大家好，我是秋意临。

为了应付下学期的计网期末考试，因此5天在B站学习的计算机网络，在这里自己理解一遍以及梳理成博客供大家参考学习。

在这里特别感谢B站UP主湖科大教书匠，地址我写在了最后，感兴趣直达。

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一、物理层

1.1、物理层的基本概念

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。

物理层协议主要任务：

• 机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置。
• 电气特性：指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围及阻抗匹配。
• 功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
• 过程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。

1.2、数据通信的基本知识

这个例子是：两台PC经过普通电话机的连线，再经过公用电话网进行通信。

一个数据通信系统可以划分为三个部分：源系统（或发送端）、传输系统（或传输网络）、目的系统（接收端）

源系统包含两部分：

• 源点：源点设备产生要传输的数据，如，从PC的键盘输入汉字，PC产生输出的比特流，这就是源点也称为源站或信源。
• 发送器：源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能狗再传输系统中传输。典型的发送器就是调制器。现在很多PC中内置调制解调器。

目的系统包含两个部分：

• 接收器：接收传输系统传送过来的数据，并把它转换为目的设备能处理的信息。典型的接收器就是解调器，还原出源点产生的数字比特流。
• 终点：终点设备接收 接收器传来的数字比特流，然后进行信息输出，如，把汉字再PC屏幕上显示出来。终点又称为目的站或信宿。

在源系统和目的系统之间的传输系统可以是简单的传输线路，也可以是复杂的网络系统。

通信的目的是：传送消息，例如，语言、文字、图像等。数据是运送消息的实体，信号是数据的电气或电磁表现。

信号可分为两类：（根据信号中代表消息的参数的取值方式不同）

• 模拟信号 或 连续信号：消息的参数的取值是连续的，例如，正弦波。
• 数字信号 或 离散信号：消息的参数的取值是离散的，例如，矩形波。

编码与调制

要利用信道传输数据，必须将数据转换为能在传输媒体上传送的信号。

信道可以分为两类：

• 模拟信道：传送模拟信号
• 数字信道：传送数字信号

编码：将数字数据转换为数字信号的过程

调制：将数字数据转换为模拟信号的过程

编码

数字信号的常用编码方式

不归零制：正电平代表1，负电平代表0。

归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0。

曼彻斯特编码：为周期中心的上跳变代表0，下跳变代表1（0代表从低到高，1代表从高到低）。

非曼彻斯特编码：每一位的中心处都有跳变。波形图1代表没有跳变（也就是说上一个波形图在高现在继续在高开始，上一波形图在低继续在低开始），开始画0代表有跳变（也就是说上一个波形图在高位现在必须改在低开始，上一波形图在高位必须改在从低开始）。

注意：第一个是0的从低到高，第一个是1的从高到低（差分曼彻斯特编码）

调制

矩形脉冲波的数字信号包含从直流开始的低频分量，称为基带信号（基本频带信号），在数字信道上直接传输基带信号的方法称为基带传输。

基带信号往往包含较多的低频成分，甚至直流成分，而许多模拟信道仅能通过某一频率范围的信号，不能直接传输这种基带信号，因此必须对基带信号进行调制，使它能够在模拟信道中传输。

在很多情况下，需要使用载波进行调制，把基带信号的频率范围搬移到较高的频段以便其在信道中传输，这种传输方法称为频带传输。经过载波调制后的信号称为频带信号或带通信号，而使用载波的调制称为带通调制。

三种带通调制方法：

调幅：载波的振幅随基带数字信号而改变。例如，0和1分别对应于无载波输出和有载波输出。

调频：载波的频率随基带数字信号而改变。例如，0和1分别对应于频率f1和频率f2。

调相：载波的初始相位随基带数字信号而改变。例如，0和1分别对应于相位0°和相位180°。

在数字通信中，调幅、调频、调相 相应的称为幅移键控、频移键控、相移键控。 实现调制和解调功能的设备称为调制解调器。