计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)

前言:本章作为《计算机网络》系列的第二篇文章,内容主要是向大家介绍物理层的内容,引入数据通信基本知识、编码&调制、数据交换方式、传输媒介及分类、物理层设备等内容(参考资料为b站上点击量最高的两个计网视频——王道&方老师,王道有的地方会讲的不够好,大家可以两个交替看)。
【计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)】
文章目录

  • 1.物理层的基本概念
    • 1.1 物理层的主要任务
  • 2.数据通信基本知识
    • 2.1 典型的数据通信模型
      • 2.1.1 端系统之间通信的含义
      • 2.1.2 端系统之间两种通信方式
    • 2.2 数据通信相关术语
    • 2.3 三种通信方式
    • 2.4 两种数据传输方式
    • 2.5 同步传输&异步传输
    • 2.6 码元(Symbol)
    • 2.7 数据传输速率的两种传输方法
    • 2.8 带宽
    • 2.9 信号极限容量
      • 2.9.1 奈式准则(Nyquist)
      • 2.9.2 香农定理(Shannon)
      • 2.9.3 奈式准则和香农定理的异同
  • 3.编码&调制
    • 3.1基带信号和宽带信号(Base band,pass band)
    • 3.2 四种常用的编码、调制方式
      • 3.2.1 数字数据编码为数字信号
      • 3.2.2 数字数据调制为模拟信号
      • 3.2.3 模拟数据编码为数字信号
      • 3.2.4 模拟数据调制为模拟信号
    • 3.3 思维导图
  • 4.数据交换方式
    • 4.1 电路交换
      • 4.1.1 电路交换的原理
      • 4.1.2 电路交换的特点
      • 4.1.3 电路交换的优缺点
    • 4.2 报文交换
      • 4.2.1 报文交换的原理
      • 4.2.2 报文交换的流程
      • 4.2.3 报文交换优缺点
    • 4.3 分组交换
      • 4.3.1 分组交换的原理
      • 4.3.2 分组交换的流程
      • 4.3.3 分组交换的特点
      • 4.3.4 分组交换的优缺点
    • 4.4 数据交换方式的选择
    • 4.5 分组交换的数据报方式
      • 4.5.1 数据报方式的特点
    • 4.6 分组交换的虚电路方式
      • 4.6.1 虚电路方式的特点
      • 4.6.2 数据报&虚电路对比
  • 5 . 传输媒介及分类
    • 5.1 导向性传输介质
      • 5.1.1 双绞线
      • 5.1.2 同轴电缆(Coaxial Cable)
      • 5.1.3 光纤
    • 5.2 非导向性传输介质
    • 5.3 思维导图
  • 6.物理层设备
    • 6.1 中继器(RP repeater)
    • 6.2 集线器(Hub)
  • 7.本章知识点思维导图

1.物理层的基本概念 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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1.1 物理层的主要任务 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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2.数据通信基本知识 2.1 典型的数据通信模型 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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2.1.1 端系统之间通信的含义
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2.1.2 端系统之间两种通信方式
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C/S方式
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P2P方式
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2.2 数据通信相关术语 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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2.3 三种通信方式 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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名称 英文 定义 需要信道条数
单工通信 Simplex 只能一个发一个收 一条
半双工通信 half-duplex 都可以发或者收,但是同一时间只能进行一个 两条
全双工通信 duplex 都可以同时收发数据 两条
2.4 两种数据传输方式 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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传输方式 特点
串行传输 速度慢,省钱,适合远距离
并行传输 速度快,耗钱,适合近距离
2.5 同步传输&异步传输 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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2.6 码元(Symbol) 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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2.7 数据传输速率的两种传输方法 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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分为码元传输速率和信息传输速率
信息传输速率就是b/s,就是我们平常说的网速
码元可以理解为几个比特的集合,所以信息传输速率(网速)=码元传输速率x码元所带信息量(多少比特)
码元所带信息量(比特数)=log2(码元进制数)
思考题1
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解析:
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思考题2
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2.8 带宽 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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2.9 信号极限容量 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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2.9.1 奈式准则(Nyquist)
只有在奈式准则、香农定理这俩地方用到的带宽单位是HZ。
奈式准则是在理想状态下得出的结论。
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练习题:
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2.9.2 香农定理(Shannon)
香农定理是在有噪声的信道中得出的结论。
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练习题:
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2.9.3 奈式准则和香农定理的异同
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3.编码&调制 3.1基带信号和宽带信号(Base band,pass band)
计算机网络中用的基带信号是数字信号
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3.2 四种常用的编码、调制方式 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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3.2.1 数字数据编码为数字信号
先介绍下为什么需要编码?看下图,高电平表示1,低电平表示0,大家认为他传递的信号是啥?
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不少人第一眼会认为是010,但是不是还有可能是001100或者000111000呢?多个相同比特重复的话我们无法确认对吧~,所以引入了以下几种编码方式!
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非归零编码
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归零编码
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反向不归零编码
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曼彻斯特编码
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差分曼彻斯特编码
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4B/5B编码(了解即可)
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3.2.2 数字数据调制为模拟信号
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练习题:
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3.2.3 模拟数据编码为数字信号
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3.2.4 模拟数据调制为模拟信号
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3.3 思维导图 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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4.数据交换方式 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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4.1 电路交换 4.1.1 电路交换的原理
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4.1.2 电路交换的特点
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4.1.3 电路交换的优缺点
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4.2 报文交换 4.2.1 报文交换的原理
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4.2.2 报文交换的流程
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4.2.3 报文交换优缺点
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4.3 分组交换 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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4.3.1 分组交换的原理
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4.3.2 分组交换的流程
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4.3.3 分组交换的特点
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H1向H5发送分组:从A到C再到E最后抵达H5
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分组交换占用的时间极短,数据传完了就把链路释放出来,提高了线路利用率
路由器
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主机跟路由器的作用不同
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4.3.4 分组交换的优缺点
优点
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缺点
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王道的表格
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4.4 数据交换方式的选择 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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4.5 分组交换的数据报方式 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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4.5.1 数据报方式的特点
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4.6 分组交换的虚电路方式 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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4.6.1 虚电路方式的特点
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4.6.2 数据报&虚电路对比
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5 . 传输媒介及分类 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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传输介质分为导向性传输介质和非导向性传输介质
导向性传输介质 电磁波沿着固体媒介(铜线or光纤)被导向传播
非导向性传输介质 自由空间,如空气,水等等
5.1 导向性传输介质 5.1.1 双绞线
根据有无屏蔽层分为屏蔽双绞线(STP)和无屏蔽双绞线(UTP)
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5.1.2 同轴电缆(Coaxial Cable)
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5.1.3 光纤
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根据射入光线的数量,又分为单模光纤和多模光纤
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光纤的特点
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5.2 非导向性传输介质
包括无线电波,微波,红外线和激光等
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5.3 思维导图 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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6.物理层设备 6.1 中继器(RP repeater)
5-4-3规则是为了限制中继器使用次数
5是指不能超过5个网段
4是指在这些网段中的物理层网络设备(中继器,集线器)最多不超过4个
3是指这些网段中最多只有三个网段挂有计算机
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6.2 集线器(Hub)
集线器是个大的冲突域,同时只能有两个设备进行通讯,只会传输信号,没有智能。
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7.本章知识点思维导图 计算机网络初阶|【计算机网络】物理层(Physical Layer)
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读者可自行在思维导图基础上进行知识点回顾及内容扩展!!!
计算机网络的物理层部分到此介绍结束了,感谢您的阅读!!!如果内容对你有帮助的话,记得给我三连(点赞、收藏、关注)——做个手有余香的人。

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