通信原理基础知识-笔记
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通信到底干嘛的
一.通信中研究的几个问题
首先,用什么信息格式传递给对方-编码问题。类似研究人类“语言学”的问题,用什么样的表达方式“表达”信息。
其次,如何找到对方-寻址问题。研究类似门牌号码规则、寻找道路等问题。
最后,信息传递的额外要求,如安全、快捷等-优化问题。研究加密、节省成本、提高效率、增强管理、方便运营等问题。
说说“编码”
广义的“编码”问题,可以归纳为“信息用什么信息格式传送到目的地”的问
题的集合,包括信息论中的信源编码和信道编码过程,包括数模、模数转换、
抽样、复用、解复用,也包括各种数据帧、分组、信元的封装格式。
一.通信系统的一般模型
一.音频编码
把话筒内振膜的震动转化为强弱不同的电流,这个电流就是我们说的模拟信号。
模拟信号容易受外界的干扰,传输过程中耗损很大,传输距离增大时,多级放
大器迭加会引起失真的叠加,从而使信号的失真越来越大,数字信号可以很好
的解决这一问题。数字信号经过抽样量化后通过信道编码后就能在线路上传输了。
二.图像和视频编码
图像编码比语音编码复杂,图像的数据量大,要考虑实时性和清晰度。主要标
准有MPEG-2、MPEG-4/H.264/AVC/和AVS(中国拥有自主知识产权)。
三.几种典型的数据技术和数据格式
1.以太网帧
以太网(Ethernet)是一种计算机局域网组网技术。IEEE制定的IEEE 802.3标准给出了以太网的技术标准。它规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。以太网是当前应用最普遍的局域网技术。
在逻辑上,以太网仍然使用总线型拓扑和CSMA/CD(Carrier Sense Multiple
Access/Collision Detect 即带冲突检测的载波监听多路访问)的总线争用技术。
以太网帧结构如下:
2.IP数据包格式
IP数据包的编码格式如下:
IP数据包长度是可变的,理论上最大长度可达65535字节,但大多数的链路层都会对它进行“切分”。
IP数据包中还有一种ICMP的报文协议,如下图所示,我们看到的只是“火车的车身”,它会加上IP数据包头、以太网帧头后再局域网中传送。
四.数据包、帧和信元名称的统一问题
一般来说:
●“数据报”是比较通用的说法,不限定在任何层,也不限定任何技术;
●“帧”一般指数据链路层的数据报;
●“数据包”一般指网络层的数据报。
讲讲“寻址”
一.寻址简介
单工、半双工、全双工分别像单行道、独木桥、新干线
二.通信网上的地址格式
1.电话交换网——电话号码
2.IP网——IP地址
3.以太网——MAC地址
4.互联网——url
四.以太网内的寻址——ARP(地址解析协议)
步骤:
1.A发送ARP(地址解析协议)的以太网帧,这个帧包含A的MAC地址、A
的IP地址、目的地B的IP地址,而把目的地的MAC地址设置为
00000000,意思是:本包要发送给局域网中的所有主机。
2.A发现“B的IP地址和ARP帧中相同”,记下B的MAC,以后A和B直接
通信,就不用发组播了。
五.IP网的寻址
1.IP地址规划
某台主机的IP地址描述。它分为两个部分,第一部分是我们常说的IP“主机地址”,另一部分叫做“子网掩码”。
2.DNS-互联网上的大翻译家
DNS(Domain Name System)是因特网的一项核心服务,是“域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库”,能够使人不用去记IP。
DNS 使用TCP和UDP端口53。
3.IP路由
路由
不同网段间IP数据包的传送。
IP路由的技术原理
将任何一个IP数据包的目的IP地址取出,与路由表对照,定位出口在哪里,并将IP数据包输送到该出口上去。
IP路由协议
路由表获取和建立的机制。
6.TCP/UDP的端口
TCP/UDP端口与交换机、路由器的物理接口没有直接的关系,它是特指TCP/IP 中逻辑意义上的一种特殊“地址”。如果把IP地址比作一间房子,端口就是出入房子的门。一个IP地址的端口有65536个之多,其中0-1024系统保留。
8.NAT-网络地址转换
NAT英文全称是“Network Address Translation”,中文意思是“网络地址转换”,顾名思义,它是一种把私网IP地址翻译成公网IP地址。
谈谈“优化”
分层的思想
分技术类别的思想
一.优化具体体现
1.分层
分层必须满足以下要求:
a.功能划分——类似的功能要放在同一层,各个层次有自己的职责。
b.垂直关系——要明确每个层次与上下层的关系,层次之间的边界要合理,使
层次间的信息流量尽量小。
c.水平关系——要明确每个层面与其对等层面的关系。
ISO/OSI7层
1>物理层
物理层处于OSI参考模型的最低层。物理层的主要功能是利用物理传输介质为
数据链路层提供物理连接,以便透明地传送比特流。
2>数据链路层
在通信的实体之间建立数据链路连接,传送以帧为单位的数据,采用差错控制、流量控制方法,使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。
3>网络层
网络层主要任务是通过路由算法,为分组通过通信子网选择最适当的路径。网
络层要实现路由器选择、拥塞控制与网络互连等功能。