計算機網路之物理層

　　計網的目的是實現計算機資源共享,即共享硬體,軟體,資料

　　第一章

　　處在網際網路邊緣的部分就是連線在網際網路上的所有的主機。這些主機又稱為端系統(end system)。

　　1 網路邊緣端系統之間的通訊方式

　　C/S方式

　　客戶(client)和伺服器(server)都是指通訊中所涉及的兩個應用程式。

　　客戶伺服器方式所描述的是程式之間服務和被服務的關係。

　　客戶是服務的請求方伺服器是服務的提供方。

　　P2P方式

　　對等連線(peer-to-peer簡寫為 P2P)是指兩個主機在通訊時並不區分哪一個是服務請求方還是服務提供方。

　　只要兩個主機都執行了對等連線軟體P2P 軟體它們就可以進行平等的、對等連線通訊。

　　雙方都可以下載對方已經儲存在硬碟中的共享文件。

　　2 頻寬、時延

　　頻寬表示通訊線路傳送資料的能力,是數字通道所能傳送的“最高資料率”的同義語單位是“位元每秒”或 b/s (bit/s)

　　更常用的頻寬單位是

　　千比每秒即 kb/s 10^3 b/s

　　兆比每秒即 Mb/s10^6 b/s

　　吉比每秒即 Gb/s10^9 b/s

　　太比每秒即 Tb/s10^12 b/s

　　時延

　　傳送時延傳輸時延

　　傳送資料時資料塊從結點進入到傳輸媒體所需要的時間。

　　也就是從傳送資料幀的第一個位元算起到該幀的最後一個位元傳送完畢所需的時間。

　　傳播時延

　　電磁波在通道中傳播一定的距離而需要花費的時間。

　　訊號傳輸速率即傳送速率和訊號在通道上的傳播速率是完全不同的概念。

　　處理時延

　　交換結點為儲存轉發而進行一些必要的處理所花費的時間。

　　排隊時延

　　結點快取佇列中分組排隊所經歷的時延。排隊時延的長短往往取決於網路中當時的通訊量。

　　資料經歷的總時延就是傳送時延、傳播時延、處理時延和排隊時延之和

　　對於高速網路鏈路我們提高的僅僅是資料的傳送速率而不是位元在鏈路上的傳播速率。

　　提高鏈路頻寬減小了資料的傳送時延

　　##OSI(開放系統互聯模型)七層體系結構包含哪幾層

　　應用層、表示層、會話層、運輸層、網路層、資料鏈路層和物理層

　　所謂“開放系統”即只要遵循 OSI 標準一個系統就可以和位於世界上任何地方的、也遵循這同一標準的其他任何系統進行通訊。

　　但是法律上的國際標準 OSI 並沒有得到市場的認可

　　OSI 的專家們在完成 OSI 標準時沒有商業驅動力

　　OSI 的協議實現起來過分複雜且執行效率很低

　　OSI 標準的制定週期太長因而使得按 OSI 標準生產的裝置無法及時進入市場

　　OSI 的層次劃分並也不太合理有些功能在多個層次中重複出現

　　網路協議(network protocol)簡稱為協議是為進行網路中的資料交換而建立的規則、標準或約定

　　體系結構(architecture)是計算機網路的各層及其協議的集合。是這個計算機網路及其構件所應完成的功能的精確定義。

　　4 TCP/IP四層網路體系結構

　　應用層

　　應用程式間的通訊和互動互動的資料單元為報文

　　運輸層

　　提供通用的資料傳輸服務傳輸控制協議TCP資料傳輸的單位是報文段使用者資料包協議UDP資料傳輸的單位是使用者資料包

　　網際層

　　把報文段或使用者資料包封裝成分組或包進行傳送

　　網路介面層

　　實現什麼樣的介面

　　5 理解五層協議的網路體系結構及各層的主要功能

　　應用層

　　應用程式間的通訊和互動互動的資料單元為報文

　　運輸層

　　提供通用的資料傳輸服務傳輸控制協議TCP資料傳輸的單位是報文段使用者資料包協議UDP資料傳輸的單位是使用者資料包

　　網路層

　　把報文段或使用者資料包封裝成分組或包進行傳送

　　資料鏈路層把IP資料包組裝成幀

　　物理層

　　實現什麼樣的介面

　　6 區分實體、協議與服務的概念及聯絡

　　實體

　　表示任何可傳送或接收資訊的硬體或軟體程式。

　　協議

　　控制兩個對等實體進行通訊的規則的集合

　　在協議的控制下兩個對等實體間的通訊使得本層能夠向上一層提供服務。

　　要實現本層協議還需要使用下層所提供的服務。

　　本層的服務使用者只能看見服務而無法看見下面的協議。

　　下面的協議對上面的服務使用者是透明的。

　　協議是“水平的”即協議是控制對等實體之間通訊的規則。

　　服務是“垂直的”即服務是由下層向上層通過層間介面提供的。

　　同一系統相鄰兩層的實體進行互動的地方稱為服務訪問點 SAP (Service Access Point)。

　　第二章

　　1 物理層的主要任務

　　確定與傳輸媒體的介面有關的一些特性

　　機械特性 指明介面所用接線器的形狀和尺寸、引線數目和排列、固定和鎖定裝置等等。

　　電氣特性 指明在介面電纜的各條線上出現的電壓的範圍。

　　功能特性 指明某條線上出現的某一電平的電壓表示何種意義。

　　過程特性 指明對於不同功能的各種可能事件的出現順序。

　　2 夏農公式

　　夏農(Shannon)公式頻寬受限、有噪聲的通道的極限、無差錯的資訊傳輸速率。

　　通道的極限資訊傳輸速率 C 可表達為

　　C = W log2(1+S/N) b/s

　　W 為通道的頻寬以 Hz 為單位

　　S 為通道內所傳訊號的平均功率

　　N 為通道內部的高斯噪聲功率。

　　通道的頻寬或通道中的訊雜比越大則資訊的極限傳輸速率就越高。

　　只要資訊傳輸速率低於通道的極限資訊傳輸速率就一定可以找到某種辦法來實現無差錯的傳輸。

　　若通道頻寬 W 或訊雜比 S/N 沒有上限當然實際通道不可能是這樣的則通道的極限資訊傳輸速率 C 也就沒有上限。

　　實際通道上能夠達到的資訊傳輸速率要比夏農的極限傳輸速率低不少。

　　3 分時多工、分頻多工、波長分波多工

　　分頻多工 FDM

　　使用者在分配到一定的頻帶後在通訊過程中自始至終都佔用這個頻帶

　　分頻多工的所有使用者在同樣的時間佔用不同的頻寬資源請注意這裡的“頻寬”是頻率頻寬而不是資料的傳送速率

　　分時多工

　　將時間劃分為一段段等長的分時多工幀TDM 幀。每一個分時多工的使用者在每一個 TDM 幀中佔用固定序號的時隙

　　每一個使用者所佔用的時隙是週期性地出現其週期就是 TDM 幀的長度

　　TDM 訊號也稱為等時訊號

　　分時多工的所有使用者是在不同的時間佔用同樣的頻頻寬度

　　使用分時多工系統傳送計算機資料時由於計算機資料的突發性質使用者對分配到的子通道的利用率一般是不高的。

　　波長分波多工WDM(Wavelength Division Multiplexing)

　　波長分波多工就是光的分頻多工

　　4 分碼多重進接CDMA(Code Division Multiple Access)

　　各使用者使用經過特殊挑選的不同碼型因此彼此不會造成干擾。

　　這種系統傳送的訊號有很強的抗干擾能力其頻譜類似於白噪聲不易被敵人發現。

　　每一個位元時間劃分為 m 個短的間隔稱為碼片(chip)。

　　優點

　　提高通訊的話音質量和資料傳輸的可靠性

　　減少干擾對通訊的影響

　　增大通訊系統的容量是使用GSM的4~5倍

　　降低手機的平均發生功率

　　碼片序列

　　每個站被指派一個唯一的 m bit 碼片序列其中“0”用“-1”表示“1”用“+1”表示例如

　　S 站的碼片序列(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1)

　　各用於使用相同頻率載波利用各自碼片序列編碼資料

　　編碼訊號 =原始資料*碼片序列

　　如傳送位元 1則傳送自己的 m bit 碼片序列。

　　如傳送位元 0則傳送該碼片序列的二進位制反碼

　　例如S 站的 8 bit 碼片序列是 00011011也即(–1 –1 –1 +1 +1 –1 +1 +1) 。

　　傳送位元 1 +1時就傳送序列 00011011

　　傳送位元 0 -1時就傳送序列 11100100。

　　重要特點

　　每個站分配的碼片序列不僅必須各不相同並且還必須互相正交(orthogonal)。

　　在實用的系統中是使用偽隨機碼序列。

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