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下一节:数据通信的理论基础

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Video课程教案、知识点、字幕

各位好

你还记得物理层在哪里吗

在参考模型里边

物理层是最底层

最基础的一层

它没有下一层的支撑

它直接为数据链路层服务

物理层提供的主要功能是这样的

它提供透明的比特流传输

在这个功能里面

要特别注意两点

第一点

封装好的数据

是以0 1

比特流的形式进行传递

它从一个地方

搬到另外一个地方

第二点

物理层上的传输

它从来不关心比特流里边

携带的信息是什么

它只关心

比特流的正确搬运

在完成它的功能的时候

物理层呈现出四大特性

第一

机械特性

机械特性指明了接口

它的形状、尺寸

引脚数和排列等等

比如说RJ45的水晶头

它是什么样子的

它的尺寸

它的四个线对的排列顺序等等

第二个特性是电气特性

它指明接口电缆的各条线上

出现的电压范围

第三个特性是功能特性

指明某条线上

出现的某一电平的电压

表示何种意义

第四个特性叫规程特性

指明对于不同功能的

各种可能事件的出现顺序

规程的概念

类似于协议

物理层上数据的传输

是以信号的形式进行的

信号指的是数据的电气

或电磁表现

信号呢

分模拟信号和数字信号两类

所谓的模拟信号

指的是对应时域的信号取值

是连续的

而数字信号呢

对应时域的信号取值

是离散的

在数字信号里边

我们还有一个概念

叫码元

它代表的是不同离散值的

基本波形

信号在信道

或者传输介质上传输

在这个过程里面

可以看成有很多不同频率的

分量的传输

因为高频分量的不等量衰减

接收方收到的信号

是衰减或者变形的

一般来说

从0到FC这一频段

振幅在传输的过程里头

不会发生明显的衰减

FC就称为截止频率

它的单位是赫兹

这里呢就引入了一个概念

叫做物理带宽

物理带宽指的是传输过程中

振幅不会明显衰减的频率范围

它的单位也是赫兹

物理带宽是一种物理特性

通常取决于介质材料的构成

厚度长度等等

换句话来说

一个传输介质

当它的外形确定了之后

当它的材料决定了之后

那么它的物理带宽就确定了

我们之前还学过一个概念

叫做数字带宽

数字带宽指的是单位时间内

流进的信息总量

那么我们总是希望数字带宽

越大越好

越大呢

我们上网的体验就越好

那么这个数字带宽

跟物理带宽之间

有没有关系呢

实际上两者之间

是有关系的

奈奎斯特定理和香农定理

就描述了这种关系

奈奎斯特定理

它描述的是理想信道的情况

它是这样讲的

在无噪声信道中

当物理带宽为B赫兹

信号离散等级为V级

那么这个信道提供的

最大传输率

也即

就是数字带宽了

可用这个公式来表达

其中V呢为信号的离散等级

奈奎斯特定理表明

任何一个信号

通过一个物理带宽为B的低通道

滤波器

那么只要进行每秒两B次的采样

就可以完全重构出

滤掉的信号

任何高于2B次的采样

都毫无意义

从上面的公式

我们还看出

要想增大最大传输率

即数字带宽

只有增加物理带宽

或者是离散等级

但是物理带宽是物理特性

不可能随意增加

只有增加离散等级了

在实际工程中

大部分的信号

或者说所有信道

是噪声信道

而不是无噪声信道

那香农定理

就描述了在有噪声信道里边的

数字带宽的计算方法

香农定理是这样说的

在有噪声信道中

如果物理带宽为B的信道

它的信噪比是S/N

那么最大的传输速率

也就是说

数字带宽可以用这个公式来表示

但在工程里面

我们很多情况下

看到噪声是用分贝来表示的

比如说我们说一个噪声

它是30分贝

那么分贝跟信噪比之间

是有这样的一个换算的关系

就是这里有一个公式

比如说信噪比S/N等于1000

那么它对应的分贝值是30分贝

香农定理表明

在信道一定的时候

物理带宽确定了

要想提高最大的数据传输率

也就是说数字带宽

只有增加信噪比了

物理层的主要功能是

提供透明的比特流传输

物理层在完成这个功能的时候

呈现出四大特性

机械特性

电气特性

功能特性和规程特性

信号在传输的过程里头

会发生衰减和变形

所以数字带宽是有上限的

且跟物理带宽有关系

这个关系用奈奎斯特定理

和香农定理来描述

它们分别描述了理想信道即无噪声信道

和有噪声信道

里面的数字带宽

跟物理带宽的关系

计算机网络课程列表：

第零章

-本课程简介

--课程简介和学习目标

--第44次中国互联网络发展状况统计报告201909

第一章概述

-1.1 为什么要学习计算机网络？

--为什么要学习计算机网络？

--为什么要学习计算机网络？

-1.2 互联网络发展史

--互联网络发展史

-1.3 常用的基本概念

--常用的基本概念

-1.4 参考模型（重点）

-1.5 参考模型相关的概念

--数据如何传输

-1.6 本课程的组织

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-附录3：伦敦奥运会开幕式之Tim Berners Lee

--伦敦奥运会开幕式之Tim Berners Lee

-第一章概述--章节测试

-附录4：本章的无背景乐的视频

--1-2互联网网络发展史

--1-3 常用的基本概念

--1-4参考模型

--1-5参考模型相关的概念

--关于附录4的说明

第二章物理层

-2.1 数据通信的理论基础

--数据通信的理论基础

-2.2 有导向的传输介质

--有导向的传输介质

-2.3复用技术

-2.4调制技术

-2.5公共交换电话网络

--公共交换电话网络

-2.6物理层设备

--物理层设备

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-附录3：光纤熔接

-附录4：海底光缆

--ABB投资建造世界领先的海底电缆敷设船

--动画演示海底光缆铺设

-第二章物理层--章节测试

-附录5：本章的无背景乐的视频

--2-1物理层概述及信号分析

--2-2引导性传输介质

--2-3复用技术

--2-4调制技术

--2-5公共交换电话网络

--关于附录5的说明

第三章：数据链路层

-3.1 数据链路层概述

--数据链路层概述

-3.2 差错处理概述

--差错处理概述

-3.3 纠1位错的海明码

--纠1位错的海明码

-3.4 检错码

-3.5基本数据链路协议1~3

--基本数据链路协议1~3

-3.6 滑动窗口协议

--滑动窗口协议

-3.7 回退n帧

-3.8 选择性重传

--选择性重传

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-第三章：数据链路层--章节测试

-附录3：本章的无背景乐的视频

--3-1数据链路层功能和成帧

--3-2差错处理概述

--3-3纠1位错的海明码

--3-5 6个模拟的DLL协议之1-3

--3-6 滑窗协议

--3-7 回退n帧

--3-8 选择性重传

--关于附录3的说明

第四章介质访问控制子层

-4.1 MAC子层概述

--MAC子层概述

-4.2 ALOHA协议

-4.3 CSMA协议

-4.4 以太网概述

--以太网概述

-4.5 以太网帧格式

--以太帧格式

-4.6 二层交换的基本格式

--二层交换的基本原理

-4.7 生成树协议

--生成树协议

-4.8 虚拟局域网

--虚拟局域网

-4.9 二层设备

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-第四章介质访问控制子层--章节测试

-附录3：本章的无背景乐的视频

--4-1 MAC子层概述

--4-2 ALOHA协议

--4-3 CSMA协议

--4-4 以太网概述

--4-5 以太帧格式

--4-6_二层交换的基本原理

--4-7 生成树协议

--4-8 虚拟局域网

--4-9 二层设备

--关于附录3的说明

第五章网络层

-5.1 网络层引言

--网络层引言

-5.2 IP地址

--子网规划实例

-5.3 子网规划

-5.4 IP寻址

--你手机的IPv4地址跟地理位置绑定在一起吗？

-5.5 IP分组

-5.6 什么是IPv6？

--什么是IPv6？

-5.7 IPv6地址

-5.8 IPv6分组

-5.9 IPv6过渡技术

--IPv6过渡技术

-5.10 路由从何而来？

--你了解路由器和家用路由器及二者的区别吗？

--路由如何而来

-5.11 距离矢量路由选择协议

--距离矢量路由选择协议

-5.12 路由信息协议RIP

-5.13 RIP为什么衰落？

--RIP为什么会衰败

-5.14 链路状态路由选择LS

--链路状态路由选择LS

-5.15 单区域OSPF

--开放的最短路径优先（OSPF）

-5.16 无类域间路由 CIDR

-5.17 网络地址翻译 NAT

-5.18 互联网控制消息协议 ICMP

-5.19 地址解析协议 ARP

-5.20 拥塞控制

-5.21 流量整形

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-第五章网络层--章节测试1

-第五章网络层--章节测试2

-第五章主观测试题

-附录3：本章的无背景乐的视频

--5-1_网络层引言

--5-3_子网规划

--5-6 什么是IPv6？

--5-7_IPv6地址

--5-8IPv6分组

--5-9过渡技术

--5-10_路由从何而来？

--5-11 距离矢量路由选择协议

--5-12_路由信息协议RIP

--5-13_ RIP为什么会衰落

--5-14_链路状态路由选择协议

--5-15_单区域OSPF

--5-16 无类域间路由 CIDR

--5-17_网络地址翻译 NAT

--5-18_互联网控制消息协议ICMP

--5-19_地址解析协议 ARP

--5-20_拥塞控制

--5-21流量整形

-说说你在家的用网体验

-RIP是否会卷土重来？

-说说你遭遇过的ARP病毒

第六章传输层

-6.1 传输层概述

--传输层概述

-6.2 用户数据报协议 UDP

--用户数据报协议 UDP

-6.3 通信模型

-6.4 TCP数据段

-6.5 TCP三次握手建立连接

--TCP三次握手建立连接

-6.6 TCP连接释放

--TCP连接释放

-6.7 TCP传输策略

--TCP传输策略

-6.8 TCP拥塞控制

--TCP拥塞控制

-6.9 TCP定时器等

--TCP定时器等

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-第六章传输层--章节测试

-附录3：本章的无背景乐的视频

--6-1传输层概念

--6-3通信模型

--6-4TCP数据段

--6-5 TCP三次握手建立连接

--6-6 TCP连接释放

--6-7 TCP传输策略

--6-8 TCP拥塞控制

--6-9 TCP定时器等

套接字编程

-linux

--1_Socket_UDP_简介（linux）

--1_Socket_TCP_简介（linux）

--2_Socket_UDP_代码讲解（linux）

--2_Socket_TCP_代码讲解（linux）

--3_Socket_UDP_调试（linux）

--3_Socket_TCP_调试（linux）

-windows

--UDP_1_SOCKET简介

--UDP_2_代码讲解

--UDP_3_代码调试

--TCP_1_Socket简介

--TCP_2_代码讲解

--TCP_3_代码调试

第七章应用层

-7.1 应用层概述

--应用层概述

--说说你用得最多的应用是哪个？

--畅想你想研发的一个应用

-7.2 域名系统 DNS 概述

--域名系统 DNS 概述

-7.3 DNS之域名解析

-7.4 电子邮件 e-mail

--电子邮件 e-mail

-7.5 万维网 WWW

--万维网 WWW

--如果没有Web，互联网会怎样？

-7.6 其它应用

-附录1：思考题

-附录2：术语中英对照表

-第七章应用层--章节测试

-附录3: 本章无背景音乐的视频

--7-1_应用层概述

--7-2_域名系统 DNS 概述

--7-3_DNS之域名解析

--7-4_电子邮件

--7-5_万维网 WWW

--7-6_其它应用

Video笔记与讨论

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