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计算机网络如何理解物理通信

发布时间: 2024-03-29 20:07:30

计算机网络通信原理

网络是用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起,组成数据链路,从而达到资源共享和通信的目的。通信是人与人之间通过某种媒体进行的信息交流与传递。网络通信是通过网络将各个孤立的设备进行连接,通过信息交换实现人与人,人与计算机,计算机与计算机之间的通信。网络通信中最重要的就是网络通信协议。当今网络协议有很多,局域网中最常用的有三个网络协议:MICROSOFT的NETBEUI、NOVELL的IPX/SPX和TCP/IP协议。应根据需要来选择合适的网络协议。
通信协议是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。协议定义了数据单元使用的格式,信息单元应该包含的信息与含义,连接方式,信息发送和接收的时序,从而确保网络中数据顺利地传送到确定的地方。
在计算机通信中,通信协议用于实现计算机与网络连接之间的标准,网络如果没有统一的通信协议,电脑之间的信息传递就无法识别。 通信协议是指通信各方事前约定的通信规则,可以简单地理解为各计算机之间进行相互会话所使用的共同语言。两台计算机在进行通信时,必须使用的通信协议。

㈡ 计算机网络-物理层-通信基础

一个数据通信系统可划分为三大部分,即源系统(或发送端、发送方)、传输系统(或传输网络)和目的系统(或接收端、接收方)。

源系统一般包括以下两个部分:

源点(source):源点设备产生要传输的数据,例如,从计算机的键盘输入汉字,计算机产生输出的数字比特流。源点又称为源站,或 信源 。

发送器:通常源点生成的数字比特流要通过发送器编码后才能够在传输系统中进行传输。典型的发送器就是 调制器 。现在很多计算机使用内置的调制解调器(包含调制器和解调器),用户在计算机外面看不见调制解调器。

目的系统一般也包括以下两个部分:

接收器:接收传输系统传送过来的信号,并把它转换为能够被目的设备处理的信息。典型的接收器就是 解调器 ,它把来自传输线路上的模拟信号进行解调,提取出在发送端置入的消息,还原出发送端产生的数字比特流。

终点(destination):终点设备从接收器获取传送来的数字比特流,然后把信息输出(例如,把汉字在计算机屏幕上显示出来)。终点又称为目的站,或 信宿 。

在源系统和目的系统之间的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。

通信的目的是传送消息(message)。 如话音、文字、图像、视频等都是消息。 数据(data)是运送消息的实体。 根据RFC4949给出的定义,数据是使用特定方式表示的信息,通常是有意义的符号序列。这种信息的表示可用计算机或其他机器(或人)处理或产生。 信号(signal)则是数据的电气或电磁的表现。 根据信号中代表消息的参数的取值方式不同,信号可分为以下两大类:

(1) 模拟信号,或连续信号一代表消息的参数的取值是连续的。 例如在上图中,用户家中的调制解调器到电话端局之间的用户线上传送的就是模拟信号。

(2) 数字信号,或离散信号一代表消息的参数的取值是离散的。 例如在上图中,用户家中的计算机到调制解调器之间,或在电话网中继线上传送的就是数字信号。在使用时间域(或简称为时域)的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形就称为 码元① 。在使用二进制编码时,只有两种不同的码元,一种代表0状态而另一种代表1状态。

① 码元 是指用一个固定时长的信号波形(数字脉冲)表示一位k进制数字,代表不同离散数值的基本波形,是数字通信中数字信号的计量单位,这个时长内的信号称为k进制码元,而该时长称为码元宽度。一个玛元所携带的信息量是不固定的,而是由调制方式和编码方式决定的。

信道按传输信号形式的不同,可分为传送模拟信号的模拟信道和传送数字信号的数字信道两大类;信道按传输介质的不同可分为无线信道和有线信道。

信道上传送的信号有基带信号和宽带信号之分。来自信源的信号常称为基带信号(即基本频带信号)。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。基带信号将数字信号1和0直接用两种不同的电压表示,然后送到数字信道上传输(称为基带传输);宽带(带通)信号将基带信号进行调制后形成频分复用模拟信号,然后送利模拟信道上传输(称为宽带传输)。

信道一般都是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。因此, 一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道 。从通信的双方信息交互的方式来看,可以有以下三种基本方式:

(1) 单向通信 又称为单工通信,即只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。无线电广播或有线电广播以及电视广播就属于这种类型。

(2) 双向交替通信 又称为半双工通信,即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)。这种通信方式是一方发送另一方接收,过一段时间后可以再反过来。

(3) 双向同时通信 又称为全双工通信,即通信的双方可以同时发送和接收信息。单向通信只需要一条信道,而双向交替通信或双向同时通信则都需要两条信道(每个方向各一条)。显然,双向同时通信的传输效率最高。

速率也称数据率,指的是数据传输速率,表示单位时间内传输的数据量。可以用码元传输速率和信息传输速率表示。

1)码元传输速率。又称波特率,它表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数(也可称为脉冲个数或信号变化的次数),单位是波特(Bud)。1波特表示数字通信系统每秒传输一个码元。码元可以是多进制的,也可以是二进制的,码元速率与进制数无关。

2)信息传输速率。又称信息速率、比特率等,它表示单位时间内数字通信系统传输的二进制码元个数(即比特数),单位是比特/秒(b/s)。

注意:波特和比特是两个不同的概念,码元传输速率也称调制速率、波形速率或符号速率。但码元传输速率与信息传输速率在数量上却又有一定的关系。若一个码元携带比特的信息量,则M波特率的码元传输速率所对应的信息传输速率为Mn比特/秒。

㈢ 物理通信属于哪一层

物理层(Physical Layer)是计算机网络OSI模型中最低的一层,也是最基本的一层。简单的说,网络的物理层面确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。

物理层规定:为传输数据,需要物理链路与设备的创建、维持、拆除,并具有机械的、电子的、功能的、规范的特性。局域网与广域网皆属第1、2层。

物理层执行的主要功能和服务是: 物理层在物理传输介质上执行逐位或逐符号的数据传递。它提供一个标准化的接口连接到传输介质,包括的机械规格的电连接器和电缆,例如电缆的最大长度,的电气规范的传输线的信号电平和阻抗。

物理层负责电磁兼容包括电磁频谱信号强度、模拟带宽等的频率分配和规范。传输介质可以是通过光纤或无线通信链路(例如自由空间光通信或无线电)的电或光传输介质。

线路编码用于将数据转换为可调制到载波或红外光上的电波动模式。数据的流与管理位同步中同步串行通信或启动-停止的信令和流量控制在异步串行通信。

在多个网络参与者之间共享传输介质可以通过简单的电路交换或多路复用来处理。用于共享传输介质的更复杂的介质访问控制协议可以使用载波侦听和冲突检测,例如以太网的带有冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)。

为了优化可靠性和效率,可以使用信号处理技术,例如均衡、训练序列和脉冲整形。可以应用包括前向纠错在内的纠错码和技术来进一步提高可靠性。

与物理层相关的其他主题包括:比特率;点对点、多点或点对多点线配置;物理网络拓扑,例如总线、环形、网状或星形网络;串行或并行通信;单工、半双工或全双工传输模式;和自动协商。

其他应用

1、 无线 LAN或Wi-Fi:PHY 部分由 RF、混合信号和模拟部分(通常称为收发器)和使用数字信号处理器(DSP) 和通信算法处理(包括信道代码)的数字基带部分组成。

这些 PHY 部分通常与片上系统(SOC) 实现中的媒体访问控制(MAC) 层集成。类似的无线应用包括3G/4G/LTE、WiMAX和UWB。

2、 通用串行总线(USB):PHY 芯片集成到主机或嵌入式系统中的大多数 USB 控制器中,并提供接口的数字部分和调制部分之间的桥梁。

3、 IrDA:红外数据协会(IrDA) 规范包括用于数据传输物理层的 IrPHY 规范。

4、 串行 ATA(SATA):串行 ATA 控制器使用 PHY。

如何理解计算机网络通信

1. 以太网协议
以太网协议规定,一组电信号构成一个数据包,我们把这个数据包称之为帧。每一个桢由标头(Head)和数据(Data)两部分组成。

帧的大小一般为 64 – 1518 个字节。假如需要传送的数据很大的话,就分成多个桢来进行传送。

对于表头和数据这两个部分,他们存放的都是一些什么数据呢? 毫无疑问,我们至少得知道这个桢是谁发送,发送给谁的等这些信息吧?所以标头部分主要是一些说明数据,例如发送者,接收者等信息。而数据部分则是这个数据包具体的,想给接收者的内容。

一个桢的长度是 64~1518 个字节,也就是说桢的长度不是固定的,但是标头部分的字节长度是固定的,每个桢都是单独发的,并且固定为18个字节。

把一台计算的的数据通过 物理层 和 链路层 发送给另一台计算机,究竟是谁发给谁的,计算机与计算机之间如何区分,,你总得给他们一个唯一的标识吧?

于是,MAC 地址出现了。

2. MAC 地址

连入网络的每一个计算机都会有网卡接口,每一个网卡都会有一个唯一的地址,这个地址就叫做 MAC 地址。计算机之间的数据传送,就是通过 MAC 地址来唯一寻找、传送的。

MAC地址 由 48 位二进制数所构成,在网卡生产时就被唯一标识了。

3. 广播与ARP协议

(1). 广播

如图,假如计算机 A 知道了计算机 B 的 MAC 地址,然后计算机 A 想要给计算机 B 传送数据,虽然计算机 A 知道了计算机 B 的 MAC 地址,可是它要怎么给它传送数据呢?计算机 A 不仅连着计算机 B,而且计算机 A 也还连着其他的计算机。 虽然计算机 A 知道计算机 B 的 MAC 地址,可是计算机 A 却不知道计算机 B 是分布在哪边路线上,为了解决这个问题,于是,有了 广播 的出现。

在同一个 子网 中,计算机 A 要向计算机 B 发送一个 数据包 ,这个数据包会包含接收者的 MAC 地址。当发送时,计算机 A 是通过 广播 的方式发送的,这时同一个子网中的计算机 C, D 也会收到这个数据包的,然后收到这个数据包的计算机,会把数据包的 MAC 地址取出来,与自身的 MAC 地址对比,如果两者相同,则接受这个数据包,否则就丢弃这个数据包。

(2). ARP 协议

那么问题来了,计算机 A 是如何知道计算机 B 的 MAC 地址的呢?这个时候就得由 ARP 协议这个家伙来解决了,不过 ARP 协议会涉及到IP地址,我们下面才会扯到IP地址。因此我们先放着,就当作是有这么一个 ARP 协议,通过它我们可以知道子网中其他计算机的 MAC 地址。

上面我们有说到子网这个关键词,实际上我们所处的网络,是由无数个子网络构成的。广播的时候,也只有同一个子网里面的计算机能够收到。

假如没有子网这种划分的话,计算机 A 通过广播的方式发一个数据包给计算机 B , 其他所有计算机也都能收到这个数据包,然后进行对比再舍弃。世界上有那么多台计算机,每一台计算机都能收到其他所有计算机的数据包,那就不得了了。那还不得奔溃。 因此产生了 子网 这么一个东西。

那么问题来了,我们如何区分哪些 MAC 地址是属于同一个子网的呢?假如是同一个子网,那我们就用广播的形式把数据传送给对方,如果不是同一个子网的,我们就会把数据发给网关,让网关进行转发。

为了解决这个问题,于是,有了 IP 协议。

1. IP协议

IP协议,它所定义的地址,我们称之为 IP地址 。IP协议有两种版本,一种是 IPv4,另一种是 IPv6。不过我们目前大多数用的还是 IPv4,我们现在也只讨论 IPv4 这个版本的协议。

这个 IP 地址由 32 位的二进制数组成,我们一般把它分成4段的十进制表示,地址范围为0.0.0.0~255.255.255.255。

每一台想要联网的计算机都会有一个IP地址。这个IP地址被分为两部分,前面一部分代表 网络部分 ,后面一部分代表 主机部分 。并且网络部分和主机部分所占用的二进制位数是不固定的。

假如两台计算机的网络部分是一模一样的,我们就说这两台计算机是处于同一个子网中。例如 192.168.43.1 和 192.168.43.2, 假如这两个 IP 地址的网络部分为 24 位,主机部分为 8 位。那么他们的网络部分都为 192.168.43,所以他们处于同一个子网中。

可是问题来了,你怎么知道网络部分是占几位,主机部分又是占几位呢?也就是说,单单从两台计算机的IP地址,我们是无法判断他们的是否处于同一个子网中的。

这就引申出了另一个关键词———— 子网掩码 。子网掩码和IP地址一样也是 32 位二进制数,不过它的网络部分规定全部为 1,主机部分规定全部为 0.也就是说,假如上面那两个IP地址的网络部分为 24 位,主机部分为 8 位的话,那他们的子网掩码都为 11111111.11111111.11111111.00000000,即255.255.255.0。

那有了子网掩码,如何来判端IP地址是否处于同一个子网中呢。显然,知道了子网掩码,相当于我们知道了网络部分是几位,主机部分是几位。我们只需要把 IP 地址与它的子网掩码做与(and)运算,然后把各自的结果进行比较就行了,如果比较的结果相同,则代表是同一个子网,否则不是同一个子网。

例如,192.168.43.1和192.168.43.2的子码掩码都为255.255.255.0,把IP与子码掩码相与,可以得到他们都为192.168.43.0,进而他们处于同一个子网中。

2. ARP协议

有了上面IP协议的知识,我们回来讲一下ARP协议。

有了两台计算机的IP地址与子网掩码,我们就可以判断出它们是否处于同一个子网之中了。

假如他们处于同一个子网之中,计算机A要给计算机B发送数据时。我们可以通过ARP协议来得到计算机B的MAC地址。

ARP协议也是通过广播的形式给同一个子网中的每台电脑发送一个数据包(当然,这个数据包会包含接收方的IP地址, 这个 IP地址 怎么来的,往下看 )。对方收到这个数据包之后,会取出IP地址与自身的对比,如果相同,则把自己的MAC地址回复给对方,否则就丢弃这个数据包。这样,计算机A就能知道计算机B的MAC地址了。

可能有人会问,知道了MAC地址之后,发送数据是通过广播的形式发送,询问对方的MAC地址也是通过广播的形式来发送,那其他计算机怎么知道你是要传送数据还是要询问MAC地址呢?其实在询问MAC地址的数据包中,在对方的MAC地址这一栏中,填的是一个特殊的MAC地址,其他计算机看到这个特殊的MAC地址之后,就能知道广播想干嘛了。

假如两台计算机的IP不是处于同一个子网之中,这个时候,我们就会把数据包发送给网关,然后让网关让我们进行转发传送

3. DNS服务器

这里再说一个问题,我们是如何知道对方计算机的IP地址的呢?这个问题可能有人会觉得很白痴,心想,当然是计算机的操作者来进行输入了。这没错,当我们想要访问某个网站的时候,我们可以输入IP来进行访问,但是我相信绝大多数人是输入一个网址域名的,例如访问网络是输入 http://www..com 这个域名。其实当我们输入这个域名时,会有一个叫做DNS服务器的家伙来帮我们解析这个域名,然后返回这个域名对应的IP给我们的。

因此,网络层的功能就是让我们在茫茫人海中,能够找到另一台计算机在哪里,是否属于同一个子网等。

通过物理层、数据链路层以及网络层的互相帮助,我们已经把数据成功从计算机A传送到计算机B了,可是,计算机B里面有各种各样的应用程序,计算机该如何知道这些数据是给谁的呢?

这个时候, 端口(Port) 这个家伙就上场了,也就是说,我们在从计算机A传数据给计算表B的时候,还得指定一个端口,以供特定的应用程序来接受处理。

也就是说,传输层的功能就是建立端口到端口的通信。相比网络层的功能是建立主机到主机的通信。

也就是说,只有有了IP和端口,我们才能进行准确着通信。这个时候可能有人会说,我输入IP地址的时候并没有指定一个端口啊。其实呢,对于有些传输协议,已经有设定了一些默认端口了。例如http的传输默认端口是80,这些端口信息也会包含在数据包里的。

传输层最常见的两大协议是 TCP 协议和 UDP 协议,其中 TCP 协议与 UDP 最大的不同就是 TCP 提供可靠的传输,而 UDP 提供的是不可靠传输。

终于说到应用层了,应用层这一层最接近我们用户了。

虽然我们收到了传输层传来的数据,可是这些传过来的数据五花八门,有html格式的,有mp4格式的,各种各样。你确定你能看的懂?

因此我们需要指定这些数据的格式规则,收到后才好解读渲染。例如我们最常见的 Http 数据包中,就会指定该数据包是 什么格式的文件了。

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原文看这里

㈤ 计算机网络 逻辑连接和物理连接有什么本质区别

简单的讲,物理链接是指设备之间存不存在通过介质的实际连接。比如用电线、网线、无线电之类,使设备在物理上存在连接。
逻辑链接可以看做设备之间可不可能实现信号或数据的传递。比如传数据包、数据帧之类的。
物理链接是保障逻辑链接的基础,而逻辑链接的连通情况并不一定影响物理链接的连通情况。
举个例子,断开逻辑链接并不一定要断开物理链接。比如你可以通过设置网口shutdown,或者设置账户规则等等方式来限制设备之间的数据传输,而不需要实际去拔掉网线去断开物理链接。
但是如果没有物理链接,逻辑链接是不成立的。比如两台电脑之间不连网线,不连红外线,不连蓝牙,也不上同一个wifi……反正就是没有介质相连,你让他俩怎么传输据呢?所以没有物理链接,逻辑链接也不成立。
这个是我自己粗浅的理解,不知道能不能帮到你。

㈥ 什么是物理网络,物理网络与逻辑网络的区别是什么啊,谢谢高手啊,跪求,急急急急急急

把计算机硬件介质“联接”成的网络称为物理网络

目前普遍采用的是传输控制协议网际协议TCP/IP即TCP对应OSI七层模型的传输层IP对应网络层这两层称为逻辑网络.而物理层和数据链路层称为物理层保持与OSI的规定一致

比如你能看得见摸得着的通过网络设备诸如网线,路由器,交换机等联系起来的pc网络就是物理网络。
而这个网络中所使用的协议,或者网络结构,比如这个网络分多个子网或者多重层级关系,这些都是靠逻辑网络来划分的。
不知道这样说你能不能理解。