,TCP报文段或UDP用户数据报的“端口号”字段都是SAP。

在这里插入图片描述
上层要使用下层所提供的服务,必须通过与下层交换一些命令,这些命令称为服务原语。
对等层次之间传送的数据包称为该层的协议数据单元(Protocol Data Unit,PDU)。
同一系统内层与层之间交换的数据包称为服务数据单元(Service Data Unit,SDU)。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

物理层

数据链路层只管“享受”物理层提供的比特流传输服务。

接口特性

机械特性:形状和尺寸、引脚、固定和锁定装置,如RJ45插座的机械特性
电气特性:信号电压、阻抗匹配、传输速率、距离限制
功能特性:规定接口电缆的各条信号线的作用
过程特性:规定在信号线上传输比特流的一组操作过程,包括各信号间的时序关系
在这里插入图片描述

传输媒体(介质)

传输媒体是计算机网络设备之间的物理通路,也称为传输介质或传输媒介。传输媒体并不包含在计算机网络体系结构中。

在这里插入图片描述

同轴电缆

在这里插入图片描述

双绞线

在这里插入图片描述

光纤

光纤通信利用光脉冲在光纤中的传递来进行通信。由于可见光的频率非常高(约为108MHz量级),因此一个光纤通信系统的传输带宽远大于目前其他各种传输媒体的带宽。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
优点:容量大、抗干扰、损耗小、距离长、轻
缺点:贵

非导向型介质

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

无线电波

利用天上的带电离子层反射

微波

50~100km

红外线

点对点无线、直线、距离短、速率低

激光、可见光

传输方式

串行传输、并行传输

在这里插入图片描述
计算机内部并行,网络间串行

同步传输、异步传输

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

单向通信、双向交替通信、双向同时通信

在这里插入图片描述

编码与调制

在这里插入图片描述

码元

在使用时间域的波形表示信号时,代表不同离散数值的基本波形称为码元。
在这里插入图片描述

双极性不归零编码

在这里插入图片描述

双极性归零编码

在这里插入图片描述

曼彻斯特编码(自行定义跳变和10的关系)

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

差分曼彻斯特

在这里插入图片描述
在传输大量连续1或连续0的情况下,差分曼彻斯特编码信号比曼彻斯特编码信号的变化少。
在噪声干扰环境下,检测有无跳变比检测跳变方向更不容易出错,因此差分曼彻斯特编码信号比曼彻斯特编码信号更易于检测。
在传输介质接线错误导致高低电平翻转的情况下,差分曼彻斯特编码仍然有效。
在这里插入图片描述
第一个编码不知道,因为不知道第一个开始处有没有跳变

基本的带通调制方法和混合调制方法

在这里插入图片描述
因为载波的频率和相位是相关的,即频率是相位随时间的变化率,所以载波的频率和相位不能进行混合调制。
通常情况下,载波的相位和振幅可以结合起来一起调制,例如正交振幅调制QAM。
在这里插入图片描述
每个码元与4个比特的对应关系采用格雷码,即任意两个相邻码元只有1个比特不同

信道的极限容量

在这里插入图片描述信道上传输的数字信号,可以看做是多个频率的模拟信号进行多次叠加后形成的方波。
选择一个与数字信号频率相同的模拟信号作为基波。基波经过多次更高频率谐波的叠加形成高度接近数字信号的波形

如果数字信号中的高频分量在传输时受到衰减甚至不能通过信道,则接收端接收到的波形前沿和后沿就变得不那么陡峭,每一个码元所占的时间界限也不再明确。这样,在接收端接收到的信号波形就失去了码元之间的清晰界限,这种现象称为码间串扰。
如果信道的频带越宽,则能够通过的信号的高频分量就越多,那么码元的传输速率就可以更高,而不会导致码间串扰。
然而,信道的频率带宽是有上限的,不可能无限大。因此,码元的传输速率也有上限。

奈氏准则

在这里插入图片描述
码元传输速率又称为波特率、调制速率、波形速率或符号速率。
在这里插入图片描述
码元传输速率=波特率=2*频率带宽=比特率/n
在这里插入图片描述在这里插入图片描述

香农公式

在这里插入图片描述
信道的频率带宽W或信道中的信噪比S/N越大,信道的极限信息传输速率C就越高。
注意香农求出来的就是b/s,而奈氏求出来的是波特/s,还要乘log2状态数
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

信道复用技术

复用(Multiplexing)就是在一条传输媒体上同时传输多路用户的信号。当一条传输媒体的传输容量大于多条信道传输的总容量时,就可以通过复用技术,在这条传输媒体上
建立多条通信信道,以便充分利用传输媒体的带宽。

在这里插入图片描述

频分复用FDM

在这里插入图片描述

时分复用TDM

在这里插入图片描述

波分复用 WDM 是光的频分复用

在这里插入图片描述

码分复用CDM 码分多址CDMA

它是在扩频通信技术的基础上发展起来的一种无线通信技术。
CDMA的每个用户可以在相同的时间使用相同的频带进行通信。CDMA最初用于军事通信,这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力,其频谱类似于白噪声,不易被敌人发现。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/bicheng/29266.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

优化Spring Boot项目启动时间:详解与实践

目录 引言了解Spring Boot框架启动机制常见启动瓶颈分析优化策略 禁用不必要的自动配置使用Profile进行开发和生产环境区分精简依赖延迟加载Bean并行初始化Bean缓存数据源连接优化Spring Data JPA使用Spring Boot DevTools 通过性能测试工具分析和优化实战示例:一个…

Threejs-09、贴图的加载与环境遮蔽强度设置

1、创建文理加载器 let textureLoader new THREE.TextureLoader();2、加载贴图 // 加载文理 let texture textureLoader.load("./img/image.png") // 加载ao贴图 let aoMap textureLoader.load("./img/image.png");3、创建一个平面 let planeGeomet…

element el-select数据量过大 造成页面卡死情况(解决)

template <el-form-item><el-selectv-model"form.nameId"placeholder"姓名"clearablefilterableremotecollapse-tagsreserve-keywordmultiple:loading"loading":remote-method"remoteMethod"style"width: 100%"ch…

常见日志库NLog、log4net、Serilog和Microsoft.Extensions.Logging介绍和区别

在C#中&#xff0c;日志库的选择主要取决于项目的具体需求&#xff0c;包括性能、易用性、可扩展性等因素。以下是关于NLog、log4net、Serilog和Microsoft.Extensions.Logging的基本介绍和使用示例。 包含如何配置输出日志到当前目录下的log.txt文件及控制台的示例&#xff0c;…

springboot整合sentinel接口熔断

背景 请求第三方接口或者慢接口需要增加熔断处理&#xff0c;避免因为慢接口qps过大导致应用大量工作线程陷入阻塞以至于其他正常接口都不可用&#xff0c;最近项目测试环境就因为一个查询的慢接口调用次数过多&#xff0c;导致前端整个首页都无法加载。 依赖下载 springboo…

网络安全(完整)

WAPI鉴别及密钥管理的方式有两种&#xff0c;既基于证书和基于预共享密钥PSK。若采用基于证书的方式&#xff0c;整个国产包括证书鉴别、单播密钥协商与组播密钥通告&#xff1b;若采用预共享密钥方式&#xff0c;整个国产则为单播密钥协商与组播密钥通告蠕虫利用信息系统缺陷&…

React+TS前台项目实战(十)-- 全局常用组件CopyText封装

文章目录 前言CopyText组件1. 功能分析2. 代码详细注释3. 使用方式4. 效果展示 总结 前言 今天这篇主要讲项目常用复制文本组件封装&#xff0c;这个组件是一个用于拷贝文本的 React 组件&#xff0c;它提供了拷贝&#xff0c;国际化和消息提示的功能 CopyText组件 1. 功能分…

Netty中的Reactor模型实现

Netty版本&#xff1a;4.1.17 Reactor模型是Doug Lea在《Scalable IO in Java》提出的&#xff0c;主要是针对NIO的。 其中的主从Reactor模式在Netty中的配置如下&#xff1a; EventLoopGroup bossGroup new NioEventLoopGroup(1); EventLoopGroup workerGroup new NioEv…

Docker Desktop Installer For Windows 国内下载地址

官网&#xff1a; Docker Desktop For Windows: https://download.docker.com/win/stable/Docker%20Desktop%20Installer.exe 通过Docker官网下载Docker Desktop安装包非常慢&#xff0c;而且还会下载失败。 解决方案 网盘下载&#xff1a; 链接&#xff1a;https://pan.qu…

每日一题——Python实现PAT甲级1144 The Missing Number(举一反三+思想解读+逐步优化)四千字好文

一个认为一切根源都是“自己不够强”的INTJ 个人主页&#xff1a;用哲学编程-CSDN博客专栏&#xff1a;每日一题——举一反三Python编程学习Python内置函数 Python-3.12.0文档解读 目录 我的写法 时间复杂度分析 空间复杂度分析 总体空间复杂度&#xff1a;O(N) 总结 我…

JSON响应中提取特定的信息——6.14山大软院项目实训2

在收到的JSON响应中提取特定的信息&#xff08;如response字段中的文本&#xff09;并进行输出&#xff0c;需要进行JSON解析。在Unity中&#xff0c;可以使用JsonUtility进行简单的解析&#xff0c;但由于JsonUtility对嵌套对象的支持有限&#xff0c;通常推荐使用第三方库如N…

<Python><paddleocr>基于python使用百度paddleocr实现图片文字识别与替换

前言 本文是使用百度的开源库paddleocr来实现对图片文字的识别,准确度还不错,对图片文字的替换,则利用opencv来完成。 环境配置 系统:windows 平台:visual studio code 语言:python 库:paddleocr、opencv、pyqt5 依赖库安装 本例所需要的库可以直接用pip来安装。 安装…

端口映射工具下载?

天联是一款强大的端口映射工具&#xff0c;它能够帮助用户实现远程数据采集管理、异地统一管理、随时随地协同办公等多种场景的应用。无论您是医药、餐饮、商超等零售行业的企业&#xff0c;还是需要使用OA、CRM、ERP、财务进销存等系统的企业&#xff0c;甚至是使用视频监控设…

适用于世界上最先进的医疗应用的高压电阻器

我们的电阻器专为用于医疗诊断、治疗和预防的各种产品而设计。从小型植入式和非侵入性设备到大型诊断成像设备&#xff0c;医疗制造商之所以选择 EAK电阻器&#xff0c;是因为操作环境是高电压和磁场&#xff0c;准确性和稳定性至关重要。 EAK 专有的精密打印技术生产出非常适…

创建单例模式的六种方式

一、单例模式 单例模式是一种创建型的设计模式&#xff0c;构造函数是私有的&#xff0c;因此只能在类中创建一个实例&#xff0c;且对外提供一个静态公有方法获取这个实例。 二、创建方法 1. 懒汉式&#xff08;线程不安全&#xff09; public class Singleton{private st…

如何应对 CentOS 的停更?

文章目录 如何应对 CentOS 的停更&#xff1f;Linux发行版CentOS停更后&#xff0c;我们可选的替代品RHEL LinuxRocky Linux公有云 LinuxDebian 系 Linux 如何应对 CentOS 的停更&#xff1f; Linux发行版 Linux内核是开源的&#xff0c;任何人都可以获取源代码&#xff0c;进…

嵌入式开发实验项目【基于Arduino的智能循迹小车】步进电机版本(含完整可执行详细代码)| 另附:测试行进传感器可用性,测试小车轱辘/轮胎是否可用

“真正的光明决不是永没有黑暗的时间,只是永不被黑暗所掩蔽罢了。真正的英雄决不是永没有卑下的情操,只是永不被卑下的情操所屈服罢了。” 🎯作者主页: 追光者♂🔥 🌸个人简介: 💖[1] 计算机专业硕士研究生💖 🌿[2] 2023年城市之星领跑者TOP1(哈尔…

Hi3861 OpenHarmony嵌入式应用入门--启动流程

目录 BootLoader的启动与运行 Hi3861 RiSC-V boot 启动文件介绍 Loaderboot 启动过程 Flashboot代码介绍 printf串口配置 内核启动任务 BootLoader的启动与运行 Hi3861 RiSC-V boot 启动文件介绍 - Hi3861 的引导程序分为两部分&#xff0c;一部分是在芯片出厂时已经固…

Redis-数据结构-跳表详解

Redis概述 Redis-数据结构-跳表详解 跳表&#xff08;Skip List&#xff09;是一种基于并联的链表结构&#xff0c;用于在有序元素序列中快速查找元素的数据结构。 Redis 中广泛使用跳表来实现有序集合&#xff08;Sorted Set&#xff09;这一数据结构。 1.跳表的基本概念和…

【源码】Spring事务之事务失效及原理

Spring事务 1、【源码】SpringBoot事务注册原理 2、【源码】Spring Data JPA原理解析之事务注册原理 3、【源码】Spring Data JPA原理解析之事务执行原理 4、【源码】SpringBoot编程式事务使用及执行原理 5、【源码】Spring事务之传播特性的详解 6、【源码】Spring事务之…