DCN 教程

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网络组件

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计算机网络拓扑

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网络模型

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物理层

DCN - 物理层简介 DCN - 数字传输 DCN - 模拟传输 DCN - 传输介质 DCN - 无线传输 DCN - 传输损伤 DCN - 多路复用 DCN - 网络交换

数据链路层

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网络层

DCN - 网络层简介 DCN - 网络寻址 DCN - 路由 DCN - 互联网 DCN - 网络层协议

传输层

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网络算法

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无线网络

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杂项

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DCN 有用资源

DCN - 快速指南 DCN - 有用资源


物理层简介

OSI 模型中的物理层是什么?

OSI 模型中的物理层起着与实际硬件和信令机制交互的作用。物理层是 OSI 网络模型中唯一真正处理两个不同站点物理连接​​的层。该层定义了硬件设备、电缆、配线、频率、用于表示二进制信号的脉冲等。

物理层为数据链路层提供服务。数据链路层将帧移交给物理层。物理层将它们转换为表示二进制数据的电脉冲。然后通过有线或无线媒体发送二进制数据。

信号

当数据通过物理介质发送时,需要先将其转换为电磁信号。数据本身可以是模拟的,例如人的声音,也可以是数字的,例如磁盘上的文件。模拟和数字数据都可以用数字或模拟信号表示。

  • 数字信号

    数字信号本质上是离散的,表示电压脉冲序列。数字信号用于计算机系统的电路中。

  • 模拟信号

    模拟信号本质上是连续波形式,由连续电磁波表示。

传输损伤

当信号通过介质传播时,它们往往会衰减。这可能有许多原因,如下所示:

  • 衰减

    为了让接收器准确解释数据,信号必须足够强。当信号穿过介质时,它往往会变弱。随着距离的增加,它会失去强度。

  • 散射

    当信号穿过介质时,它往往会扩散和重叠。散射量取决于使用的频率。

  • 延迟失真

    信号以预定义的速度和频率通过介质发送。如果信号速度和频率不匹配,则信号可能会以任意方式到达目的地。在数字媒体中,某些比特比之前发送的比特更早到达是非常关键的。

  • 噪声

    模拟或数字信号中的随机扰动或波动被称为信号噪声,这可能会扭曲所携带的实际信息。噪声可以归为以下类别之一:

    • 热噪声

      热量会搅动介质的电子导体,从而可能在介质中引入噪声。在一定程度内,热噪声是不可避免的。

    • 互调

      当多个频率共享一个介质时,它们的干扰会导致介质中的噪声。如果两个不同的频率共用一个介质,并且其中一个频率强度过大或组件本身无法正常工作,则会发生互调噪声,然后结果频率可能无法按预期传输。

    • 串扰

      当外来信号进入介质时,就会发生这种噪声。这是因为一种介质中的信号会影响第二种介质的信号。

    • 脉冲

      这种噪声是由于不规则的干扰(例如雷电、电流、短路或故障组件)引起的。数字数据最容易受到这种噪声的影响。

传输介质

两个计算机系统之间发送信息的介质称为传输介质。传输介质有两种形式。

  • 导向介质

    所有通信线/电缆都是导向介质,例如 UTP、同轴电缆和光纤。在这种介质中,发送方和接收方直接连接,信息通过它发送(引导)。

  • 非导向介质

    无线或露天空间被称为非导向介质,因为发送方和接收方之间没有连接。信息通过空中传播,包括实际接收者在内的任何人都可以收集信息。

信道容量

信息传输的速度被称为信道容量。我们将其视为数字世界中的数据速率。这取决于许多因素,例如:

  • 带宽:底层媒体的物理限制。

  • 错误率:由于噪音导致信息接收不正确。

  • 编码:用于信令的级别数。

多路复用

多路复用是一种通过单一介质混合和发送多个数据流的技术。该技术需要称为多路复用器 (MUX) 的系统硬件来多路复用数据流并将其发送到介质上,以及解复用器 (DMUX),它从介质中获取信息并分发到不同的目的地。

交换

交换是一种机制,通过该机制,数据/信息从源发送到不直接连接的目的地。网络具有互连设备,它们从直接连接的源接收数据,存储数据,对其进行分析,然后转发到最靠近目的地的下一个互连设备。

交换可分为:

Switching

物理层的功能

  • 它定义了物理设备和接口的物理特性和功能,以便进行传输。它规定了每个设备的引脚数以及每个引脚的用途。
  • 它规定了传输介质和传输比特的信号类型,即电脉冲、光脉冲或无线电信号。
  • 它定义了比特的编码过程,例如,在电信号的情况下,应该用多少伏特来表示 0 比特和 1 比特。
  • 它规定了数据传输速率,即每秒传输的比特数;以及比特的持续时间,即比特的持续时间。
  • 它定义了网络设备的拓扑,即物理布局。
  • 它还规定了传输的方向,即传输是单工模式、半双工模式还是全双工模式。