学习内容

计算机网络

计算机网络预备知识

速率

即数据传输率/比特率.
1B(字节)=8bit(位/比特)

带宽

通信线路传送数据的能力
可以传送的最高数据率
路的宽度
带宽a Mb/s代表1us内可以发送a bit的数据.

吞吐量

单位时间通过某个网络的数据量

时延

发送时延

发送分组的第一个bit算起,到发送完分组数据结束

传播时延

信道长度/传播速度

处理时延

检错
找出口

时延带宽积

传播时延*带宽
代表某条链路上面带宽的长度

往返时延RTT

从发送方发送数据开始,到发送方收到接收方的确认,RTT越大,在收到确认前可以发送的数据越多

利用率

利用率过于高,会导致时延高

信道利用率

有数据通过的时间/总时间

网络利用率

信道利用率的加权平均值

分层结构

必要性

需要激活信道,然后判定接收目标的可用性,且要确保差错和意外可以被解决.

基本原则

1.各层之间相互独立
2.每层之间的界面简单清晰,易于理解,相互的交流尽可能少
3.结构上分开,每层用最合适的技术来实现

分层

预备知识

实体

第n层的互动元素

协议/网络协议

为进行网络中对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定
水平

语法

规定传输数据的格式

语义

规定传输要完成的功能

同步

规定各种操作的顺序

接口

上层使用下层服务的入口

服务

下层为相邻上层提供的功能调用
垂直

SDU服务数据单元

真正有含金量的数据

PCI协议控制信息

控制协议操作的信息

PDU协议数据单元

SDU(上一层的PDU)+PCI

OSI参考模型(7层)

物联网淑(输)慧(会)试(示)用
上三层数据处理(资源子网)
下三层数据通信(通信子网),如果只是单纯传输,不需要经历上面的4层

零碎信息

1.在应用层的数据量是最少的,随着层的下沉,数据量越来越大

应用层

所有能和用户交互产生网络流量的程序
文件传输
电子邮件
万维网

表示层

用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式(语法/语义)

功能

数据格式的变换
数据加密与解密
数据压缩与恢复

会话层

向表示层实体,用户进程提供建立连接,并在连接上有序地传输数据.这个就是会话,也是建立同步

功能

建立,管理,终止会话.
使用校验点可使会话在通信失效的时候从校验点/同步点继续恢复通信.实现(大)数据同步.

传输层

负责主机中两个进程的通信,即端到端的通信.传输单位是报文段或用户数据报.
负责端到端的通讯,即不考虑中间的节点.

功能

可靠传输,不可靠传输
差错控制
流量控制
复用:
多个应用层共用一个运输层的服务
分用:
一个运输层的同时服务多个进程,需要使用端口来识别.

网络层

把分组从源端传到目的端,为分组交换网上的不同主机提供通讯服务.网络层传输单位是数据报.

功能

路径选择
流量控制
差错控制
拥塞控制

数据链路层

把网络层传下来的数据报组装成帧,其的传输单位就是帧.

功能

成帧
差错控制帧错+位错
流量控制
访问(接入)控制控制对信道的访问

物理层

在物理媒体上实现比特流的传输,单位是bit
定义接口特性
定义传输模式
单工,半双工,双工
定义传输速率

TCP/IP参考模型(4层)

应用层

传输层

网际层

网络接口层

层的具体认知

物理层

用于解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流,而不是指具体的传输媒体.

确定与传输媒体接口有关的一些特性.定义标准

机械特性,电气特性,功能特性,规程特性

数据通信

过程

信源

发送器

传输系统

接收器

信宿

码元,速率

码元

一个固定时长的信号波形
可以携带多个比特的信息量
可以有多种不同的进制,即有多种不同的离散的状态

速率

指传输的速度
分为码元(调制、符号)与信息
单位为”波特”->1码元/s

失真

影响的因素

正相关

码元传输速率
信号传输距离
噪声干扰

负相关

传输媒体质量

码间串扰

指接收端收到的信号波形失去了码元间清晰界限的现象.

奈氏准则

防止码间串扰
极限码元传输速率:
=2信道带宽 Baud
极限数据传输率:
=2信道宽度log(2)*码元的离散电平种类数

香农定理

带宽有限,有噪声情况下的信息传输速率
在带宽受限,有噪声的情况下,信息传输率有上限.
信噪比(db)
=10 log(10)(S/N)
信道的极限数据传输速率:
=信道带宽log(2)*(1+信噪比)(b/s)

编码与调制

信号

基带信号

将数字信号用1,0两种不同的电压表示,在到数字信道上去传输来自信源的信号,直接表达了要传输的信号本身.

宽带信号

调制基带信号变成模拟信号再到模拟信道上传输.通过调制可以提高频率,来减少衰减.

处理

编码:

数据->数字信号(数字发送器)

非归零编码(高1低0)
归零编码(在每个码元周期内,都要恢复到0)
反向不归零编码(翻转为0,变化为1)
曼彻斯特编码(在每个码元的中间会进行一次跳变来作为时间计数,需要两倍的带宽)
差分曼彻斯特编码(特征与曼彻斯特编码类似,区别是如果为1,那么前半个码元与前一个码元的后帮相同,如果为0反之)
4B/5B编码(了解即可)

数字数据->模拟信号(调制器)

条幅,基本原理,0,1使用不同的模拟信号来组合.
调幅:1有频率,0没有频率
调频:1频率快,0慢
调相:1:正弦波,0:余弦波

2月18日