【计算机网络】物理层和数据链路层概述吐血总结（这知...

青衣

1 概述　　一些基本概念：





1.1 互联网组成

1.2 互联网的边缘部分

1.3 端系统之间通信的含义

1.4 端系统之间的两种通信方式

C/S：


对等连接（P2P）：

1.5 互联网的核心部分

1.6 电路交换与分组交换
　　电路交换：
　　（1）以电路连接为目的的交换方式，通信之前要在通信双方建立一条两方独占的物理通道。
　　（2）电路交换分为建立连接，通信，释放连接。
　　（3）虽然通信线路为通信双方用户专用，数据直达，数据传输延迟小，但是利用率低。
　　分组交换：
　　（1）是以分组为单位进行传输和交换的，它是一种存储——转发交换方式，即将到达交换机的分组先送到存储器暂时存储存储，等到相应的输出电路有空闲时在送出。
　　（2）分组交换不需要为通信双方建立一条专用的通信线路，不存在建立时延，用户可随时发送分组。
　　（3）分组交换只适用于数字信号。



　　综上所述：若传输的数据量大，而且传送时间远大于呼叫时间，采用电路交换较为合适；当端到端的通路有很多段链路组成，采用分组交换合适。从提高整个网络的利用率上看，分组交换优于电路交换。

1.7 计算机网络的性能标准

速率：

带宽：

吞吐量：

时延：

发送时延=数据块长度（bit）/数据率（bit/s）

　　传播时延=链路长度（m）/传播速率(m/s)
　　处理时延=网络结点存储转发处理时间
排队时延=网络结点缓存队列排队时间

2、四种时延产生的位置
在发射器中产生发送时延
　　在链路上产生传播时延
　　在结点中产生处理时延和排队时延
　　3、电路交换
总时延=电路的建立时延+发送时延+传播时延
　　电路交换没有存储转发，并且一直占有线路，所以没有处理时延和排队时延。
分组交换
1.发送时延=报文长度/数据率+结点数（即链路数减一）*单个分组长度/数据率
　　2.传播时延=（分组总数n减一）*链路长度/传播速率+结点数（链路数k减一）*链路长度/传播速率=（n+k-2）*链路长度/传播速率
　　3.排队时延=仅仅需要计算最后一个分组的排队时延即可，前面分组的排队时延不用看
　　4.处理时延=

1.8 电路交换和分组交换的时延比较
　　试在下列条件下比较电路交换和分组交换。
　　要传送的报文共x（bit），从源站到目的站共经过k段链路，每段链路的传播时延为d（s），数据率为C（bit/s）。在电路交换时电路的建立时间为s（s）。在分组交换时分组长度为p（bit），且各结点的排队等待时间可忽略不计。问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？
　　答：对电路交换，当t=s时，链路建立；

当t=s+x/C，发送完最后一bit；
      当t=s+x/C+kd，所有的信息到达目的地。
      （kd-传播时延，x/C发送时延）

　　对分组交换
所以总的延迟= x/C(发送时延)+(k-1)p/C（(k-1)次的储存转发延迟-处理时延）+kd（传播时延）

这个问题是因为当第1个转发节点将第1个分组转发后，这个分组在后续的转发节点转发过程中计算了时延，而后续分组的转发时延和第1个的重叠了，所以只算1个

　　所以当分组交换的时延小于电路交换
　　x/C+(k-1)p/C+kd＜s+x/C+kd时，

(k-1)p/C＜s

1.9 五层网络体系结构和OSI网络体系结构包括哪些层，五层结构中每层的功能是什么？
　　（1）五层网络体系结构：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层
　　（2）OSI网络体系结构：应用层、会话层、表示层、传输层、网络层、数据链路层、物理层
　　（3）各层的主要功能：
　　1）物理层：物理层的任务就是透明地传送比特流。（注意：传递信息的物理媒体，如双绞线、同轴电缆、光缆等，是在物理层的下面，当做第0 层。） 物理层还要确定连接电缆插头的定义及连接法。
　　2）数据链路层：数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧（frame）为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。
　　3）网络层：网络层的任务就是要选择合适的路由，使 发送站的运输层所传下来的分组能够
　　正确无误地按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。
　　4）运输层：运输层的任务是向上一层的进行通信的两个进程之间提供一个可靠的端到端服务，使它们看不见运输层以下的数据通信的细节。
　　5）应用层：应用层直接为用户的应用进程提供服务。
　　应用层：直接为用户进程提供服务，如Web的HTTP，邮件SMTP，文件FTP。
　　运输层**：负责向两个主机中进程之间的通信提供服务**，如TCP，UDP。
　　网络层：
　　3.1 把运输层产生的报文或者数据封装分组进行传送，在TCP/IP体系中，网络层使用IP协议。
　　3.2 选中合适的路由。
　　把IP比作高速公路，TCP就是货车，HTTP是货车载的货物。
2 物理层
2.1 物理层基本概念

2.2 物理层主要任务

2.3 术语

2.4 有关信道的几个基本概念

2.5 常用编码方式

2.6 基本的带通调制方法

2.7 数字信号通过实际的信道

2.8 信噪比
　　S/N

香农公式表明：

2.9 信道复用技术有哪些？
　　（1）频分复用（FDM）：是将信道带宽分为若干个互不重叠的频段，**每路信号各站一个频段。通常听到的调频广播就是FDM的典型代表。
当采用频分复用技术时，所有用户在同样的时间占用不用的带宽资源。
（2）时分复用（TDM）：是利用各路信号的抽样值在时间上互不重叠，从而实现多路信号的同一信道同时传输。**这还是很好理解的。
当采用时分复用时，所有用户再不同的时间占用同样的频带宽度。
（3）码分复用（CDM）：是指每个信道作为编码信道实现位传输（特定脉冲序列）的一种技术。这种编码传输方式通过传输唯一的时间系列短脉冲完成，但在较长的位时间中则采用时间片断替代。每个信道，都有各自的代码，并可以在同一光纤上进行传输以及异步解除复用。

2.10 CDMA

共有4个站进行码分多址通信。4个站的码片序列为

　　A：（－1－1－1＋1＋1－1＋1＋1） B：（－1－1＋1－1＋1＋1＋1－1）
　　C：（－1＋1－1＋1＋1＋1－1－1） D：（－1＋1－1－1－1－1＋1－1）
　　现收到这样的码片序列S：（－1＋1－3＋1－1－3＋1＋1）。问哪个站发送数据了？发送数据的站发送的是0还是1？
S·A=（＋1－1＋3＋1－1＋3＋1＋1）／8=1， A发送1
　　S·B=（＋1－1－3－1－1－3＋1－1）／8=－1， B发送0
　　S·C=（＋1＋1＋3＋1－1－3－1－1）／8=0， C无发送
　　S·D=（＋1＋1＋3－1＋1＋3＋1－1）／8=1， D发送1
　　将收到的码片序列分别和ABCD内积(每个站指定了自己的码片序列)：
　　规格化-内积结果/8 bit
　　若结果为1，表示原站发送比特1 ；-1-源站发送比特0（发送比特0就是发送码片序列的反码）； 0-源站没有发送（正交）
　　解：

S*A/8=1

       S*B/8=-1

       S*C/8=0 

       S*D/8=1

　　所以A，D站发送数据了为1，B站发送数据了为0.

2.11 数字传输系统

2.12 宽带接入技术—FTTx技术
　　光纤到户技术

3 数据链路层
3.1 数据链路层使用的信道
　　(1) 封装成帧
　　(2) 透明传输
(3) 差错控制




3.2 数据链路和帧

协议！

3.3 数字链路层像个数字管道

3.4 三个基本问题

透明传输：




差错检测：

先指定n位冗余码和p M%P 得到R和商Q，R就是冗余码（可补0）。

异或运算，求出FCS

3.5 帧检验序列

加上余数之后再除以P，此时R应该等于0。

3.6 注意

3.7 点对点协议PPP

3.8 局域网的数据链路层

上为物理层，下为数据链路层。
随机接入：插上路由器就能用。
我们只讨论随机接入。

MAC层管理物理设备，统一管理。

3.8 CSMA/CD协议

上图为广播通信方式，随机接入，会发生碰撞。
以太网措施：

（2）以太网不可靠传输：

强化碰撞：