一.概述
二.物理层
?1.物理层的基本概念
物理层的作用
解决如何在连接各种各种计算机的传输媒体上传输数据比特流。不是指具体的传输媒体。所以物理层要确定与传输媒体接口有关的一些特性。物理层只管这个层次的设备，怎么把数据放到链路上传输，还有规定接口的特性。
物理层规定了哪些特性-P42
1.机械特性
2.电气特性
3.功能特性
4.过程特性
2.数据通信的基础知识
?调制解调器：“猫”。
电脑连接网络有两者方式
1.通过电话线入网，电话线只能传输模拟信号，电脑刚从网卡中发出的信号是数字信号，所以需要有个东西进行转换，这个东西就是调制解调器。
2.利用宽带输入网，没有了“猫”，直接插到电脑上连网。
第一种方式是如何入网的
左边计算机想要给右边计算机发送信息在吗？
这个信息通过网卡发出来的时候会转换为数字信号
这个数字信号就可以表示比特序列，表现成电压的形式就是0V 5V 0V对应着010等
这个比特序列传到“猫”的时候这个信号再转变成模拟信号
这个模拟信号就可以在电话线上传输。
在这个过程中的一些术语
源系统?
信源：信息的来源，也就是发送端的计算机。
发送器：调制解调器。将数字信号转成模拟信号。
传输系统
传输系统：公用电话网。
目的系统
接收器：也就调制解调器。
信宿：信息的归宿，信息的终点。
?信道可以分类
按照传输信号的种类来分，如果传输数字信号就是数字信道，传输模拟信号就是模拟信道。
又可以按照传输介质来分为无线信道（不需要物理上有线的介质，在空中，无线电波中传输）和有线信道（比如光纤，同轴电缆）。
根据信道的数据通信的三种方式
上面的分类主要是在确定某一时刻谁能发送谁能接收的问题。
确定了发送方之后还有两种分类
?传输过程中的出现的概念
码元：一个固定时长的信号。比如这段信号中有4段，每一段就是一个码元。 根据信号的不同，这些码元的种类也不同，这里有两种，也就是离散状态有2个，称为二进制码元，每个码元的时长是固定的，这个时长就是码元宽度，一个码元可以携带多个比特信息，当只有两种码元时，每个码元就只携带了1个比特信息了。
?1个比特位-2种信息-2种码元
2个比特位-4种信息-4种码元
3个比特位-8种信息-8种码元
速率：数据的传输速率，可以用码元传输速率（码元速率，波形速率，调制速率，波特，1波特=1码元/s）和信息传输速率（信息速率，比特率，比特/s）表示。
?传输速率是指数据从主机发送到链路上的速度。传播速率是在链路上传播的速度。
码元个数也可成为脉冲个数或信号变化的次数。
码元传输速率相同，信息传输速率可能不同，因为一个码元中的比特数可能不同。
两个速率之间的关系
1.一个码元携带n比特信息，MBaud的码元传输速率对应比特率为M*n。
2.某个信号的码元有x种状态，则Mbaud的码元传输速率对应的比特率为M*log2^x。（一个比特可以代表两个状态，所以知道状态要求比特肯定要变小，所以用log，这样来记）。
带宽：单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的”最高数据率“，常用来表示网络通信线路所能传输数据的能力。最高数据率也是指的最高数据传输速率。
速率和带宽都是在讲数据在发送的时候的速率，区别在于速率是实际上的，而带宽是理想中的发送速率。
奈氏准则
几个概念
赫兹：信号一秒钟能震动的次数 。
信道带宽：信道能通过的最高频率和最低频率之差就是信道带宽，信号的频率太低不能通过是因为容易受到外界的干扰，太高不能通过是因为震动频率太快，导致接收端区分不出来信号之间的差异。
失真：发送的信号在信道中经过带宽受限，噪声等干扰的，到了接收方信号发生变化。有的失真还可以再识别出来，有的不能。
?影响失真程度的因素
1.码元传输速率：码元传输速率越快失真越严重
2.信道传输距离
3.噪声干扰
4.传输媒体质量
一种失真现象：码间串扰
接收端收到的信号波形失去了码元之间清晰界限的现象。也就是信号震动速度太快了也就是传播速度太快了。导致接收端区分不出来信号之间的区别。
解决码间串扰-奈氏准则
低通的意思是低于最高频率就可以通过。
在奈氏准则下的极限数据传输率
?V是几种码元或码元的离散电平数目。
香农定理
噪声
信噪比
?信道的极限数据传输速率
3.编码与调制
?几个概念
信道
信道上传送的信号
?前面的数字信号就是基带信号，模拟信号就是宽带信号。
比如主播直播时的语音传入计算机变成基带信号后，经过调制再变成宽带信号，人的声音的频率比较低，容易受到干扰，经过调制后，频率变高，不容易受到干扰，再经过解调后，恢复原来的基带信号传入观众电脑中。
什么时候将信号进行转换（调制）？
?区分编码和调制
编码是将数据转换为数字信号的过程，比如0对应低电平，1对应高电平。
调制是将数据转换为模拟信号的过程。
不同的数据转换的利用的工具不同
数字数据比如电脑中的数据，模拟数据比如声音。?
下面详细解释这四种方式
数字数据编码为数字信号
方式?
?
?
?非归零编码
高1低0
编码容易实现，但没有检错功能，且无法判断一个码元的开始与结束，以至于收发双方难以保持同步。假如某个数据某一段有很多0，电平只维持在一个状态的话，就很难区分数据，需要告诉接收端每一个周期是多久才能算出来有多少0。这种方式需要再建立一个信道去传输时钟周期信号。告诉对方多久发一个比特，对方多久接受一个比特。建立这种信道是比较困难的，所以不常用这种编码。
归零编码
信号电平在每一个码元内都要归为0.
反向不归零编码
信号电平翻转表示0，不变表示1.
如果数据全是1，那么电平也全是一样的。所以也不好区分
曼彻斯特编码
?相同时间内传输了两个码元和一个比特，所以码元传输速率是数据传输速率二倍。
差分曼彻斯特编码
4B/5B编码
?数字数据调制成模拟信号
数字调制技术在发送端将数字信号调制为模拟信号，而在接收端将模拟信号还原成数字信号，分别对应于调制解调器的调制和解调过程。
调制的种类
调幅就是不同的比特的信号的幅度不同。
调频是不同的比特的频率不同。
调相是不同比特是的相位不同。
还有调幅+调相结合到一起
?答案是4800b/s
模拟数据编码为数字信号
计算机内部处理的是二进制数据，处理的都是数字音频，所以需要模拟音频通过采样、量化转换成有限个数字表示的离散序列（即实现音频数字化）。
抽样
?
?
量化
编码
?
?每一种信号状态对应着一种码元，要进行码元和比特的转换。
如果有4种电平状态，就用2位比特来表示。
以一个固定的周期进行扫描，扫描后根据电平的大小进行取值，根据取值个数的不同来决定用几个比特来表示。就实现了模拟数据转换为数字信号。
模拟数据调制为模拟信号
将模拟数据转换为模拟信号是为了更好的抗干扰。?
4.物理层传输介质?
?信道是发送端和接收端的逻辑通路。
传输媒体并不是物理层。
物理层是能识别信号的，但传输介质只负责传输，并识别不了。
传输介质的分类
导向型传输介质
?电磁波被导向沿着固体媒介（铜线/光纤）传播
双绞线
双绞线绞合到一起可以减少对相邻导线的电磁干扰。根据右手准则，两根导线产生的电磁波大小相等相互抵消。
同轴电缆
光纤
光纤是传播的光脉冲，而前两种是传播的电脉冲。
非导向型传输介质?
?自由空间，介质可以是空气，真空，海水。
无线电波
信号向所有方向传播，非常简化通信的连接。
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微波
向固定方向传播。
红外线、激光
向固定方向传播。
微波和无线电波不需要转格式。
5.物理层设备
?中继器
诞生的原因
中继器的功能
是再生而不是普通的放大，将数字信号重新整型，然后再还原出来。?
一些规定
中继器两端可以连相同媒体也可以连不同媒体，媒体是指双绞线，同轴电缆等。
中继器两端的网段一定要是同一个协议。（中继器不会存储转发）。
?5是指不能超过五个网段，4是指每个网段内只能最多有4个物理层网络设备可以是中继器或集线器。3是指只有三个网段可以挂接计算机。
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集线器
集线器其实是多端口的中继器
集线器的功能
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