网络七层模型
从传输层往上(包括传输层)是端对端的,剩余三层是点对点的。
端对端的主体是计算机,点对点的主体是计算机+路由设备等。 七层模型中,第一层指的是物理层。层级越低,携带的信息越多,即封装的过程。
- 应用层:和用户交互的程序
FTP/HTTP协议
- 表示层:数据格式的变换/数据的加密、解密(SSL层)
ASCII
- 会话层:建立同步(即保持信息的有序)
- 传输层:可靠传输、流量控制、建立连接。
TCP/UDP
- 网络层:路由选择、流量控制、差错控制、拥塞控制
- 数据链路层: 差错控制、流量控制、信道访问控制
- 物理层:比特传输。
数据通信
数据通信中实际传输的不是信息,而是信号。
可以通过调制,让一个模拟信号的码元携带更多比特。
信号:由一个个码元组成(即波形),有几种码元就是几进制码元
信息:由一个个比特组成(即010101010101符号序列)
码元转化为比特:1位4进制码元信号=2位比特信息(1位码元携带2比特信息量);1位8进制码元信号=3位比特信息。
速率/数据率既可以指信号的传递速率,也可以指信息的传递速率。
码元传递速率=波形速率=调制速率=符号速率:一秒内传递了几个码元(Baud)
信息传递速率=比特率:一秒内传递了几个比特(b/s)
码元传输速率上限(奈氏准则)
码元传输速率: ** 2W Baud**
可以算得 信息传输速率:2W × log2V(V是码元的进制)或者2W × n(n是一个码元携带的信息量
W是信道的带宽,单位是Hz
带宽:能通过最高频率信号和最低频率信号之差
比如小于300Hz的信号因为能量过弱,在信道中又有衰减,无法传输;大于3300Hz的信号因为码间串扰,接受端无法区分一个个码元的界限。这时带宽就是3000Hz
信息传输速率上限(香农定理)
信息传输速率: ** Wlog2(1+信噪比)**
信噪比:S/N(信号功率/噪声功率 无单位)
如果信噪比是30dB,S/N是10的3次方,40dB,S/N是10的4次方。
码元传输速率收到带宽的限制,理论上,只要通过调制技术,让一个码元携带更多比特的信息,信息传输速率是无限的。
但是受到信道中噪声的影响,信号传输会有失真。一个码元携带的信息越多,越容易产生差错。(失真是必然的,但只要不严重,就不会有差错。)
编码和调制
编码是将数据处理成离散的数字信号,调制是讲数据处理成连续的模拟信号。
编码
- 非归零编码:码元高1低0。难以保持同步。
- 归零编码:每一个码元的前半部分是高1低0,后半部分都是0。
稍微可以区分每一个码元的开始和结束。
- 反向不归零编码:码元开始前的瞬间,不翻转表示1,翻转表示0
- 曼彻斯特编码:每一个码元前高后低是1,前低后高是0。
可以保持同步,区别每一个码元
- 差分曼彻斯特编码:前半部分保持为1,前半部分翻转为0
抗干扰能力更强
调制
分为调频、调幅、调相
数据交换
直通式交换
- 电路交换
存储转发式交换
报文交换
分组交换
又分为数据报交换和虚电路交换
电路交换
面向连接(建立连接->通信->释放连接)
报文交换
无连接
分组交换
数据报方式式无连接的,虚电路有连接
关于网络/网段/冲突域/广播域
冲突域:一个时间点下,一个冲突与内只能有一台设备发送数据
广播域:一个广播域发送的广播数据帧广播域内的设备都能收到
一个冲突域是一个网段,一个广播域是一个网络
一个路由器下面有多个广播域(一个交换机下面是一个广播域)
一个交换机下面有多个冲突域(一个集线器下面是一个冲突域)