企业官网建设流程全解析

今日学习内容谢希仁《计算机网络》第2章 物理层目录今日学习内容本章最重要的内容一、数据通信基础有关信道的几个基本概念二、信道容量三、三种交换方式四、信道复用重点FDM频分不同频率TDM时分不同时隙统计时分复用STDM波分复用WDMCDM码分不同码序列五、数字传输系统六、宽带接入技术6.1 ADSL技术6.2 光纤同轴混合网(HFC网)6.3 FTTx技术今日疑问一、分组交换中每个分组的路径是否一定相同二、CDM的原理是什么思考明日计划第3章 数据链路层本章最重要的内容物理层的任务几种常用的信道复用技术几种常用的宽带接入技术主要是 ADSL 和 FTTx物理层的基本概念物理层关注的是如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据流。物理层的任务是尽可能屏蔽掉不同传输媒体和通信手段间的差异使物理层上层的数据链路层感受不到这种差异。物理层的主要任务确定与传输媒体的接口有关的一些特性机械特性指明接口所用接线器的形状、尺寸等机械特性。电气特性指明接口电缆的各条线上的电压的范围。功能特性指明电线上某一电平的电压的意义。过程特性指明不同功能的各种可能事件的出现顺序。数据在计算机内部一般是并行传输但在通信线路上是串行传输所以物理层还要完成传输方式的转换。物理层协议很多因为物理连接的方式很多传输媒体的种类也很多。一、数据通信基础一个数据通信系统可划分为源系统、传输系统、目的系统或称为发送端、传输网络、接收端。源系统包括源点和发送器。典型的发送器是调制器。目的系统包括接收器和终点。典型的接收器是解调器。通信的目的是传送消息数据是运送消息的实体信号是数据的电气或电磁的表现。信号可分为模拟信号和数字信号。有关信道的几个基本概念信道不等于电路信道表示向某一方向传送信息的媒体一条通信电路通常包含一条发送信道和一条接受信道。通信方式信息交互有以下三种基本方式1单工广播收音机只能固定一个方向输出2半双工对讲机可以双向通信但一次只能由一方发起不能同时进行类似一种回合制游戏3全双工电话可以同时进行双向通信比如打电话双方可以同时讲话对方也能收到基带信号数字信号如方波vs 宽带信号经过调制的模拟信号调制来自信源的信号成为基带信号因为基带信号中包含较多低频成分而许多信道不能传输低频分量和直流分量所以需要对基带信号调制。调制可分为两大类基带调制将数字信号转换为另一种数字信号。又称编码。带通调制将基带信号的频率范围转换为另一频段并化为模拟信号。常用编码方式不归零制正电平代表1负电平代表0。归零制正脉冲代表1负脉冲代表0。曼彻斯特编码位周期中心的向上跳变代表0向下跳变代表1。注这个规则不是绝对的不同标准可能定义相反。但核心是‘位中心一定有跳变’这才是它‘自带时钟’的关键。差分曼彻斯特编码每一位的中心都有跳变。位开始的边界有跳变代表0没有代表1。曼彻斯特码的频率比不归零制高但有自同步能力即可以从信号波形自身中提取信号时钟频率。二、信道容量数字通信的优点信号在信道上传输时必然会失真但只要能识别出原有信号就没有影响就是尽管传输过程有损失但只要能辨认原有形状即可不影响。传输速率越高或距离越远或噪声越大失真就越严重。信道能通过的频率范围信道中码元传输的速率有上限超过上限会出现严重的码间串扰问题接收端无法识别编码。信道的频带越宽能通过的高频分量越多最大速率越高。信噪比信号的平均功率与噪声的平均功率之比写作 S/N单位是分贝dB信噪比 。奈奎斯特公式理想低通信道下的极限速率结论带宽为W则理想低通信道下的极限速率为2W。香农公式有噪声信道信道的极限传输速率。式中B是信道带宽赫兹S是信道内所传信号的平均功率瓦N是信道内部的高斯噪声功率瓦。香农公式表明带宽越大信噪比越大极限传输速率越高。还表明只要信息传输速率低于信道的极限速率就一定可以实现无差错传输但方法未知。另一种提高传输速率的方法通过编码让每个码元携带更多比特的信息。比如让a1000001…这样一个a1便可携带8种信息理解带宽越大、信噪比越高速率越快三、三种交换方式电路交换先建连接实时性好利用率低报文交换存储转发时延大分组交换存储转发效率高是互联网基础代价是每个分组都要加上包含‘目的地址’等信息的花哨头部增加了额外开销。四、信道复用重点FDM频分不同频率频分复用FDM每个用户分配一个频带通信中始终占用该频带。用户在同样时间占用不同的频带。TDM时分不同时隙时分复用TDM将时间划分为等长的帧每个用户在每个帧中占用其中一个固定序号的间隙。用户在不同时间占用同样的频带。我个人理解是类似于操作系统中的调度算法时间片轮转因为计算机数据的突发性时分复用的信道利用率比较低。统计时分复用STDM一种改进的时分复用又称异步时分复用。STDM不是固定分配时隙而是按需动态地分配时隙改进的时间片轮转算法。波分复用WDM就是光的频分复用。一根光纤上可以复用几十路甚至更多的光载波信号。光信号传输一定距离后会衰减因此需要使用光纤放大器放大后继续传输CDM码分不同码序列码分复用CDM不同用户使用不同码型在同样时间使用同样的频带通信。如对某一个用户序列00011011表示比特1,11100100表示比特0。其他用户的码片序列必须与此用户的序列相互正交。码分复用实际上是一种扩频通信。无线局域网中常用CDM。五、数字传输系统数字通信相比模拟通信在传输质量和经济上都更好。光纤是长途干线最主要的传输媒体。同步数字序列 SDH和同步光纤网 SONET是当前最主要的数字传输国际标准。简称SONET/SDH 标准六、宽带接入技术用户连接到互联网要先连接到某个 ISP以便获得上网所需的 IP 地址。宽带接入网是接入网的一种即一种用来把用户接入到互联网的网络。宽带接入可分为有线宽带接入和无线宽带接入。6.1 ADSL技术非对称数字用户线 ADSL 技术是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造使其能够承载宽带数字业务。标准模拟电话信号的频带在 300~3400Hz 范围ADSL技术将 4000Hz 以下的频带留给传统电话4000Hz 以上用于上网。因为用户一般都是下载ADSL 的下行带宽从 ISP 到用户远大于上行带宽所以叫做非对称。ADSL 的好处是可以利用现有的电话线缺点是传输距离有限并且不能保证固定的数据率。ADSL 的速率依赖于用户线的质量、长度、线径等。ADSL在用户线铜线的两端各安装一个ADSL解调器。采用基于频分复用的 DMT 调制技术将 4kHz 以上的频带划分为许多子信道其中 25 个子信道用于上行249 个子信道用于下行。类似 ADSL 还有许多其他 xDSL 技术速度更快但在国内应用较少。6.2 光纤同轴混合网(HFC网)光纤同轴混合网HFC网是基于有线电视网开发的一种宽带接入网。为提高传输的可靠性和质量HFC网将原有线电视网的同轴电缆主干部分改换为了光纤。光纤从头端连接到光纤结点在光纤结点处光信号转换为电信号连接到一个光纤结点的典型用户数为500。光纤节点与头端的典型距离为 25km到用户的距离不超过 3km。用户通过电缆调制解调器来使用 HFC 网它比 ADSL 中的解调器复杂很多因为要解决共享信道中的冲突问题。使用 HFC 网的数据率大小不确定它取决于这段电缆上有多少个用户正在传送数据如果有很多人在用每个人的速率会很慢。6.3 FTTx技术光纤到户 FTTH(Fiber To The Home)是把光纤一直铺设到用户家庭在光纤进入用户家中后才把光信号转换为电信号这样的上网速率最快。现在信号在陆地上的长距离传输基本都是使用的光缆在 ADSL 和 HFC 中长距离传输也是用的光缆。多个用户通过光配线网共享一根光纤干线光配线网使用波分复用上行和下行使用不同的波长。除了光纤到户 FTTH 外还有光纤到大楼 FTTB光纤到楼层 FTTF 等一般运行商所说的光纤到户并非真正的 FTTH。今日疑问一、分组交换中每个分组的路径是否一定相同不一定相同无连接的服务如互联网使用的IP协议每个分组独立地选择路径。想象一下你和你朋友从西安自驾去北京一个走山西方向一个走河南方向最后在北京集合。这就是“数据报”网络。你的疑问是对的而且想得很深入。面向连接的服务如虚电路在发送数据前先建立一条逻辑上的“虚拟连接”之后所有分组都沿着这条固定路径走。想象一下你坐高铁所有车厢都走同一条铁轨。结合我的项目我的 HTTP 服务器在传输层用的是TCP 协议。TCP 是面向连接的它会在你和服务端之间建立一条“虚拟连接”虽然 IP 分组在底层可能走不同的路由器但 TCP 保证它们看起来是按序、可靠地到达同一个地方。二、CDM的原理是什么原理每个用户被分配一个唯一的码片序列。不同用户的序列是正交的互不干扰。可以用“鸡尾酒会问题”来理解。场景在一个嘈杂的鸡尾酒会上有 10 对人同时在聊天。FDM频分把会场分成 10 个小隔间不同频率每对人在自己的隔间里聊互不干扰。同时不同频TDM时分大家按时间片轮流发言第1秒A组聊第2秒B组聊……虽然会“卡顿”但能说清楚。同频不同时CDM码分所有人都在同一个大房间里同时用不同的语言说话。同频同时不通用讲中文的人只能听到中文自动过滤掉英语、日语、德语。关键你的“语言”就是一种码片序列。想和你通信的人必须也用这种“语言”说话。技术核心每个用户被分配一个唯一的码片序列。不同用户的序列是正交的就像中文和英文是两种完全不同的语言混在一起也能区分开。接收方想听谁说话就用谁的码片序列去“解码”其他用户的声音就会被当成噪音过滤掉。一句话总结CDM 让所有人同时、同频说话但只听得懂“自己人”的语言。思考关于“信道容量”香农公式我在 HTTP 服务器项目中通过优化代码逻辑类似降低“噪声”N和增加缓冲区变相提高“带宽”B就能让 QPS 从 746 飙升到 4289。“性能优化本质上就是在给定条件下无限逼近香农极限的过程。”关于“物理层屏蔽差异”我的 HTTP 服务器用 Socket 编程我根本不需要关心底下是光纤还是铜线是 4G 还是 Wi-Fi。物理层把这些复杂性都封装了让我在上层只用调用简单的send()函数。这就是计算机科学中“分层”思想的力量。明日计划第3章 数据链路层注以上内容参考计算机网络第8版谢希仁 编著。其中有一些个人理解仅供参考。如有错误希望各位大佬指正感谢