大纲要求

（一）通信基础

1. 信道、信号、带宽、码元、波特、速率、信源与信宿等基本概念
2. 奈奎斯特定理与香农定理
3. 编码与调制
4. 电路交换、报文交换与分组交换 
5. 数据报与虚电路 

（二）传输介质

1.  双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质
2. 物理层接口的特性

（三）物理层设备

1. 中继器
2. 集线器

核心考点

1. 掌握奈奎斯特定理和香农定理
2. 掌握电路交换、报文交换与分组交换的工作方式与特点
3. 理解中继器和集线器的功能以及实现原理
4. 理解通信基础的基本概念

知识点讲解

2.1 通信基础

2.1.1  信号 

信号：数据的电气或电磁的表现(就是将数据用另外一种形态表现出来，就好像水转换成冰，其实质还是水，仅仅是形态变了)。而数据是传送信息(如图片和文字等)的实体。 

2.1.2  信源、信道及信宿

信源：字面理解就是信息的源泉，也就是通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。 

信道：字面理解就是信息传送的道路，也就是信号的传输媒质，分为有线信道和无线信道，人们常说的双绞线和人造卫星传播信号分别是有线信道和无线信道的典型代表。 

信宿：字面理解就是信息的归宿地，也就是通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。 

 2.1.3  速率、波特及码元

在计算机网络中，速率顾名思义是指数据的传输速率，即单位时间内传输的数据量。一般速率有两种描述形式：波特率和比特率。 

波特率：又称为码元传输速率，它表示单位时间内数字通信系统所传输的码元个数(也可以称为脉冲个数或者信号变化的次数，对理解某些题有好处，一定记住:)，单位是波特(Baud)。1波特表示数字通信系统每秒传输1个码元。码元可以用二进制表示，也可以用多进制表示。 

比特率:又称为信息传输速率，它表示单位时间内数字通信系统所传输的二进制码元个数，即比特数。  

2.1.4  带宽 

带宽：表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。 

2.1.5  奈奎斯特定理 

2.1.6  香农定理 

2.1.7  编码与调制

1.调制

1. 数字数据调制为模拟信号
2. 模拟数据调制为模拟信号 

2.编码 

1. 数字数据编码为数字信号
2. 模拟数据编码为数字信号 

2.1.8  数据传输方式 

数据传输方式包括电路交换、报文交换和分组交换。 

1.电路交换

电路交换:由于电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理(由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成)，因此有以下优缺点。 

优点：

1. 通信时延小。由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，因此传输数据的时延非 
2. 实时性强。通信双方之间的物理通路一旦建立，双方可以随时通信，所以实时 
3. 有序传输。双方通信时按发送顺序传送数据，不存在失序问题。 
4. 适用范围广。电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号。 
5. 控制简单。电路交换的交换设备(交换机等)及控制均较简单。 
6. 避免冲突。不同的通信双方拥有不同的信道，不会出现争用物理信道的问题。 

 缺点：

1. 建立连接时间长。电路交换建立连接的平均时间相对计算机通信来说太长。
2. 信道利用率低。电路交换连接建立后，物理通路被通信双方独占，即使通信线路空闲，也不能供其他用户使用，因而信道利用率低。 
3. 缺乏统一标准。当电路交换时，数据直达，不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制。 
4. 灵活性差。只要通信双方建立的通路中的任何一个节点出了故障，就必须重新拨号建立新的连接。

 2.报文交换

报文交换:数据交换的单位是报文，报文携带有目的地址、源地址等信息。报文交换在交换节点采用存储转发的传输方式，因而有以下优缺点。

优点：

1. 无需建立连接。报文交换不需要为通信双方预先建立一- 条专用的通信线路，不存在建立连接时延，用户可随时发送报文。 
2. 动态分配线路。当发送方把报文交给交换设备时，交换设备先存储整个报文，然后选 择一条合适的空闲线路，将报文传送出去。
3. 提高可靠性。如果某条传输路径发生故障，可重新选择另一条路径传输数据，所以提高了传输的可靠性。
4. 提高线路利用率。通信双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。 
5. 提供多目标服务。一个报文可以同时发送到多个目的地址，这在电路交换中是很难实现的。 

缺点：

1. 由于数据进入交换节点后要经历存储、转发这一过程，从而引起转发时延(包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等)。 
2. 报文交换对报文的大小没有限制，这就要求网络节点需要有较大的存储缓存空间。 

3.分组交换： 

分组交换分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组然后把这些分组(携带源地址、目的地址和编号信息)逐个地发送出去，因此分组交换有以下优缺点。

优点：

1. 加速传输。因为分组是逐个传输的，所以可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了报文的传输时间。此外，传输一个分组所需的缓冲区比传输份报文所需的缓冲区要小得多，这样因缓冲区不足而等待发送的概率及等待的时间也必然少得多。
2.  简化了存储管理。因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，在交换节点中，存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比较容易。
3. 减少了出错概率和重发数据量。因为分组较短，其出错概率必然减少，所以每次重发的数据量也大大减少，这样不仅提高了可靠性，也减少了传输时延。

 缺点：

1. 存在传输时延。尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但相对于电路交换仍存在存储转发时延，而且其节点交换机必须具有更强的处理能力。
2. 当分组交换采用数据报服务时，可能出现失序、丢失或重复分组的现象，分组到达目的节点时，要对分组按编号进行排序等工作，增加了麻烦。若采用虚电路服务，虽然无失序问题，但有呼叫建立、数据传输和虛电路释放3个过程。 

2.1.9  数据报与虚电路 

1.数据报

原理：

1. 首先主机A先将分组逐个地发往与它直接相连的交换机1,交换机1将主机A发来的分组缓存。 
2. 然后查找自己的转发表，不同时刻转发表的内容可能不相同，因此有的分组转发给交换机2,有的分组转发给交换机3和交换机4。 
3. 依次类推，直到所有分组到达主机B。 

数据报方式具有以下特点: 

1. 发送分组前无须建立连接。         
2. 网络尽最大努力交付，传输不保证可靠性，即可能丢失。每个分组都是被独立处理的，所以转发的路径可能不同，因此不一定按序到达接收方。 
3. 在具有多个分组的报文中，交换机尚未接收完第二个分组，已经收到的第一 一个分组就可以转发出去，不仅减小了延迟，而且大大提高了吞吐量。 
4. 当某一台交换机或一段链路故障时，可相应地更新转发表，寻找到另一条替代路径转发分组，对故障适应能力强。 
5. 发送方和接收方不独占某一链路，所以资源利用率高。 

2.虚电路 

2.2 传输介质

2.2.1  传输介质分类 

 传输介质分为两大类：导向性传输介质、非导向性传输介质

导向性传输介质包含双绞线、同轴电缆、光纤。

非导向性传输介质有短波、微波、红外线与可见光等。

2.2.2  物理层接口特性 

1. 机械特性
2. 电气特性
3. 功能特性
4. 规程特性 

2.3  物理层设备 

2.3.1  中继器

物理层设备主要包含中继器和集线器

2.3.2  集线器

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