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從物理上看計算機網路

發布時間: 2025-08-16 17:50:23

⑴ 計算機的物理結構和計算機的拓撲結構有什麼不同

計算機的拓撲結構就是網路的物理結構! 分匯流排 星形 擴展星形 環形

具體解釋:

計算機網路的物理連接形式叫做網路的物理拓撲結構。連接在網路上的計算機、大容量的外存、高速列印機等設備均可看作是網路上的一個節點,也稱為工作站。計算機網路中常用的拓撲結構有匯流排型、星型、環型等。

①匯流排拓撲結構

匯流排拓撲結構是一種共享通路的物理結構。這種結構中匯流排具有信息的雙向傳輸功能,普遍用於區域網的連接,匯流排一般採用同軸電纜或雙絞線。

匯流排拓撲結構的優點是:安裝容易,擴充或刪除一個節點很容易,不需停止網路的正常工作,節點的故障不會殃及系統。由於各個節點共用一個匯流排作為數據通路,信道的利用率高。但匯流排結構也有其缺點:由於信道共享,連接的節點不宜過多,並且匯流排自身的故障可以導致系統的崩潰。

②星型拓撲結構

星型拓撲結構是一種以中央節點為中心,把若干外圍節點連接起來的輻射式互聯結構。這種結構適用於區域網,特別是近年來連接的區域網大都採用這種連接方式。這種連接方式以雙絞線或同軸電纜作連接線路。

星型拓撲結構的特點是:安裝容易,結構簡單,費用低,通常以集線器(Hub)作為中央節點,便於維護和管理。中央節點的正常運行對網路系統來說是至關重要的。

③環型拓撲結構

環型拓撲結構是將網路節點連接成閉合結構。信號順著一個方向從一台設備傳到另一台設備,每一台設備都配有一個收發器,信息在每台設備上的延時時間是固定的。

這種結構特別適用於實時控制的區域網系統。

環型拓撲結構的特點是:安裝容易,費用較低,電纜故障容易查找和排除。有些網路系統為了提高通信效率和可靠性,採用了雙環結構,即在原有的單環上再套一個環,使每個節點都具有兩個接收通道。環型網路的弱點是,當節點發生故障時,整個網路就不能正常工作。

④樹型拓撲結構

樹型拓撲結構就像一棵「根」朝上的樹,與匯流排拓撲結構相比,主要區別在於匯流排拓撲結構中沒有「根」。這種拓撲結構的網路一般採用同軸電纜,用於軍事單位、政府部門等上、下界限相當嚴格和層次分明的部門。

樹型拓撲結構的特點:優點是容易擴展、故障也容易分離處理,缺點是整個網路對根的依賴性很大,一旦網路的根發生故障,整個系統就不能正常工作。

⑵ 計算機網路中五層協議它們分別的主要功能是什麼它們具體分別是在哪裡(從硬體層面上談)實現的

1,物理層;其主要功能是:主要負責在物理線路上傳輸原始的二進制數據。

2、數據鏈路層;其主要功能是:主要負責在通信的實體間建立數據鏈路連接。

3、網路層;其主要功能是:要負責創建邏輯鏈路,以及實現數據包的分片和重組,實現擁塞控制、網路互連等功能。

4、傳輸層;其主要功能是:負責向用戶提供端到端的通信服務,實現流量控制以及差錯控制。

5、應用層;其主要功能是:為應用程序提供了網路服務。

物理層和數據鏈路層是由計算機硬體(如網卡)實現的,網路層和傳輸層由操作系統軟體實現,而應用層由應用程序或用戶創建實現。

(2)從物理上看計算機網路擴展閱讀:

應用層是體系結構中的最高層。應用層確定進程之間通信的性質以滿足用戶的需要。這里的進程就是指正在運行的程序。

應用層不僅要提供應用進程所需要的信息交換
和遠地操作,而且還要作為互相作用的應用進程的用戶代理,來完成一些為進行語義上有意義的信息交換所必須的功能。應用層直接為用戶的應用進程提供服務。

傳輸層的任務就是負責主機中兩個進程之間的通信。網際網路的傳輸層可使用兩種不同協議:即面向連接的傳輸控制協議TCP,和無連接的用戶數據報協議UDP。

面向連接的服務能夠提供可靠的交付,但無連接服務則不保證提供可靠的交付,它只是「盡最大努力交付」。這兩種服務方式都很有用,備有其優缺點。在分組交換網內的各個交換結點機都沒有傳輸層。

網路層負責為分組交換網上的不同主機提供通信。在發送數據時,網路層將運輸層產生的報文段或用戶數據報封裝成分組或包進行傳送。

在TCP/IP體系中,分組也叫作IP數據報,或簡稱為數據報。網路層的另一個任務就是要選擇合適的路由,使源主
機運輸層所傳下來的分組能夠交付到目的主機。

⑶ 計算機網路 物理層

物理層解決如何在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸數據比特流,而不是指具體的傳輸媒體。
物理層主要任務:確定與傳輸媒體介面有關的一些特性。==>定義標准

通信的目的是傳送消息

1.單工通信:只有一個方向的通信而沒有反方向的交互,僅需要一條信道。
2.半雙工通信:通信的雙方都可以發送或接收信息,但任何一方都不能同時發送和接受,需要兩條信道。
3.全雙工通信:通信雙方可以同時發送和接受信息,也需要兩條信道。

影響失真程度的因素
1.碼元傳輸率
2.信號傳輸距離
3.雜訊干擾
4.傳輸媒體質量

失真的一種形式----碼間串擾

奈氏准則 (奈奎斯特定理)

香農定理

基帶信號與寬頻信號

(1)非歸零編碼【NRZ】
(2)曼徹斯特編碼
(3)差分曼徹斯特
(4)歸零編碼【RZ】
(5)反向不歸零編碼
(6)4B/5B編碼

牛的編碼方式來了

更牛的來了

最後提一下4B/5B編碼:比特流中插入額外的比特以打破一連串的0或1,就是用5個比特來編碼4個比特的數據,之後再傳給接收方,因此成為4B/5B。編碼效率為80%。只採用16種對應16種不同的4位碼,其他的16種作為控制碼(幀的開始和結束,線路的狀態信息等)或保留。

上題解答:共4×4=16種波形,說明每個碼元需要log16=4位;1200*4=4800bit/s。

計算機內部處理的是二進制數據,處理的都是數字音頻,所以需要將模擬音頻通過采樣、量化轉換成有限個數字表示的離散序列(即實現音頻數字化)。
最典型的例子就是對音頻信號進行編碼的脈沖調制(PCM),在計算機應用中能夠達到最高保真水平的就是PCM編碼,被廣泛應用於素材保存及音樂欣賞,CD、DVD以及我們常見的WAV文件中僅有應用。它主要包括三步:抽樣、量化、編碼。

為了實現傳輸的有效性,可能需要較高的頻率。這種調制方式還可以使用頻分復用技術,充分利用帶寬資源。在電話機和本地交換機所傳輸的信號是採用模擬信號傳輸模擬數據的方式;模擬的聲音數據是載入到模擬的載波信號中傳輸的。

傳輸介質也稱為傳輸媒體/傳輸媒介,它就是數據傳輸系統中發送設備和接收設備之間的物理通路。

傳輸媒體並不是物理層 :傳輸媒體在物理層的下面,因為物理層是體系結構的第一層,因此有時稱傳輸媒體為0層。在傳輸媒體中傳輸的是信號,但傳輸媒體並不知道所傳輸的信號代表什麼意思。但物理層規定了電氣特性,因此能夠識別所傳送的比特流。

中繼器

集線器(多口中繼器)再生,放大

⑷ [計算機網路之二] 物理層

  物理層考慮的是怎樣才能在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸數據比特流,而不是指具體的傳輸媒體。物理層的作用是盡可能地屏蔽掉不同傳輸媒體和通信手段的差異,使物理層上面的數據鏈路層感覺不到這些差異,這樣就可使數據鏈路層只需要考慮如何完成本層的協議和服務,而不必考慮網路具體的傳輸媒體和通信手段是什麼。

  物理層的協議也稱為物理層 規程

(1)機械特性

  指明介面所用接線器的形狀和尺寸、引腳數目和排列、固定和鎖定裝置等。

(2)電氣特性

  指明在介面電纜的各條線上出現的電壓的范圍。

(3)功能特性

  指明在某條線上出現的某一電平的意義。

(4)過程特性

  指明對於不同功能的各種可能事件的出現順序。

   數據在計算機內部多採用並行傳輸方式,但在通信線路上的傳輸方式一般都是串列傳輸 ,即逐個比特按照事件順序傳輸。因此物理層還要完成傳輸方式的轉換。



  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)


消息 :通信的目的是傳遞消息,如語音、文字、圖像視頻。

數據 :運送消息的實體,使用特定方式表示的信息,通常是有意義的符號序列。

信號 :數據的電氣或電磁的表現。

碼元 :代表不同離散數值的基本波形。


  信道不等同於電路,信道一般都是用來表示向某一個方向傳送信息的媒體,一條通信電路往往包含一條發送信道和一條接收信道。

  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。

  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。

PS. 一般對講機屬於半雙工!!!

  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。


數字信號一般用方形脈沖來表示:





  對於模擬信道,信道帶寬 W = f2 - f1,f1 是信道能通過的最低頻率,f2 是信道能通過的最高頻率,兩者都是由信道的物理特性決定的。

  數字信道時一種離散信道,它只能傳送取離散值的數字信號,信道的帶寬決定了信道中能不失真地傳輸脈沖序列的最高速率。

一個數字脈沖稱為一個碼元,用碼元速率表示單位時間內信號波形的變換次數,即單位時間內通過信道傳輸的碼元個數。若信號碼元的寬度為 T 秒,則碼元速率 B = 1/T,單位為波特(Baud),所以碼元速率也叫波特率。

有限帶寬無雜訊信道的極限碼元速率為:

     B = 2W(Baud) // W 為信道帶寬

一個碼元所帶的位數是由碼元所取的離散值種類所決定的,存在如下關系:

     n = log 2 N // n 為碼元所帶位數,N 為碼元種類數

根據上述兩個公式,可以計算出理想無雜訊狀況下,信道的最大數據傳輸速率為:

     R = B log 2 N = 2W log 2 N


有限帶寬有雜訊信道的極限數據速率:

     C = W log 2 (1+S/N)

【解析】W 為信道帶寬,S 為信號的平均功率,N 為雜訊的平均功率,S/N 叫作信噪比,在實際使用中 S 與 N 的比值太大,故常取其分貝數(dB),分貝與信噪比的關系為:

     dB = 10 log10(S/N)


(1)導引型

(2)非導引型



   頻分復用 FDM(Frequency Division Multiplexing) 的所有用戶在同樣的時間佔用不同的帶寬(頻率帶寬)資源,用戶在分配到一定的頻帶後,在通信過程中自始至終都佔用這個頻帶。

  時分復用 TDM(Time Division Multiplexing) 是將時間劃分為一段段等長的時分復用幀。每一個時分復用的用戶在每一個 TDM 幀中佔用固定序號的時隙。

   統計時分復用 STDM(Statistic TDM)

   波分復用 WDM(Wavelength Division Multiplexing) 就是光的頻分復用。

   碼分復用 CDM(Code Division Multiplexing) :在相同的時間使用相同的頻帶進行通信。

  在 CDMA(碼分多址:Code Division Multiplexing Access) 中,每一個比特時間被劃分為 m 個短的間隔,稱為 碼片(chip) 。使用 CDMA 的每個站被指派一個唯一的 m bit 碼片序列(chip sequence) ,發送比特 1 使用 m bit 碼片序列,發送比特 0 使用碼片序列的反碼。

  CDMA 系統的一個重要特點就是這種體制給每一個站分配的碼片序列不僅必須各不相同,並且還必須互相正交。



  非對稱數字用戶線 ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)技術是 用數字技術對現有的模擬電話用戶線進行改造 ,使它能夠承載寬頻數字業務。

  光纖同軸混合網(HFC 網,Hybrid Fiber Coax)是在目前覆蓋面很廣的有線電視網的基礎上開發的一種居民寬頻接入網。