计算机网络基础(物理层和数据链路层)

简介: 计算机网络知识的学习是非常枯燥乏味的,但是计算机网络是我们编程进阶的基础之一,不求掌握计算机网络的核心知识,了解其基本的概念还是要的。

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计算机网络知识的学习是非常枯燥乏味的,但是计算机网络是我们编程进阶的基础之一,不求掌握计算机网络的核心知识,了解其基本的概念还是要的。

物理层


基本概念

物理层考虑的是怎样才能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。

  • 功能:传输 保证上层传输
  • 物理层是为了解决在各种传输媒体中的0和1问题
  • 物理层的作用正是要尽可能地屏蔽掉这些传输媒体和通信手段的差异,使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异,这样就可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和通信手段是什么
  • 特性:机械特性 电气特性 功能特性 过程特性
  • 机械特性:指明接口所用接线器的性质和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等
  • 电气特性:指明在接口电缆的各条线上出现的电压范围
  • 功能特性:指明某条线上出现的某一电平的电压的意义
  • 过程特性:指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序

物理层下面的传输媒体

  • 作用设备:各种传输媒介(双绞线 光纤 ),主要分为导引型传输媒介 和 非导引型传输媒介
  • 导引型传输媒体:双绞线 同轴电缆 光纤
  • 非导引型传输媒体:。但利用无线电波在自由空间的传播就可较快地实现多种的通信。
  • 双绞线:它是最古老但又是最常用的传输媒体。把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起,然后用规则的方法绞合(twist)起来就构成了双绞线。(电话)
  • 同轴电缆:同轴电缆由内导体铜质芯线(单股实心线或多股绞合线)、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层(也可以是单股的)以及保护塑料外层所组成(图2-7)。
  • 光纤:光纤通信就是利用光导纤维(以下简称为光纤)传递光脉冲来进行通信。有光脉冲相当于1,而没有光脉冲相当于0。
  • 传输损耗小,中继距离长,对远距离传输特别经济。
  • 抗雷电和电磁干扰性能好。这在有大电流脉冲干扰的环境下尤为重要。
  • 无串音干扰,保密性好,也不易被窃听或截取数据。
  • 体积小,重量轻。

信道复用技术

  • 特点:同个链路内允许开辟多条信道来使多个信号进行传递。
  • 分类:频分复用 时分复用 波分复用 码分复用
  • 频分复用:频分复用最简单,其特点如图2-14(a)所示。用户在分配到一定的频带后,在通信过程中自始至终都占用这个频带。可见频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。

数据链路层


  • 链路:就是从一个结点到相邻结点的一段物理线路,而中间没有任何其他交换结点。
  • 数据链路:是指把实现通信协议的硬件和软件加到链路上,就构成了数据链路。
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  • 功能特点:主要功能就是用于两个设备(同一种数据链路节点)间的信息传递。
  • 采用差错检测、差错控制和流量控制等方法,为网络层提供高质量的数据传送服务的
  • 对数据的处理:定界和同步,顺序控制,指对帧的收发顺序的控制
  • 功能:链路管理,帧同步;流量控制,差错控制;数据和控制信息分开;透明传输和寻址(MAC地址);
  • 作用设备:用于扩大网络的设备(网桥或桥接器)
  • 工作流程:
  • 第一阶段:建立数据链路;
  • 第二阶段:帧传输;
  • 第三阶段:释放数据链路;

协议


物理层

  • IEEE 802.1A, IEEE 802.2到IEEE 802(802协议集)

数据链路层

  • Etnernet以太网协议: 数据传输和地址(MAC地址)封装
  • 点对点协议(PPP):PPP协议就是用户计算机和ISP进行通信时所使用的数据链路层协议
  • IEEE 802.3: 通常指以太网,一种网络协议。描述物理层和数据链路层的MAC子层的实现方法,在多种物理媒体上以多种速率采用CSMA/CD访问方式。
  • HDLC(High-level Data Link Control),高级数据链路控制,简称HDLC,是一种面向比特的链路层协议,思科私有协议,现在几乎不用
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