计算机组成网络

功能组成：

资源子网

• 应用层
• 传输层
• 网络层

通信子网

• 数据链路层
• 物理层

数据单位

计算机网络速率单位：

• bps: 比特每秒
• Kbps: 千比特每秒
• Mbps: 兆比特每秒
• Gbps: 十亿比特每秒
• Tbps: 万亿比特每秒

主机在1us内可以传输的比特数

存储容量单位：

• bit: 比特
• B: 字节
• KB: 千字节
• MB: 兆字节
• GB: 十亿字节
• TB: 万亿字节

吞吐量：

• 速率：单位时间内通过某个网络的数据量
• 带宽：网络中某一通道所能通过的最高速率
• 吞吐量：单位时间内通过某个网络的实际数据量

时延：

• 发送时延：主机发送数据帧所需时间

  发送时延 = 数据帧长度（比特）/ 发送速率（比特每秒）

• 传播时延：电磁波在信道中传播所需时间

  传播时延 = 信道长度（比特）/ 电磁波在信道上的传播速率（比特每秒）

• 处理时延：主机或路由器对帧进行处理所需时间
• 排队时延：帧在缓存器中排队所需时间

时延带宽积：

• 时延带宽积 = 传播时延 * 带宽 以比特为单位的链路长度

TCP/IP协议

TCP/IP协议分层

• 应用层
• 传输层
• 网络层
• 数据链路层
• 物理层

物理层

物理层的基本概念

• 信号

  数据的电气或电磁表现

• 信道

  信号传输的媒体

• 码元

  在信道上传输固定时长的基本波形，代表不同的离散数值，这个时长内的信号称为k进制码元，该时长为码元宽度

• 速率

  码元传输速率、信息传输速率。单位为波特（Baud）

码元传输速率 = 1 / 码元宽度

信息传输速率 = 码元传输速率 * $log_2V$

表示单位时间内数字通信系统传输的二进制码元个数 若一个码元携带n bit的信息量，则M Baud 的码元传输速率可以传输的信息速率为 $n * M bps(bit/s)$

• 带宽

  模拟信号系统中，信号的最高频率与最低频率之差，单位为赫兹（Hz）

数字信号系统中，从网络中某一点到另一点所能通过的最高数据率（单位时间内通过链路的数量值），单位为比特每秒（bps）

两个定理：

• 奈奎斯特定理：理想低通信道的极限数据传输率

  $C = 2 * B * log2V$
  C: 信道极限传输率
  B: 带宽
  V: 传输电平数
  理想低通信道的最高码元传输速率 = 2 * 带宽(W) * log2(传输电平数)

• 香农定理：信道极限传输率的实际上限

  信噪比：信号功率与噪声功率之比（S/N）单位为分贝（dB）
  $C = B * log2(1 + S/N)$
  C: 信道极限传输率
  B: 带宽
  S: 信号平均功率
  N: 噪声平均功率

传输方式、通信方式、通信模式

传输方式：

• 并行传输

  一次发送n个比特

• 串行传输

  一次发送1个比特

通信方式：

• 单工通信

  只能有一个方向的通信

• 半双工通信

  双方都可以发送，但不能同时发送

• 全双工通信

  双方可以同时发送

通信模式：

• 单点通信

  一对一通信

• 多点通信

  一对多通信