一、物理层接口特性：
概述：
物理层解决的问题是如何在连接各种计算机的传输媒体上传输比特流数据，不具体指某个传输媒体。
主要任务：
确定与传输接口有关的特性（定义标准）
特性：
机械特性：
引脚数目，引线数量，接口形状等
电气特性：
信号的电压范围，阻抗匹配，传输速率，距离限制
功能特性：
某一电平表示何种含义，接口部件的信号线用途
规程特性：
物理线路的工作规程，时序关系
二、两个公式：
香农公式：
适用条件：
存在噪声的情况下
特性：
①信道的带宽或信噪比越大，信息的极限传输速率就越高；
②对一定的信噪比和带宽，信息传输速率的上限就确定了；
③只要信息的传输速率低于上限，就一定有办法可以实现无差错传输；
④一般实际信道能达到的传输速率会比香农公式所求的极限传输速率低不少
奈氏准则：
适用条件：
在理想低通情况下（无噪音，带宽受限）
特性：
①在任何信道，码元传输速率是有限的；
②超过上限，就会出现严重的码间串扰；
③信道的频带越宽，可以承受的码元传输速率越高；
④奈氏准则给出了码元传输速率的限制，但是并没有给出信息传输速率的限制，所以可以采用多元的调制方法，提高信息传输速率
三、调制与编码：
信号的种类：
基带信号：
①来自信源，没有调制的信号；
②直接表达了传输的信息的信号；
③基带传输：将数字信号直接用两种不同的电压表示0和1，再送到数字信道上传输
宽带信号：
①经过调制的信号：将基带信号进行载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道上传输
②宽带传输：将基带信号进行调整后形成频分复用模拟信号，再传送到模拟信道上传输
数据的处理：
编码：数据 => 数字信号
调制：数据 => 模拟信号
通过数字发送器：数字数据 => 数字信号
通过调制器：数字数据 => 模拟信号
通过PCM编码器：模拟数据 => 数字信号
通过放大调制器：模拟数据 => 模拟信号
数字数据编码为数字信号：
非归零编码：
曼彻斯特编码：
①以太网的编码方式；
②自带同步时钟信号；
③所占频带宽度是原始基带宽度的两倍
差分曼彻斯特编码：
①自带同步时钟信号；
②抗干扰于曼彻斯特编码
归零编码：
反向不归零编码：
4B/5B编码：
编码效率为80%
数字数据调制为模拟信号：
调幅；
调频；
调相；
QAM（调幅 + 调相）
模拟信号编码为数字信号：
脉冲编码调制（PCM）
步骤：
①抽样：采样频率大于信号最高频率的2倍
②量化
③编码
四、通信基础：
典型数据通信模型：
①源系统；
②传输系统；
③目的系统
相关术语：
数据
信号：数据在传输过程中的存在形式
种类：数字信号，离散信号
信源
信道：
①按传输信号：模拟信道，数字信道
②按传输介质：无线信道，有线信道
信宿
通信方式：
①单工通信 / 单向通信；
②半双工通信 / 双向交替通信（需要两条信道）；
③双工通信 / 双向同时通信
传输方式：
串行与并行：
串行传输：将一个8位的二进制数字由低到高依次传输
特点：速度慢，费用低，适合远距离传输
并行传输：将一个8位的二进制数同时通过8条信道发生
特点：速度快，费用高，适合近距离传输（如计算机内部）
同步与异步：
同步传输模式（区块传输）：
数据的传送以一个数据块为单位；
在传输时，需要先发出一个或多个同步字符，在发出整批数据（在接收方知道的情况下）
异步传输方式：
将比特分成小组进行传送，小组可以是8位的一个字符或者更长；
发送方可以在任何时刻发送这些比特组，儿接收方不知道会在什么时候到达（不会发出同步字符）
传输时加一个起始字符和一个终止字符
码元
带宽：
模拟信号：信号最高频和最低频的差值
单位：赫兹
数字信号：单位时间内某一点到另一点所能达到的“最高数据率”
单位：比特每秒
失真：
影响失真程度的因素：
①码元传输速率
②信号传输距离
③噪声干扰
④传输媒体质量
码间串扰：频率过高，码元过小就会出现
数字通信系统数据传输速率的两种表示方法：
码元传输速率
信息传输速率
五、数据交换方式：
电路交换：
一、概念：
有一条切实存在的专用物理连接线路连接，在数据传输结束之前，一直保持。
二、电路交换的三个阶段：
①连接建立阶段：呼叫/电路建立 得到对方应答后进行建立；
②通信阶段：数据传输；
③释放连接：拆除电路
三、特点：
1.优点：
①传输时延小；
②数据顺序传输，无失序问题；
③实时性强，一旦建立物理通路，便可实时通信（适用于交互式类会话通信）；
④全双工通信，没有冲突，通信双方有不同信道；
⑤适用于模拟信号和数字信号；
⑥控制简单，电路的交换设备及控制简单
2.缺点：
①建立连接时间长；
②线路独占，即时通信线路空闲，也不能供其他用户使用，信道使用效率低；
③灵活性差，双方连接通路中任何一点出了故障，必须重新拨号建立连接，不适应突发性通信；
④无数据处理能力，难以平滑数据量；
⑤电路交换时，数据直达，不同类型，不同规格，不同速率的终端很难相互进行通信；
⑥无法发现与纠正传输差错，难以在通信过程中进行差错控制
存储转发交换方式：
报文交换：
优点：
①无需建立连接，无建立连接时延（电路交换有），用户可以随时发送报文；
②动态分配线路，动态选择报文通过的最佳路径，可以平滑通信量（电路交换不行）；
③提高线路可靠性，某条传输路径发生故障，可重新选择另一条路径传输（电路交换不行）；
④提高线路利用率，通信双方在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通道，多个报文可共享信道；
⑤提供多目标服务：一个报文可以传输到多个目的地址（电路交换不行）
⑥在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配，甚至收发双方可以不同时处于可用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间进行通信（电路交换不行）
缺点：
①实时性差，不适合传送实时或交互式业务（电路交换可以），数据进入交换节点后要经历存储转发过程，从而引起转发时延（电路交换没有）；
②只适用于数字信号（电路交换可以模拟信号）；
③报文长度没有限制，所以每个中间结点需要完整地接收传来的整个报文，当输出路线不空闲时，还可能存储几个完整的报文等待转发，要求网络中每个结点有较大的缓冲区（为了降低成本，减少节点的缓冲存储容量，有时要把等待转发的报文存储在磁盘上，进一步增加了传送时延）；
分组交换：
一、限制了数据单位长度，一般为128B
二、特点：
优点：
①线路利用率高，多个分组可以共享信道；
②简化了存储管理，因为分组长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，在交换节点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比较容易；
③加速传输，后一个分组的存储和前一个分组的转发并行操作：传输一个分组比一份报文所需缓冲区小，减少等待时间；
④减少出错和重发几率，提高可靠性，减少传输时延；
⑤分组短小，适用于计算机之间突发的通信
⑥无建立时延，无需为通信双方预先建立一条专用通路，用户可随时转发分组
缺点：
①仍然存在存储转发时延，而且结点的交换机需要更强的处理能力；
②每个分组都要增加控制信息，一定程度上降低了通行效率，增加了处理时间；
③当分组交换采用数据报服务时，可能出现失序、丢失或重复分组，分组达到目的节点时，要对分组编号进行排序等工作，增加了麻烦（若采用虚电路服务，则无失序问题，但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程）；
三、数据报与虚电路比较
连接的建立：
数据报：不要
虚电路：必须有
目的地址：
数据报：每个分组都要有完整的目的地址
虚电路：仅在建立连接阶段使用，之后每个分组使用长度较短的虚电路号
路由选择：
数据报：每个分组独立进行；路由选择和转发
虚电路：属于同一条虚电路的分组按照统一路由转发
分组顺序：
数据报：不保证分组有序到达
虚电路：保证分组有序到达
可靠性：
数据报：不保证可靠通信，可靠性由用户主机来保证
虚电路：可靠性由网络保证
对网络故障的适应性：
数据报：出故障的节点丢失分组，其他分组路径选择发生变化，可正常传输
虚电路：所有经过故障节点的虚电路均不能正常工作
差错处理和流量控制：
数据报：由用户主机进行流量控制，不保证数据包的可靠性
虚电路：可由分组交换网负责，也可以由用户主机负责