計算機網絡學習筆記——實體層（1）

綜合OSI和TCP/IP體系結構的優點，在學習計算機網絡的原理時往往采用五層協定：即實體層、資料鍊路層、網絡層、運輸層、應用層。

1、實體層的基本概念

實體層的作用正是要盡可能的屏蔽掉不同計算機中的傳輸媒體和通信手段的差異，使實體層上面的資料鍊路層感覺不到這些差異。

可以将實體層的主要任務描述為确定與傳輸媒體的接口有關的一些特性，即：

• 機械特性：指明接口所用接線器的形狀和尺寸，引腳數目和排列，固定和鎖定裝置等等。平時常見的各種規格的接插件都有嚴格的标準化的規定
• 電氣特性：指明在接口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：指明對于不同功能的各種可能事件的出現順序

2、資料通信的基本知識 一個資料通信系統可劃分為三大部分：源系統（發送方）、傳輸系統（或傳輸網絡）和目的系統（接收方）。

源系統一般包括： 源點（源點裝置産生要傳輸的資料）、 發送器（典型的發送器是調制器，源點生成的數字比特流要經過發送器編碼後才能在傳輸系統中進行傳輸） 目的系統一般包括： 接收器（典型的接收器是解調器，它把傳輸系統傳過來的信号轉換為能夠被目的裝置處理的資訊）、 終點（從接收器擷取傳送過來的數字比特流）

根據信号中代表消息的參數的取值方式不同，信号可分為兩大類：

• 模拟信号（或連續信号）
• 數字信号（或離散信号）

3、有關信道的幾個基本概念 信道一般都是用來向某一個方向傳送資訊的媒體。

3.1、通信雙方資訊互動的方式：

• 單向通信（單工通信），無線電廣播、有線電廣播、電視廣播就是這種方式
• 雙向交替通道（半雙工通信），通信雙方都可以發送或接收資訊，但不能同時發送或接收資訊
• 雙向同時通信（全雙工通信），通信的雙發可以同時發送或接受資訊

3.2.信道的最高碼元傳輸速率 在任何信道中，碼元傳輸的速率是有上限的，傳輸速率超過此上限，就會出現嚴重的碼間串擾的問題，使接收端對碼元的識别成為不可能。 從概念上講，限制碼元在信道上的傳輸速率的因素有兩個：

• 信道的帶寬W：理想低通信道上的極限傳輸速率V1=2*W，理想帶通信道的極限傳輸速率是V2=W波特（波特是碼元的速率機關，波特*一個碼元包含的位數=波特率（b/s)，奈奎斯特準則）
• 信噪比S/N：信道的極限資訊傳輸速率C=Wlog2(1+S/N)(香農公式）

信道的帶寬或信噪比越大，資訊的極限傳輸速率就越高。隻要資訊的傳輸速率低于信道的極限傳輸速率，就一定可以找到某種辦法來實作無差錯的傳輸。

4、實體層下面的傳輸媒介

傳輸媒介也叫做傳輸媒體或傳輸媒體，它就是資料傳輸系統中在發送器和接收器之間的實體通路。

傳輸媒體可分為兩大類：

• 導引型傳輸媒體：電磁波被導引沿着固體媒體傳播
• 非導引型傳輸媒體：在自由空間中電磁波的傳播，常稱為無線傳輸

導引型傳輸媒體：

• 雙絞線：屏蔽雙絞線STP(Shielded Twisted Pair)，無屏蔽雙絞線UTP。衰減随着頻率的升高而增大，使用更粗的導線可以降低衰減，但是增加了導線的價格和重量
• 同軸電纜：由于外導體屏蔽層的作用，同軸電纜既有很好的抗幹擾性，被廣泛用于傳輸較高速率的資料
• 光纜：這個光纖通信系統的傳輸帶寬遠遠大于目前其他各種傳輸媒體的帶寬。分成單模光纖和多模光纖

非導引型傳輸媒體：

• 無線傳輸：無線電、微波、紅外線以及可見光
• 地面微波接力通信
• 衛星通信