数据通信基础与物理层
总结osi七层参考模型各层的功能和特点doc
总结osi七层参考模型各层的功能和特点docOSI七层参考模型是一种计算机网络协议，它用于将网络通信分成七个层次。
每个层次都有其特定的功能，在网络通信过程中扮演不同的角色。
1.物理层（Physical Layer）:物理层是网络通信中基础性的层次，其主要功能是通过物理介质传输数据。
在网络通信中，物理层可以处理传输介质的特性，包括电压、传输速率、光信号等等，以及数据传输前后的物理连接和拆卸。
物理层所使用的协议和标准主要涉及到以太网、无线电、红外等等。
2. 数据链路层（Data Link Layer）：数据链路层主要负责传输数据的可靠性和正确性。
它将原始数据转换为数据帧，并进行差错校验、流量控制和路由管理。
其主要功能是将传输介质的物理性质抽象为统一的逻辑。
数据链路层的协议包括了以太网、令牌环、帧中继等等。
3. 网络层（Network Layer）：网络层主要负责数据的路由和转发，它将数据从通信协议的内部来源传输到目标地址。
网络层主要通过IP地址和MAC地址来确定数据包的路径和传输方式。
网络层协议包括了IP、ICMP、IGMP等等。
传输层主要负责电脑之间传输数据。
它在端到端通信时，确保数据传输的可靠性、完整性和正确性。
此外，传输层还负责流量控制、错误纠正和数据复制的功能。
传输层协议包括了TCP、UDP等等。
会话层提供了一系列数据传输的控制和管理。
其主要功能是创建、管理和维护电脑之间的会话和连接状态。
在会话过程中，会话层可以控制数据流的方向、数据分组的大小以及协调多个线程之间数据的交换。
会话层协议包括了NFS、SQL等等。
表示层负责数据表示和编码。
它将数据转换为可读的格式，并将其编码为特定的协议，以在不同计算机之间传输。
表示层还负责加密和解密数据，并通过压缩和解压缩技术来减少网络流量。
表示层协议包括了JPEG、MPEG等等。
应用层是最高级别的层次，其主要功能是提供电脑之间应用程序的交互。
应用层主要提供了可视化的用户界面和输入输出设备，允许用户和应用程序之间进行交互操作。
计算机网络-物理层知识点整理
计算机网络-物理层知识点整理●2.1 物理层的基本概念●物理层考虑的是在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体●物理层的作用是尽可能地屏蔽掉不同传输媒体和通信手段的差异●用于物理层的协议也常称为物理层规程(procedure)●物理层的主要任务是确定与传输媒体的接口的一些特性●机械特性●指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等●电气特性●指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围●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●2.2 数据通信的基础知识 #重点●2.2.1 数据通信系统的模型一个数据通信系统可以划分为三大部分：源系统（发送端、发送方）、传输系统（传输网络）、目的系统（接收端、接收方）●源系统●源点●源点设备产生的数据●又称信源或源站●发送器●将源点产生的数字比特流进行编码以便在传输系统中传输●传输系统●可以是简单的传输线、也可以是连接在源系统和目的系统之间的复杂网络系统●目的系统●接收器●接收传输系统传送过来的信号，转换为能被目的设备处理的信息●终点●终点设备从接收器获取传送过来的数字比特流●又称信宿或目的站●2.2.2 有关信道的几个基本概念●数据、信号的不同种类●数据●数据是运送消息的实体●信号●信号是数据的电气或电磁的表现●模拟数据●模拟数据是由传感器采集到的运送消息的模拟信号的集合，例如温度、压力，以及目前在电话、无线电和电视广播中的声音和图像●模拟信号●亦称连续信号，代表消息的参数的取值是连续的●基带信号●来自信号源的信号，即基本频带信号●带通信号●即经过载波调制后的基带信号。
载波调制是把基带信号的频率范围搬移到较高频段，并转换为模拟信号，以便在模拟信道中传输●数字数据●数字数据是模拟数据经量化后得到的数字信号的集合，例如在计算机中用二进制代码表示的字符、图形、音频与视频数据●数字信号●亦称离散信号，代表消息的参数的取值是离散的●码元●在使用时间域的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形就是码元●通信方式●按数据传输的方式分类●串行传输●数据在传输中只有1个数据位在设备之间进行的传输。
OSI 的七层体系结构
OSI 的七层体系结构：应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层物理层物理层是OSI的第一层，它虽然处于最底层，却是整个开放系统的基础。
物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。
∙媒体和互连设备物理层的媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等。
通信用的互连设备指DTE和DCE间的互连设备。
DTE既数据终端设备，又称物理设备，如计算机、终端等都包括在内。
而DCE则是数据通信设备或电路连接设备，如调制解调器等。
数据传输通常是经过DTE──DCE，再经过DCE──DTE的路径。
互连设备指将DTE、DCE 连接起来的装置，如各种插头、插座。
LAN中的各种粗、细同轴电缆、T型接、插头，接收器，发送器,中继器等都属物理层的媒体和连接器。
∙物理层的主要功能1.为数据端设备提供传送数据的通路,数据通路可以是一个物理媒体,也可以是多个物理媒体连接而成.一次完整的数据传输,包括激活物理连接,传送数据,终止物理连接.所谓激活,就是不管有多少物理媒体参与,都要在通信的两个数据终端设备间连接起来,形成一条通路.2.传输数据.物理层要形成适合数据传输需要的实体,为数据传送服务.一是要保证数据能在其上正确通过，二是要提供足够的带宽(带宽是指每秒钟内能通过的比特(BIT)数),以减少信道上的拥塞.传输数据的方式能满足点到点,一点到多点,串行或并行,半双工或全双工，同步或异步传输的需要.3.完成物理层的一些管理工作.∙物理层的一些重要标准物理层的一些标准和协议早在OSI/TC97/C16 分技术委员会成立之前就已制定并在应用了,OSI也制定了一些标准并采用了一些已有的成果.下面将一些重要的标准列出,以便读者查阅.ISO2110:称为"数据通信----25芯DTE/DCE接口连接器和插针分配".它与EIA(美国电子工业协会)的"RS-232-C"基本兼容。
计算机网络基础知识点总结
计算机网络基础知识点总结一、计算机网络概念和发展历史1.计算机网络的定义和分类2.计算机网络的发展历史3.计算机网络的体系结构和功能二、数据通信基础知识1.数据通信的概念和基本概念2.数据通信的基本过程3.数据通信中的信道和调制4.数据传输的可靠性和效率三、物理层1.物理层的功能和特点2.传输媒介和编码技术3.数据传输率和基带调制4.信道复用和调制解调器四、数据链路层1.数据链路层的功能和特点2.帧的概念和帧的组成3.差错控制和流量控制4.MAC地址和以太网五、网络层1.网络层的功能和特点2.网络层的路由和转发3.数据报和虚电路4.IPv4和IPv6的基本概念六、传输层1.传输层的功能和特点2.传输层的协议和服务3.TCP和UDP的特点和区别4.TCP的可靠传输和流量控制七、应用层1.应用层的功能和特点2.常见的应用层协议和服务3.DNS、HTTP和FTP的工作原理4.电子邮件和远程登录的基本概念八、网络安全和管理1.网络安全的基本概念和威胁2.防火墙和入侵检测系统3.网络管理的基本概念和方法4.网络性能监测和故障排除九、无线和移动网络1.无线和移动网络的基本概念2.蜂窝网络和无线局域网3.无线传感器网络和物联网4. 移动IP和移动Ad Hoc网络以上是计算机网络基础知识点的一个总结，涵盖了计算机网络的基本概念、各层协议和技术、网络安全和管理以及无线和移动网络等方面。
了解这些知识点对于理解计算机网络的工作原理和应用具有重要的意义。
在实际应用中，可以根据具体需求深入学习相关知识点，以便更好地应用和管理计算机网络。
通信协议的层次结构
通信协议的层次结构一、引言通信协议是计算机网络中实现数据传输和通信的基础。
为了有效地管理和控制通信过程，通信协议被分为多个层次，每个层次负责处理特定的功能和任务。
本文将介绍通信协议的层次结构，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。
二、物理层物理层是通信协议的最底层，负责传输原始的比特流。
它定义了传输媒介、电气特性和接口的规范，以及数据的传输方式。
物理层的主要任务是将比特流转换为可以在传输媒介上传输的信号，并确保信号的可靠传输。
三、数据链路层数据链路层建立在物理层之上，负责将比特流组织成数据帧，并在物理链路上进行传输。
它定义了帧的结构、错误检测和纠正机制，以及数据的传输控制和访问方式。
数据链路层的主要任务是实现可靠的数据传输，包括错误检测和纠正，流量控制和数据帧的传输顺序。
四、网络层网络层负责在不同的网络之间进行数据传输和路由选择。
它定义了数据的分组和寻址方式，以及路由器之间的通信协议。
网络层的主要任务是将数据分组传输到目标网络，并选择最佳的路由路径。
它使用IP地址来标识网络设备和数据包，并通过路由表来确定数据包的下一跳。
五、传输层传输层建立在网络层之上，负责端到端的数据传输和可靠性控制。
它定义了数据的分段和重组方式，以及端口号和传输协议。
传输层的主要任务是确保数据的可靠传输和流量控制。
它使用TCP协议和UDP协议来提供可靠性和实时性的传输服务。
六、应用层应用层是通信协议的最高层，负责应用程序之间的数据交换和协议的应用。
它定义了应用程序的协议和接口，以及数据的表示和编码方式。
应用层的主要任务是实现应用程序之间的数据交互，例如电子邮件、文件传输和远程登录。
七、总结通信协议的层次结构为网络通信提供了标准化和模块化的解决方案。
每个层次负责特定的功能和任务，通过协议栈的方式实现数据的传输和控制。
物理层负责传输比特流，数据链路层负责组织数据帧，网络层负责路由选择，传输层负责可靠传输，应用层负责应用程序的交互。
计算机网络课后习题与解答讲解
本文所有的习题均来自教师上课布置的题目和书上，答案是一家之言，仅供参考。
第一章计算机概论1.术语解释计算机网络网络拓扑结构局域网城域网广域网通信子网资源子网2.计算机网络的的发展可以划分为几个阶段？每个阶段各有什么特点？3.以一个你所熟悉的因特网应用为例，说明你对计算机网络定义和功能的理解。
4.计算机网络如何分类？请分别举出一个局域网、城域网和广域网的实例，并说明它们之间的区别。
5.何为计算机网络的二级子网结构？请说明它们的功能和组成。
6.常用的计算机网络的拓扑结构有哪几种？各自有何特点？试画出它们的拓扑结构图。
7.计算机网络具有哪些功能？8.目前，计算机网络应用在哪些方面？第二章网络体系结构与网络协议1.解释下列术语网络体系结构服务接口协议实体协议数据单元数据封装数据解封装2.在OSI参考模型中，保证端-端的可靠性是在哪个层次上完成的？CA．数据连路层B．网络层C．传输层D．会话层3.数据的加密和解密属于 OSI 模型的功能。
BA．网络层 B．表示层 C．物理层 D．数据链路层4.O SI 参考模型包括哪 7 层？5.同一台计算机之间相邻层如何通信？6.不同计算机上同等层之间如何通信？7.简述 OSI参考模型各层的功能。
8.简述数据发送方封装的过程。
9.O SI 参考模型中每一层数据单元分别是什么？10.在 TCP/IP协议中各层有哪些主要协议？11.试说明层次、协议、服务和接口的关系12.计算机网络为什么采用层次化的体系结构？13.试比较 TCP/IP 模型和 OSI 模型的异同点。
计算机网络为什么采用层次化的体系结构？【要点提示】采用层次化体系结构的目的是将计算机网络这个庞大的、复杂的问题划分成若干较小的、简单的问题。
通过“分而治之”，解决这些较小的、简单的问题，从而解决计算机网络这个大问题（可以举例加以说明）。
2.81．用生活中的实例说明面向连接的网络服务与无连接的网络服务解析：面向连接的网络服务与无连接的网络服务就相当于生活中的电话系统和普通邮政系统所提供服务。
2.1数据通信的基础知识
程。 ❖ 调制：将数字数据转换成模拟信号。 ❖ 解调：将调制后的模拟信号还原为数字数据
的过程。
第十页，共五十七页。
常用 编码方法 (chánɡ yònɡ)
❖ 归零制：正脉冲代表1，负脉冲代表0 ❖ 不归零制：正电平代表1，负电平代表0
❖ 实现(shíxiàn)收发之间的同步技术是数据传输中的关键技术 之一，通常使用的同步技术有两种：
异步方式 同步方式
第二十八页，共五十七页。
异步传输方式
❖ 在异步传输方式中，每传送1个字符（7位或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，在字符代码和校验 码后面(hòu mian)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。从而起到通信双方的同步 作用。
量越多，那么(nà me)就可以用更高的速率传送码元而不 出现码间串扰。
第十八页，共五十七页。
理想(lǐxiǎng)低通信道的最高码元传输速率 = 2W Baud W 是理想(lǐxiǎng)低通信道的带宽，单位为赫(Hz)
能通过
0
W (Hz)
不能通过
频率(Hz)
❖ 每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输 速率是每秒 2 个码元。
❖ 曼彻斯特编码：位周期中心的上跳变表示0，下跳 变表示1
❖ 差分曼彻斯特编码：位的开始边界有跳变上跳 变表示0，无跳变表示1
❖ 曼彻斯特编码产生的信号频率(pínlǜ)比不归零制高， 但曼彻斯特编码有自同步能力。
第十一页，共五十七页。
数据
0
1
00101 Nhomakorabea1
03 物理层概述、数据通信、传输介质
22
计算机网络技术基础
人民邮电出版社
屏蔽双绞线
优点
传输质量较高；电缆尺寸和重量与UTP相当。
缺点
安装不合适有可能引入外界干扰；成本较高。
2、同轴电缆
同轴电缆由两个导体组成，是一个空心圆柱 形网状导体围裹着一个实心导体的结构。
光纤的特点
传输特性：数据传输率可达几千Mb/s，传输 距离达几千米。 连 通 性：普遍用于点到点的链路。 地理范围：6km～8km的距离内不用中继器传 输。 抗干扰性：不受电磁波干扰或噪声影响。 价 格：目前价格较高，但随着技术的改 进会大幅下降。
32
计算机网络技术基础
人民邮电出版社
无线传输介质
计算机网络技术基础 人民邮电出版社
DTE
DCE
DTE 2 3 4 5 8 7 6 20 （b）近程连接
DTE 2 3 4 5 8 7 6 20
1 2 3 4 5 8 7 6 20
（a）远程连接
1 2 3 4 5 8 7 6 20
EIA RS-232-C接口的物理特性
两个DTE通过DCE进行通信的例子
人民邮电出版社
信道容量
2、香农公式 香农公式表明，信道的带宽或信道中的信噪 比越大，则信息的极限传输速率就越高。只要信 息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一 定可以找到某种办法来实现无差错的传输。 由于码元传输速率受奈氏准则的制约，所以 要提高信息的传输速率，就必须设法使每一个码 元能携带更多个比特的信息量。这就需要采用多 元制（又称多进制）的调制方法。
DTE-A 信号线与控制线 DCE-A 调制解调器 EIA-232/V.24 接口 用户环境 用户设施
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方
是传输信号的
路径。
信宿：信息的归 宿，或是接收数 据的地方
15
一些概念
第 二
讲
• 数据(data)：
数
• 运送消息的实体。
据 通
• 信号(signal)：
信
• 数据的电气的或电磁的表现。
基 础
• 模拟的(analogous)：
与
• 代表消息的参数的取值是连续的。
物 理
• 数字的(digital)：
据 通
频带传输：调制成模拟信号后再传送，接收
信
方需要解调。例如：通过电话模拟信道传输
基
宽带传输：指比音频更宽的频带,包括大部分
础 与
电磁波频谱
物
理
层
23
23
数据和信号的转换
模拟数据 模拟数据 数字数据 数字数据
放大器 调制器
PCM 编码器
调制器
数字 发送器
第 二 讲
数
模拟信号
据
通
信
数字信号
基 础
第 二
讲
物理层：对如何在连接的各种传输媒体上传输比特流
数
进行规范。
据 通
物理层的任务：确定与传输媒体的接口有关的一些
信
特性。
基
础
与
物
理
层
4
1.2 计算机网络的性能指标
第 二
讲
•速率 •带宽 •时延
•吞吐量
数 据
•时延带宽积
通 信
基
•利用率
础 与
物
理
层
5
第
1） 带宽
二
讲
• 数字信道所能传送的“最高数据率”
信道）。
19
• 最基本的二元制调制方法有以下几种：
第
• 调幅(AM)
二
• 载波的振幅随基带数字信号而变化。
讲
• 调频(FM)
数
• 载波的频率随基带数字信号而变化。
据
• 调相(PM)
通 信
• 载波的初始相位随基带数字信号而变化。
基
础
与
物
理
层
20
线路编码技术
码元
1 0 00100111
基带数字信号
曼彻斯特编码
出现电平转换
802.3标准以太网使用差分曼彻斯特编码。 差分：遇1跳变，遇0不变。
正交振幅调制 QAM
第 二
(Quadrature Amplitude Modulation) 讲
二维信号星图
12
(r, )
r
数
据
通
可供选择的相位有 12 种， 而对于每一种相位有 1 或 2 种振幅可供选择。
信 基 础 与
8
其他时延
第 二
讲
• 处理时延：交换结点为存储转发而进行一些必 数
要的处理所花费的时间。
据
• 排队时延：结点缓存队列中分组排队所经历的
通 信
时延。
基
础
• 排队时延的长短往往取决于网络中当时的通 与
信量。
物 理
层
总时延 = 发送时延+ 传播时延+ 处理时延+排队时延
9
四种时延所产生的地方
从结点 A 向结点 B 发送数据
与 物
U ：网络的利用率
理 层
（ 0 < U <1 ）
D0 ：网络空闲时的时延
13
第 二 讲
数
据
通
信
基
础
与
2 数据通信基础
物 理
层
2.1 数据通信系统模型
信息
PC 机
数据
调制解调器
数据通信系统
信号
信号
数据
信
息
计算机网络
调制解调器
PC 机
源系统
传输系统
目的系统
信源：信息的来源， 信道：信号的
或是发送数据的地 传输媒介，它
层
• 代表消息的参数的取值是离散的。
• 码元(code)：
• 在使用时间域（或简称为时域）的波形表示数字 16
信号时，代表不同离散数值的基本波形。
模拟信号和数字信号
t
第 二 讲
数
据
通
信
基
础
t
与 物
理
层
a) 模拟信号
b) 数字信号
17
17
一些概念（续1）
第 二
讲
• 单工通信（单向通信）：
数
据
• 只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
度。
11
4）利用率
第 二
讲
•信道利用率指出某信道有百分之几的时
数 据
间是被利用的（有数据通过）。完全空闲 通
的信道的利用率是零。
信 基
•网络利用率则是全网络的信道利用率的
础 与
加权平均值。
物
理
•信道利用率并非越高越好。
层
12
时延与网络利用率的关系
第 二
讲
数
D D0
据 通
1U
信 基
其中：
础
D ：网络当前的时延
通
• 半双工通信（双向交替通信）：
信 基
• 通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送 (当然也就不能同时接收)。
础 与 物
• 全双工通信（双向同时通信）：
理 层
• 通信的双方可以同时发送和接收信息。
18
一些概念（续2）
第 二
讲
• 基带信号（即基本频带信号）
数
• 来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件
数 据
• 单位：“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。
通 信
基
1 s
础
带宽为 1 Mb/s
101 0 1 每秒 106 个比特
与
1 时间
物 理
层
0.25 s
带宽为 4 Mb/s
每秒 4 106 个比特
时间 6
宽带与窄带
宽带线路 A
B
窄带线路 A
B
数据串行发送 宽带线路：每秒有更多比特理
数据通信基础与物 理层
主要内容
第 二
讲
• 物理层的基本概念
数 据
• 数据通信的基础知识
通
• 物理层下面的传输媒体
信 基
• 模拟传输与数字传输
础 与
• 信道复用技术
物
• 物理层标准举例
理 层
• 宽带接入技术
2
2
第 二 讲
数
据
通
信
基
础
与
1、物理层的基本概念
物 理
层
1.1 物理层的概念
物 由于4 bit 编码共有16 种不同的 理
组合，因此这 16 个点中的每个 层
点可对应于一种 4 bit 的编码。
若每一个码元可表示的比特数越多，则在接收端进行 解调时要正确识别每一种状态就越困难。
22
数据传输方式
第 二
讲
基带传输：不调制，编码后的数字脉冲信号
数
直接在信道上传送。例如：以太网
在结点 A 中产生 处理时延和排队时延
在发送器产生传输时延 (即发送时延)
在链路上产生 传播时延
数据
队列 结点 A 发送器
1011001 … 链路
结点 B
3）时延带宽积
第 二
讲
数
时延带宽积
据
通
（传播）时延
信
带宽
基
础
链路
与
物
理
层
时延带宽积 = 传播时延 带宽
•链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长
据
的数据信号都属于基带信号。
通
信
• 基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而
基
许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对 基带信号进行调制(modulation)。
础 与
• 带通信号
物 理
• 把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高
层
的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过
2） 时延(delay 或 latency)
第 二
讲
•发送时延：发送数据时，数据块从结点进入到传 数
输媒体所需要的时间。
据
数据块长度（比特） 发送时延 =
信道带宽（比特/秒）
通 信 基 础
与
•传播时延：电磁波在信道中需要传播一定的距离 物
而花费的时间。
理
层 信道长度（米） 传播时延 =
信号在信道上的传播速率（米/秒）