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計算機網路如何理解物理通信

發布時間: 2024-03-29 20:07:30

計算機網路通信原理

網路是用物理鏈路將各個孤立的工作站或主機相連在一起,組成數據鏈路,從而達到資源共享和通信的目的。通信是人與人之間通過某種媒體進行的信息交流與傳遞。網路通信是通過網路將各個孤立的設備進行連接,通過信息交換實現人與人,人與計算機,計算機與計算機之間的通信。網路通信中最重要的就是網路通信協議。當今網路協議有很多,區域網中最常用的有三個網路協議:MICROSOFT的NETBEUI、NOVELL的IPX/SPX和TCP/IP協議。應根據需要來選擇合適的網路協議。
通信協議是指雙方實體完成通信或服務所必須遵循的規則和約定。協議定義了數據單元使用的格式,信息單元應該包含的信息與含義,連接方式,信息發送和接收的時序,從而確保網路中數據順利地傳送到確定的地方。
在計算機通信中,通信協議用於實現計算機與網路連接之間的標准,網路如果沒有統一的通信協議,電腦之間的信息傳遞就無法識別。 通信協議是指通信各方事前約定的通信規則,可以簡單地理解為各計算機之間進行相互會話所使用的共同語言。兩台計算機在進行通信時,必須使用的通信協議。

㈡ 計算機網路-物理層-通信基礎

一個數據通信系統可劃分為三大部分,即源系統(或發送端、發送方)、傳輸系統(或傳輸網路)和目的系統(或接收端、接收方)。

源系統一般包括以下兩個部分:

源點(source):源點設備產生要傳輸的數據,例如,從計算機的鍵盤輸入漢字,計算機產生輸出的數字比特流。源點又稱為源站,或 信源 。

發送器:通常源點生成的數字比特流要通過發送器編碼後才能夠在傳輸系統中進行傳輸。典型的發送器就是 調制器 。現在很多計算機使用內置的數據機(包含調制器和解調器),用戶在計算機外面看不見數據機。

目的系統一般也包括以下兩個部分:

接收器:接收傳輸系統傳送過來的信號,並把它轉換為能夠被目的設備處理的信息。典型的接收器就是 解調器 ,它把來自傳輸線路上的模擬信號進行解調,提取出在發送端置入的消息,還原出發送端產生的數字比特流。

終點(destination):終點設備從接收器獲取傳送來的數字比特流,然後把信息輸出(例如,把漢字在計算機屏幕上顯示出來)。終點又稱為目的站,或 信宿 。

在源系統和目的系統之間的傳輸系統可以是簡單的傳輸線,也可以是連接在源系統和目的系統之間的復雜網路系統。

通信的目的是傳送消息(message)。 如話音、文字、圖像、視頻等都是消息。 數據(data)是運送消息的實體。 根據RFC4949給出的定義,數據是使用特定方式表示的信息,通常是有意義的符號序列。這種信息的表示可用計算機或其他機器(或人)處理或產生。 信號(signal)則是數據的電氣或電磁的表現。 根據信號中代表消息的參數的取值方式不同,信號可分為以下兩大類:

(1) 模擬信號,或連續信號一代表消息的參數的取值是連續的。 例如在上圖中,用戶家中的數據機到電話端局之間的用戶線上傳送的就是模擬信號。

(2) 數字信號,或離散信號一代表消息的參數的取值是離散的。 例如在上圖中,用戶家中的計算機到數據機之間,或在電話網中繼線上傳送的就是數字信號。在使用時間域(或簡稱為時域)的波形表示數字信號時,代表不同離散數值的基本波形就稱為 碼元① 。在使用二進制編碼時,只有兩種不同的碼元,一種代表0狀態而另一種代表1狀態。

① 碼元 是指用一個固定時長的信號波形(數字脈沖)表示一位k進制數字,代表不同離散數值的基本波形,是數字通信中數字信號的計量單位,這個時長內的信號稱為k進制碼元,而該時長稱為碼元寬度。一個瑪元所攜帶的信息量是不固定的,而是由調制方式和編碼方式決定的。

信道按傳輸信號形式的不同,可分為傳送模擬信號的模擬信道和傳送數字信號的數字信道兩大類;信道按傳輸介質的不同可分為無線信道和有線信道。

信道上傳送的信號有基帶信號和寬頻信號之分。來自信源的信號常稱為基帶信號(即基本頻帶信號)。像計算機輸出的代表各種文字或圖像文件的數據信號都屬於基帶信號。基帶信號將數字信號1和0直接用兩種不同的電壓表示,然後送到數字信道上傳輸(稱為基帶傳輸);寬頻(帶通)信號將基帶信號進行調制後形成頻分復用模擬信號,然後送利模擬信道上傳輸(稱為寬頻傳輸)。

信道一般都是用來表示向某一個方向傳送信息的媒體。因此, 一條通信電路往往包含一條發送信道和一條接收信道 。從通信的雙方信息交互的方式來看,可以有以下三種基本方式:

(1) 單向通信 又稱為單工通信,即只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。無線電廣播或有線電廣播以及電視廣播就屬於這種類型。

(2) 雙向交替通信 又稱為半雙工通信,即通信的雙方都可以發送信息,但不能雙方同時發送(當然也就不能同時接收)。這種通信方式是一方發送另一方接收,過一段時間後可以再反過來。

(3) 雙向同時通信 又稱為全雙工通信,即通信的雙方可以同時發送和接收信息。單向通信只需要一條信道,而雙向交替通信或雙向同時通信則都需要兩條信道(每個方向各一條)。顯然,雙向同時通信的傳輸效率最高。

速率也稱數據率,指的是數據傳輸速率,表示單位時間內傳輸的數據量。可以用碼元傳輸速率和信息傳輸速率表示。

1)碼元傳輸速率。又稱波特率,它表示單位時間內數字通信系統所傳輸的碼元個數(也可稱為脈沖個數或信號變化的次數),單位是波特(Bud)。1波特表示數字通信系統每秒傳輸一個碼元。碼元可以是多進制的,也可以是二進制的,碼元速率與進制數無關。

2)信息傳輸速率。又稱信息速率、比特率等,它表示單位時間內數字通信系統傳輸的二進制碼元個數(即比特數),單位是比特/秒(b/s)。

注意:波特和比特是兩個不同的概念,碼元傳輸速率也稱調制速率、波形速率或符號速率。但碼元傳輸速率與信息傳輸速率在數量上卻又有一定的關系。若一個碼元攜帶比特的信息量,則M波特率的碼元傳輸速率所對應的信息傳輸速率為Mn比特/秒。

㈢ 物理通信屬於哪一層

物理層(Physical Layer)是計算機網路OSI模型中最低的一層,也是最基本的一層。簡單的說,網路的物理層面確保原始的數據可在各種物理媒體上傳輸。

物理層規定:為傳輸數據,需要物理鏈路與設備的創建、維持、拆除,並具有機械的、電子的、功能的、規范的特性。區域網與廣域網皆屬第1、2層。

物理層執行的主要功能和服務是: 物理層在物理傳輸介質上執行逐位或逐符號的數據傳遞。它提供一個標准化的介面連接到傳輸介質,包括的機械規格的電連接器和電纜,例如電纜的最大長度,的電氣規范的傳輸線的信號電平和阻抗。

物理層負責電磁兼容包括電磁頻譜信號強度、模擬帶寬等的頻率分配和規范。傳輸介質可以是通過光纖或無線通信鏈路(例如自由空間光通信或無線電)的電或光傳輸介質。

線路編碼用於將數據轉換為可調制到載波或紅外光上的電波動模式。數據的流與管理位同步中同步串列通信或啟動-停止的信令和流量控制在非同步串列通信。

在多個網路參與者之間共享傳輸介質可以通過簡單的電路交換或多路復用來處理。用於共享傳輸介質的更復雜的介質訪問控制協議可以使用載波偵聽和沖突檢測,例如乙太網的帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問(CSMA/CD)。

為了優化可靠性和效率,可以使用信號處理技術,例如均衡、訓練序列和脈沖整形。可以應用包括前向糾錯在內的糾錯碼和技術來進一步提高可靠性。

與物理層相關的其他主題包括:比特率;點對點、多點或點對多點線配置;物理網路拓撲,例如匯流排、環形、網狀或星形網路;串列或並行通信;單工、半雙工或全雙工傳輸模式;和自動協商。

其他應用

1、 無線 LAN或Wi-Fi:PHY 部分由 RF、混合信號和模擬部分(通常稱為收發器)和使用數字信號處理器(DSP) 和通信演算法處理(包括信道代碼)的數字基帶部分組成。

這些 PHY 部分通常與片上系統(SOC) 實現中的媒體訪問控制(MAC) 層集成。類似的無線應用包括3G/4G/LTE、WiMAX和UWB。

2、 通用串列匯流排(USB):PHY 晶元集成到主機或嵌入式系統中的大多數 USB 控制器中,並提供介面的數字部分和調制部分之間的橋梁。

3、 IrDA:紅外數據協會(IrDA) 規范包括用於數據傳輸物理層的 IrPHY 規范。

4、 串列 ATA(SATA):串列 ATA 控制器使用 PHY。

如何理解計算機網路通信

1. 乙太網協議
乙太網協議規定,一組電信號構成一個數據包,我們把這個數據包稱之為幀。每一個楨由標頭(Head)和數據(Data)兩部分組成。

幀的大小一般為 64 – 1518 個位元組。假如需要傳送的數據很大的話,就分成多個楨來進行傳送。

對於表頭和數據這兩個部分,他們存放的都是一些什麼數據呢? 毫無疑問,我們至少得知道這個楨是誰發送,發送給誰的等這些信息吧?所以標頭部分主要是一些說明數據,例如發送者,接收者等信息。而數據部分則是這個數據包具體的,想給接收者的內容。

一個楨的長度是 64~1518 個位元組,也就是說楨的長度不是固定的,但是標頭部分的位元組長度是固定的,每個楨都是單獨發的,並且固定為18個位元組。

把一台計算的的數據通過 物理層 和 鏈路層 發送給另一台計算機,究竟是誰發給誰的,計算機與計算機之間如何區分,,你總得給他們一個唯一的標識吧?

於是,MAC 地址出現了。

2. MAC 地址

連入網路的每一個計算機都會有網卡介面,每一個網卡都會有一個唯一的地址,這個地址就叫做 MAC 地址。計算機之間的數據傳送,就是通過 MAC 地址來唯一尋找、傳送的。

MAC地址 由 48 位二進制數所構成,在網卡生產時就被唯一標識了。

3. 廣播與ARP協議

(1). 廣播

如圖,假如計算機 A 知道了計算機 B 的 MAC 地址,然後計算機 A 想要給計算機 B 傳送數據,雖然計算機 A 知道了計算機 B 的 MAC 地址,可是它要怎麼給它傳送數據呢?計算機 A 不僅連著計算機 B,而且計算機 A 也還連著其他的計算機。 雖然計算機 A 知道計算機 B 的 MAC 地址,可是計算機 A 卻不知道計算機 B 是分布在哪邊路線上,為了解決這個問題,於是,有了 廣播 的出現。

在同一個 子網 中,計算機 A 要向計算機 B 發送一個 數據包 ,這個數據包會包含接收者的 MAC 地址。當發送時,計算機 A 是通過 廣播 的方式發送的,這時同一個子網中的計算機 C, D 也會收到這個數據包的,然後收到這個數據包的計算機,會把數據包的 MAC 地址取出來,與自身的 MAC 地址對比,如果兩者相同,則接受這個數據包,否則就丟棄這個數據包。

(2). ARP 協議

那麼問題來了,計算機 A 是如何知道計算機 B 的 MAC 地址的呢?這個時候就得由 ARP 協議這個傢伙來解決了,不過 ARP 協議會涉及到IP地址,我們下面才會扯到IP地址。因此我們先放著,就當作是有這么一個 ARP 協議,通過它我們可以知道子網中其他計算機的 MAC 地址。

上面我們有說到子網這個關鍵詞,實際上我們所處的網路,是由無數個子網路構成的。廣播的時候,也只有同一個子網裡面的計算機能夠收到。

假如沒有子網這種劃分的話,計算機 A 通過廣播的方式發一個數據包給計算機 B , 其他所有計算機也都能收到這個數據包,然後進行對比再舍棄。世界上有那麼多台計算機,每一台計算機都能收到其他所有計算機的數據包,那就不得了了。那還不得奔潰。 因此產生了 子網 這么一個東西。

那麼問題來了,我們如何區分哪些 MAC 地址是屬於同一個子網的呢?假如是同一個子網,那我們就用廣播的形式把數據傳送給對方,如果不是同一個子網的,我們就會把數據發給網關,讓網關進行轉發。

為了解決這個問題,於是,有了 IP 協議。

1. IP協議

IP協議,它所定義的地址,我們稱之為 IP地址 。IP協議有兩種版本,一種是 IPv4,另一種是 IPv6。不過我們目前大多數用的還是 IPv4,我們現在也只討論 IPv4 這個版本的協議。

這個 IP 地址由 32 位的二進制數組成,我們一般把它分成4段的十進製表示,地址范圍為0.0.0.0~255.255.255.255。

每一台想要聯網的計算機都會有一個IP地址。這個IP地址被分為兩部分,前面一部分代表 網路部分 ,後面一部分代表 主機部分 。並且網路部分和主機部分所佔用的二進制位數是不固定的。

假如兩台計算機的網路部分是一模一樣的,我們就說這兩台計算機是處於同一個子網中。例如 192.168.43.1 和 192.168.43.2, 假如這兩個 IP 地址的網路部分為 24 位,主機部分為 8 位。那麼他們的網路部分都為 192.168.43,所以他們處於同一個子網中。

可是問題來了,你怎麼知道網路部分是占幾位,主機部分又是占幾位呢?也就是說,單單從兩台計算機的IP地址,我們是無法判斷他們的是否處於同一個子網中的。

這就引申出了另一個關鍵詞———— 子網掩碼 。子網掩碼和IP地址一樣也是 32 位二進制數,不過它的網路部分規定全部為 1,主機部分規定全部為 0.也就是說,假如上面那兩個IP地址的網路部分為 24 位,主機部分為 8 位的話,那他們的子網掩碼都為 11111111.11111111.11111111.00000000,即255.255.255.0。

那有了子網掩碼,如何來判端IP地址是否處於同一個子網中呢。顯然,知道了子網掩碼,相當於我們知道了網路部分是幾位,主機部分是幾位。我們只需要把 IP 地址與它的子網掩碼做與(and)運算,然後把各自的結果進行比較就行了,如果比較的結果相同,則代表是同一個子網,否則不是同一個子網。

例如,192.168.43.1和192.168.43.2的子碼掩碼都為255.255.255.0,把IP與子碼掩碼相與,可以得到他們都為192.168.43.0,進而他們處於同一個子網中。

2. ARP協議

有了上面IP協議的知識,我們回來講一下ARP協議。

有了兩台計算機的IP地址與子網掩碼,我們就可以判斷出它們是否處於同一個子網之中了。

假如他們處於同一個子網之中,計算機A要給計算機B發送數據時。我們可以通過ARP協議來得到計算機B的MAC地址。

ARP協議也是通過廣播的形式給同一個子網中的每台電腦發送一個數據包(當然,這個數據包會包含接收方的IP地址, 這個 IP地址 怎麼來的,往下看 )。對方收到這個數據包之後,會取出IP地址與自身的對比,如果相同,則把自己的MAC地址回復給對方,否則就丟棄這個數據包。這樣,計算機A就能知道計算機B的MAC地址了。

可能有人會問,知道了MAC地址之後,發送數據是通過廣播的形式發送,詢問對方的MAC地址也是通過廣播的形式來發送,那其他計算機怎麼知道你是要傳送數據還是要詢問MAC地址呢?其實在詢問MAC地址的數據包中,在對方的MAC地址這一欄中,填的是一個特殊的MAC地址,其他計算機看到這個特殊的MAC地址之後,就能知道廣播想幹嘛了。

假如兩台計算機的IP不是處於同一個子網之中,這個時候,我們就會把數據包發送給網關,然後讓網關讓我們進行轉發傳送

3. DNS伺服器

這里再說一個問題,我們是如何知道對方計算機的IP地址的呢?這個問題可能有人會覺得很白痴,心想,當然是計算機的操作者來進行輸入了。這沒錯,當我們想要訪問某個網站的時候,我們可以輸入IP來進行訪問,但是我相信絕大多數人是輸入一個網址域名的,例如訪問網路是輸入 http://www..com 這個域名。其實當我們輸入這個域名時,會有一個叫做DNS伺服器的傢伙來幫我們解析這個域名,然後返回這個域名對應的IP給我們的。

因此,網路層的功能就是讓我們在茫茫人海中,能夠找到另一台計算機在哪裡,是否屬於同一個子網等。

通過物理層、數據鏈路層以及網路層的互相幫助,我們已經把數據成功從計算機A傳送到計算機B了,可是,計算機B裡面有各種各樣的應用程序,計算機該如何知道這些數據是給誰的呢?

這個時候, 埠(Port) 這個傢伙就上場了,也就是說,我們在從計算機A傳數據給計算表B的時候,還得指定一個埠,以供特定的應用程序來接受處理。

也就是說,傳輸層的功能就是建立埠到埠的通信。相比網路層的功能是建立主機到主機的通信。

也就是說,只有有了IP和埠,我們才能進行准確著通信。這個時候可能有人會說,我輸入IP地址的時候並沒有指定一個埠啊。其實呢,對於有些傳輸協議,已經有設定了一些默認埠了。例如http的傳輸默認埠是80,這些埠信息也會包含在數據包里的。

傳輸層最常見的兩大協議是 TCP 協議和 UDP 協議,其中 TCP 協議與 UDP 最大的不同就是 TCP 提供可靠的傳輸,而 UDP 提供的是不可靠傳輸。

終於說到應用層了,應用層這一層最接近我們用戶了。

雖然我們收到了傳輸層傳來的數據,可是這些傳過來的數據五花八門,有html格式的,有mp4格式的,各種各樣。你確定你能看的懂?

因此我們需要指定這些數據的格式規則,收到後才好解讀渲染。例如我們最常見的 Http 數據包中,就會指定該數據包是 什麼格式的文件了。

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㈤ 計算機網路 邏輯連接和物理連接有什麼本質區別

簡單的講,物理鏈接是指設備之間存不存在通過介質的實際連接。比如用電線、網線、無線電之類,使設備在物理上存在連接。
邏輯鏈接可以看做設備之間可不可能實現信號或數據的傳遞。比如傳數據包、數據幀之類的。
物理鏈接是保障邏輯鏈接的基礎,而邏輯鏈接的連通情況並不一定影響物理鏈接的連通情況。
舉個例子,斷開邏輯鏈接並不一定要斷開物理鏈接。比如你可以通過設置網口shutdown,或者設置賬戶規則等等方式來限制設備之間的數據傳輸,而不需要實際去拔掉網線去斷開物理鏈接。
但是如果沒有物理鏈接,邏輯鏈接是不成立的。比如兩台電腦之間不連網線,不連紅外線,不連藍牙,也不上同一個wifi……反正就是沒有介質相連,你讓他倆怎麼傳輸據呢?所以沒有物理鏈接,邏輯鏈接也不成立。
這個是我自己粗淺的理解,不知道能不能幫到你。

㈥ 什麼是物理網路,物理網路與邏輯網路的區別是什麼啊,謝謝高手啊,跪求,急急急急急急

把計算機硬體介質「聯接」成的網路稱為物理網路

目前普遍採用的是傳輸控制協議網際協議TCP/IP即TCP對應OSI七層模型的傳輸層IP對應網路層這兩層稱為邏輯網路.而物理層和數據鏈路層稱為物理層保持與OSI的規定一致

比如你能看得見摸得著的通過網路設備諸如網線,路由器,交換機等聯系起來的pc網路就是物理網路。
而這個網路中所使用的協議,或者網路結構,比如這個網路分多個子網或者多重層級關系,這些都是靠邏輯網路來劃分的。
不知道這樣說你能不能理解。