物理层计网

前言

试图用最简练的语言概括计算机网络物理层这一章节的笔记，麻烦看官老爷点赞关注支持一下动力猿吧！

一、物理层的基本概念

1.物理层所要解决的问题

物理层考虑的是怎样在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流。
物理层为数据链路层屏蔽了各种传输媒体的差异，使数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体是什么。

2.物理层协议的主要任务

二、物理层下面的传输媒体

1.导引型传输媒体

导引型传输媒体通过可见的导引物理介质传输数据信息。

（1）同轴电缆

（2）双绞线

（3）光纤

多模光纤：存在许多条不同角度入射的光线在一条光纤中全反射传输。
单模光纤：光纤的直径减小到只有一个光的波长，则光纤就像一根波导那样使光线一直向前传播而不会产生反射。

（4）电力线

2.非导引型传输媒体

非导引型传输媒体利用电磁波在自由空间的传播来传送数据信息。

（1）无线电波

（2）微波

（3）红外线

（4）可见光

三、传输方式

1.串行传输和并行传输

串行传输指发送端和接收端之间只有一条传输线路，一次发送一个比特。
并行传输是指发送端和接收端之间有n条传输线路，一次发送n个比特。

2.同步传输和异步传输

在同步传输中，比特一个接着一个传输，中间没有间隔，各比特持续时长相等，因为数据之间没有间隙，需要收发双方时钟同步，以便发送方知道新字节的开始位置。

在异步传输中，数据以字节为单位进行传输，字节之间的间隔不固定，但每个字节内比特的持续时长是相等的。换句话说，字节之间是异步的，但比特之间仍是同步的。需要给每个字节添加起始位和结束位，以便接收端的接收。

3.单工、半双工、全双工传输

四、编码与调制

1.数据通信中的常用术语

计算机只能处理二进制数据比特0和1.，计算机中的网卡将比特0和比特1变换成相应的电信号发送到网线，即信号是数据的电磁表现。

由信源发出的电信号称为基带信号，基带信号又可分为数字基带信号（如CPU和内存之间传输的信号）和模拟基带信号（如麦克风收到声音后产生的音频信号）。

信号需要在信道中进行传输，信道可分为数字信道和模拟信道。

将数字信号或模拟信号转换为数字信号在数字信道中传输，称为编码。

将数字信号或模拟信号转换为模拟信号在模拟信道中传输，称为调制。

2.编码

3.调制

频率和相位是紧密相关的 ，频率就是相位随时间的变化率。所以一次只能调制频率和相位中的一个。但是相位和振幅没有关系，可以结合起来一起调制。

怎样把两个属性混合起来用于调制呢？方式如下，一共调制出16种码元，每种码元可以对应表示4个比特。

那么我们可以给这16种码元任意编码吗？答案是不可以。因为传输过程中可能导致失真，导致码元在星座图中不能准确落在16个码元位置之中，此时我们只能按最近的位置来估计。如果相邻两个码元的编码区别很大（比如0000和1111），那么解调后就会有很多错位。

4.码元

五、信道的极限容量

1.造成信号失真的因素

2.奈氏准则

3.香农公式

4.奈氏准则和香农公式的意义

总结

物理层是五层体系结构中最容易学习的一层，不涉及复杂的计算或协议，我们只需要理解并记住上面的主要内容。