[网络协议]【CN101】计算机网络笔记2 —— Layer 1 技术

笔者：YY同学

生命不息，代码不止。好玩的项目尽在GitHub

Layer 1 功能

L1 负责将数据转化成 bit 信号使得其可以在物理媒介中进行传输。L1 可以接受 L2 的 frame 并将其编码为 bit 信号，也可以将 bit 信号解码为 frame 发送给 L2，信号的种类可以是电信号（载体为铜导线）、光脉冲信号（载体为光纤）或者无线微波信号（载体为无线网络）。

Layer 1 标准及组织

• International Organization for Standardization (ISO)
• Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)
• American National Standards Institute (ANSI)
• International Telecommunication Union (ITU)
• Electronics Industry Alliance/Telecommunications Industry Association (EIA/TIA)
• Federal Communication Commission (FCC)

基带信号（Baseband Signal）和宽带信号（Broadband Signal）

• 基带信号：有数字基带信号和模拟基带信号，可以是多个信号的叠加态，用整个带宽作为传播媒介，数据信号可以直接传输，代表有以太网。
• 宽带信号：数据信号无法直接传输，需要通过模拟信号携带传输，代表有广播和有线电视。
  

基带信号编码（Baseband Encoding）

编码是指将高低频信号变为 bit 信号，使得其可在 L1 中传播。

• 频级导向（Level driven）：按照高低频进行编码。

  • Transistor-Transistor Logic（TTL）：高频 5V，低频 0V。
  • Non-Return to Zero-Level（NRZ-L）：高频 1，低频 0。
  • Non-Return to Zero-Mark（NRZ-M）：高频改变，低频不变。
    

• 边沿导向（Edge driven）：按照间隔分，通过边沿上升下降进行编码。

  • Manchester（Tx+）：上升沿 1，下降沿 0。
  • Manchester（Tx-）：下降沿 1，上升沿 0。
  • Differential Manchester：与上一个间隔不同为 1，与上一个间隔相同为 0。
    

• Multi-Level Threshold-3（MLT3）
  

宽带信号调制（Boardband Modulation）

调制是指将模拟信号变为载波信号（carrier wave），载波是一种电子波，可以在交互媒介中传播。载波调制一般从三个方面改变原波：

• Amplitude Modulation（AM）：改变振幅。
• Frequency Modulation（FM）：改变频率。
• Phase Modulation（PM）：改变相位。
  

同步（Synchronous）和异步（Asynchronous）

网络连线（Cabling）

• 常用连线：无壳双绞线（Unshielded Twisted Pair，UTP），DCE-DTE 系列线（这是一种线但有两头，一头 DCE，一头 DTE），光纤线（Fiber），无线（Wireless）。
• LAN 连接方式：
  • 直连（straight-through cable）：连接 L3 两侧层级（一个比 L3 高，一个比 L3 低）的两个设备，例如 Hub 和 Router，Switch 和 PC。
  • 交叉相连（crossover cable）：连接 L3 同侧层级（两个都比 L3 高，或者两个都比 L3 低）的两个设备，例如 Hub 和 Hub，PC 和 PC，Hub 和 Switch。
  • 翻转电缆（rollover cables）：一般连接 PC 和控制台（通过 RJ-45 连接）。
• WAN 连接方式：
  • DCE端（data circuitterminating equipment）：连接服务供应商端，如果两端都是服务供应商，则连接本地路由器（例如中国 Router 和美国 Router 相连，DCE 连接中国 Router）。
  • DTE端（data terminal equipment）：连接用户端，如果两端都是服务供应商，则连接远程路由器（例如中国 Router 和美国 Router 相连，DTE 连接美国 Router）。