computer networks outline (1)

传输技术

广播式方式

广播系统往往提供将一个数据包发送给所有的目标机器的可能性，只要在地址字段中使用一个特殊编码，如果被传输的数据包带有这样的地址编码，那么网络中的每一台机器都将会接收该包并对其进行处理。这种传输模式称为广播。

点-点方式

将一对单独的机器连接起来，点-点传输只有一个发送方和一个接收方，有的时候也称为单播。

LAN

拓扑结构

每台计算机都有一个无线的调制解调器和一个天线，用来与其他计算机通信。每台计算机与安装在天花板上的一个设备通信，这个设备被称为接入点、无线路由器或者基站。
许多有限局域网的拓扑结构是以点到点链路为基础的。每台计算机按照以太网协议规定的方式运行，通过一条点到点链路链接到一个盒子，这个盒子称为交换机。一个交换机有多个端口，每个端口连接一台计算机。
交换机的工作是中继与之连接的计算机之间的数据包，根据每个数据包中的地址来确定这个数据包要发送给哪台计算机。

协议层次结构

协议是指通信双方就如何进行通信的一种约定。每一层都将数据和控制信息传递给他的下一层，一直传递到最底层。第一层下面是物理介质，通过它进行实际的通信。

服务原语实现面向连接服务

原语 含义 LISTEN 阻塞操作，等待入境连接请求 CONNECT 与等待中的对等实体建立连接 ACCEPT 接受来自对等实体的入境连接请求 RECEIVE 阻塞操作，等待入境报文 SEND 给对等实体发送给一个报文 DISCONNECT 终止一个链接

TCP/IP参考模型

互联网层：

将整个网络体系结构贯穿在一起的关键层，允许主机将数据包注入到任何网络，并且让这些数据包独立的到达接收方。

传输层：

允许源主机和目标主机上的对等实体进行对话，他定义了两个端到端的传输协议。第一个是传输控制协议TCP可靠面向连接，第二个是用户数据报协议UDP不可靠无连接。

OSI参考模型

层数 名称 功能 1 物理层 关注在一条通信信道上传输原始的比特 2 数据链路层 主要任务是将一个原始的传输设施转变成一条没有漏检传输错误的线路 3 网络层 控制子网运行 4 传输层 接受来自上一层的数据，必要时把这些数据分割成较小的单元，然后传递给网络层并确保正确 5 会话层 允许不同机器上的用户建立会话 6 表示层 传递信息的语法和语义 7 应用层 包含了用户通常需要的各种各样的协议

信道最大数据速率

第一个公式是 尼奎斯特定理：

最大数据速率= 2B log₂V(比特/秒)

其中B是宽带，V是离散等级。
举个例子，无噪声的3kHz信道不可能以超过6000bps的速率传输二进制（即只有两级的）信号。

第二个公式是 香农定理：

最大比特率=B log₂(1+S/N)

其中S/N是信噪比，10的信噪比为10分贝，100的信噪比为20分贝，1000的信噪比为30分贝，以此类推，B还是带宽。

通信物理介质

磁介质

磁介质，将数据从一台机器传输到另一台机器的最常见办法是将数据写到磁带或其他可擦写介质上。

双绞线

双绞线有两根相互绝缘的铜线组成，当两根线绞在一起后，不同电线产生的干扰波会相互抵消，显著降低电线辐射。双绞线可以分成几大类。部署在许多办公大楼内的称为5类线。5类双绞线由两根绝缘导线轻轻地扭在一起，4对这样的双绞线被套在一个塑料保护套内。

全双工

双向同时使用的链路称为全双工

半双工

双线使用但一次只能使用一个方向的链路成为半双工

单工链路

只允许一个方向上传输的链路则称为单工链路

同轴电缆

75Ω的同轴电缆用于模拟传输和有线电视传输

光纤

光纤也属于通信物理介质，但是内容较多，于是分开单列

构成

光纤传输系统由三个关键部分构成：光源、传输介质（超薄玻璃纤维）和探测器

分类

许多不同的光束以不同的角度来回反射着在光纤中向前传播，一根具有这种特性的光纤成为多模光纤。如果光纤的直径减小到只有几个光波波长大小的时候，则光纤就如同一个波导，光只能按照直线传播而不会反射，由此形成了单模光纤。

光缆

中间是玻璃芯，光脉冲通过它传播。在多模光纤中，玻璃芯的直径是50微米，相当于一根大头发丝的粗细。在单模光纤中，玻璃芯的直径为8~10微米。

数字调制

基带传输

信号的传输占有传输介质上从零到最大值之间的全部频率，而最大频率则取决于信令速率。

不归零

存在就用1表示，不存在就用0表示。

不归零逆转

1定义为有信号跳变，0定义为信号无转变。

曼彻斯特

在一个区间内，从低到高的跳变表示逻辑0，从高到低的跳变表示逻辑1。

4B/5B

按照一张固定的表，将每4个比特映射成一个5比特的格式。

通带传输

信号占据了以载波信号频率为中心的一段频带。

载波三要素

数字调制可借助通带传输完成，即针对通带内的载波信号进行调节或调制。我们可以 调制载波信号的振幅、频率或相位。

多路复用技术

频分复用

利用通带传输的优势使多个用户共享一个信道。它将频谱分成几个频段，每个用户完全拥有其中的一个频段来发送自己的信号。

时分多路复用

用户以循环的方式轮流工作，每个用户周期性的获得每个完整带宽非常短的一段时间

码分多址CDMA

CDMA允许每个站利用整个频段发送信号，而且没有任何时间限制。但在CDMA中，每个站会分配到一段码片序列，比如A站分配到序列（-1-1-1+1+1-1+1+1）（序列不一定为8位）如果A站发送的为码片本身则表示他发送了比特1，如果发送的序列符号都为反（-1变+1，+1变 -1），则表示他发送了一个-1。在站点S收到其他站（包括A站）传来的码片序列后，进行相加计算，将结果与A站的原码片进行正交（S站码片与A站码片各个位相乘后相加再除以序列位数8位）得到的结果即为A站传输的比特。

电话系统的组成

交换局

为每个电话客户拉一条通到家里的电话线，聚集在交换局里。电话呼叫在这里从一条中继线被接入到另一条中继线中。

干线/中继线

连接交换局的数字光纤

本地回路

进入家庭和公司的模拟双绞线

交换

电路交换

电路交换是在通信之前，在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通道，时延小，通路一直到结束才被取消，利用率低。

报文交换

以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、原地址等信息。不需要建立专用通信线路，用户随时发送，但延时大，可能顺序出错。

分组交换

仍采用储存转发方式，将报文分割成若干个组，将这些组逐个发送出去。加速了传输，减少出错几率，仍存在时延，每组加入很多附加信息，增大信息量，降低了通信效率，可能失序。

脉冲编码调制PCM

PCM处理数字信号的三个步骤为：抽样，量化，编码。

异步传输方式

在异步传输方式中，每传送一个字符（7或8位）都要在每个字符码前加1个起始位，以表示字符代码的开始；在字符代码和效验码后面加1或2个停止位，表示字符结束。接收方根据起始位和停止位来判断一个新字符的开始和结束，从而起到通信双方的同步作用。