二、物理層及Ethernet

OSI: 應(yīng)-表-會(huì)-傳-網(wǎng)-數(shù)-物 TCP/IP: 應(yīng)（應(yīng)+表+會(huì)）-傳-網(wǎng)-網(wǎng)絡(luò)接口（數(shù)據(jù)鏈路+物理）

數(shù)據(jù)傳輸?shù)男问?/h2>

1. 電路交換：

   通信前維護(hù)一條邏輯意義上的鏈路，該鏈路僅能給通信雙方傳遞信息，不能傳遞給其他人。如果此時(shí)鏈路空閑,會(huì)導(dǎo)致傳輸效率降低。

2. 報(bào)文交換：

   數(shù)據(jù)之外能夠標(biāo)識(shí)通信雙方接受者和發(fā)送方的信息。

3. 分組交換：

   將每個(gè)數(shù)據(jù)的大小進(jìn)行定義

封裝實(shí)現(xiàn)每一層的功能

報(bào)頭：為了能夠?qū)崿F(xiàn)每一層的功能，此時(shí)每一層會(huì)在整體的數(shù)據(jù)之外增加一些報(bào)頭的數(shù)值，以此實(shí)現(xiàn)每一層的功能。

封裝： 數(shù)據(jù)經(jīng)過每一個(gè)層級(jí) 添加報(bào)頭信息的過程叫做數(shù)據(jù)封裝的過程。

解封裝： 此時(shí)接受者將報(bào)頭信息拆除，提取內(nèi)部應(yīng)用數(shù)據(jù)的過程叫做解封裝。

數(shù)據(jù)封裝過程

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數(shù)據(jù)(data)由應(yīng)用層產(chǎn)生；發(fā)送給傳輸層，傳輸層會(huì)在接收到的數(shù)據(jù)外面加上報(bào)頭(TCP)以此實(shí)現(xiàn)TCP 糾錯(cuò)（重傳）和服務(wù)端口(port)標(biāo)識(shí),此時(shí)整體數(shù)據(jù)（data+TCP header）就叫做段 Segment；接下來發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)層，網(wǎng)絡(luò)層又在接收到的數(shù)據(jù)（段）的外面封裝一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層的報(bào)頭(TP Header)實(shí)現(xiàn) IP地址標(biāo)識(shí)的功能,此時(shí)整體數(shù)據(jù)叫做包(Package)；經(jīng)過數(shù)據(jù)鏈路層的時(shí)候，除了加上一個(gè)屬于鏈路層的報(bào)頭之外，注意還會(huì)在尾部加上一個(gè)FCS報(bào)尾，此時(shí)數(shù)據(jù)叫做數(shù)據(jù)幀(Frame)了；最后數(shù)據(jù)幀到物理層，想要借助物理層轉(zhuǎn)發(fā)出去會(huì)變成一串二進(jìn)制信息，我們叫做二進(jìn)制比特流(Bit)。

**要注意的是數(shù)據(jù)經(jīng)由每一層轉(zhuǎn)發(fā)后名字就不一樣了,由Data-Segmeng-Package-Frame-Bit。**

數(shù)據(jù)解封過程

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**裝的時(shí)候是由上至下，解封的過程由下到上依次執(zhí)行。**

從物理層接收到二進(jìn)制比特流變成數(shù)據(jù)幀；交由數(shù)據(jù)鏈路層拆掉 Eth Header 和 FCS； 變成數(shù)據(jù)包交給網(wǎng)絡(luò)層拆掉IP Header；變成數(shù)據(jù)段再經(jīng)由傳輸層拆除 TCP Header;最后變成可以被應(yīng)用識(shí)別的數(shù)據(jù)data供應(yīng)用層識(shí)別和執(zhí)行。

OSI協(xié)議演示數(shù)據(jù)封裝與解封

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簡單網(wǎng)絡(luò)

    兩個(gè)終端，用一條能夠承載數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢斫橘|(zhì)（也稱之為傳輸介質(zhì)）連接起來，就組成了一個(gè)最簡單的網(wǎng)絡(luò)。

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物理層

常見的傳輸介質(zhì)

我們都知道在網(wǎng)絡(luò)中傳輸介質(zhì)有兩個(gè)作用

• 實(shí)現(xiàn)設(shè)備的連接
• 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸

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那么傳輸介質(zhì)都有哪些呢，他們是如何表示我的 01010的比特流呢？

比較常見的傳輸介質(zhì)有我們的雙絞線也就是我們俗稱的網(wǎng)線，還有光纖，還有很早之前使用的串行口以及無線設(shè)備。

介質(zhì)-同軸電纜

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最早期傳遞數(shù)據(jù)用的是同軸電纜，現(xiàn)在已經(jīng)淘汰了。現(xiàn)在常見于有線電視的連接和一些監(jiān)控線路。

最早期確實(shí)是可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)模徊贿^有一個(gè)什么問題呢？假如說我們同時(shí)由多個(gè)設(shè)備需要互聯(lián)，那么我們的同軸電纜是如何實(shí)現(xiàn)的呢？

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相當(dāng)于一跟線上同時(shí)承載了多個(gè)設(shè)備，那么現(xiàn)在就有一個(gè)問題了。同時(shí)承載多個(gè)設(shè)備，他會(huì)導(dǎo)致一個(gè)人發(fā)送的數(shù)據(jù)所有都能收到，或者同時(shí)傳遞數(shù)據(jù)的時(shí)候出現(xiàn)沖撞。所有規(guī)定了一個(gè)設(shè)備在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，其他設(shè)備不能發(fā)送數(shù)據(jù)，但是這樣又產(chǎn)生一個(gè)新的問題，同一時(shí)間只能由一臺(tái)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，那么我們的傳輸效率就不是很高。

綜上同軸電纜有如下缺點(diǎn)：

1. 數(shù)據(jù)傳輸效率慢
2. 相對(duì)來說成本較高
3. 同軸電纜最多只能傳遞10M/s的信息

同軸電纜上使用曼徹斯特碼元在傳輸二進(jìn)制的0101信號(hào)的時(shí)候，用高電平和低電平也就是有電和沒電兩種信號(hào)表示0和1。

CSMA/CD 帶沖突檢測的載波偵聽

同軸電纜在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致沖突，通過CSMA/CD去避免沖突。

先聽后發(fā)

在傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)候偵聽鏈路上當(dāng)前是否有其他設(shè)備傳遞數(shù)據(jù)，如果有就等等再發(fā)送數(shù)據(jù)。

邊發(fā)邊聽

一邊發(fā)數(shù)據(jù)一邊偵聽當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中是否出現(xiàn)沖突

沖突停發(fā)

一旦偵聽到由其他設(shè)備同一時(shí)間發(fā)送數(shù)據(jù)，為了避免沖突，則停止發(fā)送讓對(duì)面先發(fā)

隨機(jī)延遲后重發(fā)

沖突停發(fā)后，隨機(jī)延遲一定時(shí)間后再次檢測，沒有沖突后即可發(fā)送

可見通過CSMA/CD的方式避免網(wǎng)絡(luò)沖突，傳輸效率極底。

介質(zhì)-雙絞線

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網(wǎng)線里面一共八根銅絲，他們兩兩一股攪在一起，故而也叫雙絞線。

UTP 也叫五類網(wǎng)線，非屏蔽的雙絞線，上圖左。雙絞線利用的接口標(biāo)準(zhǔn)叫做 RJ45,網(wǎng)口如上圖右所示。

STP 六類網(wǎng)線，線管里面有一個(gè)圓柱形的塑料用于屏蔽上下兩組絞線之間信號(hào)干擾，如上圖中間所示。

雙絞線按照顏色的制作標(biāo)準(zhǔn)可以分為 568A 和568B 兩類

568A：綠橙藍(lán)棕，白綠-綠-白橙-藍(lán)-白藍(lán)-橙-白棕-棕

568B：橙綠藍(lán)棕，白橙-橙-白綠-藍(lán)-白藍(lán)-綠-白棕-棕

568A主要應(yīng)用于交叉線，568B主要應(yīng)用于平行線和交叉線。

全雙工和半雙工

雙絞線為了解決傳輸效率問題，引入了全雙工和半雙工。

• 半雙工：類似于對(duì)講機(jī)，同意時(shí)刻只能由一個(gè)設(shè)備發(fā)送或者接收數(shù)據(jù) ，<= 1000M [CSMA/CD進(jìn)行數(shù)據(jù)沖突避免]
• 全雙工：類似于電話，同一時(shí)刻既可以發(fā)送也可以接受數(shù)據(jù) >1000M

雙絞線的問題：

傳輸距離，網(wǎng)線傳輸距離只有100M，不適合遠(yuǎn)距離傳輸。

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介質(zhì)-光纖

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由于雙絞線傳輸距離有限，為了更方便遠(yuǎn)距離傳輸出現(xiàn)了光纖這種傳輸介質(zhì)。

光纖組網(wǎng)全部都是全雙工模式，不需要考慮沖突的問題
光纖里面是玻璃絲傳輸?shù)墓庑盘?hào)，通過光信號(hào)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸（有光和沒光）。由于玻璃制品比較脆弱，所以光纖外面都有一層隔離層，通常里面也有鋼絲。
光纖整體分為兩種模式，單模和多模。單模和多模指的的纖芯的粗細(xì)和大小。如果使用的單模，里面的纖芯更細(xì)，那么光信號(hào)在折射過程中損耗更小一點(diǎn)。而多模里面的纖芯粗一點(diǎn)，損耗也會(huì)相應(yīng)的更大一點(diǎn)，所以單模一般比多模要貴一點(diǎn)。
單模：纖芯更細(xì)，損耗較小
多模：纖芯較粗，損耗更大
光纖組網(wǎng)是通過熔接連接到設(shè)備，具體的接口類型如上圖。通常都通過接口連接到我們的光模塊上。ODF光纖配線架連接到運(yùn)行商的波分設(shè)備上再接到我們的設(shè)備上。

介質(zhì)-串口電纜

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串口電纜最早用于廣域網(wǎng)接口下的連接，早期光纖并沒有那么普及。用于營運(yùn)商設(shè)備和我們?cè)O(shè)備之間的連接。最長可以實(shí)現(xiàn)1.2KM的傳輸，而同軸電纜最多只能傳輸500M。一般現(xiàn)在不用于網(wǎng)絡(luò)線路的連接，目前多應(yīng)用于掃碼槍或者工廠里的機(jī)械臂之累的連接。

小結(jié)

1、數(shù)據(jù)傳輸?shù)男问?br> 2、簡述封裝的作用，報(bào)頭，封裝和解封裝定義
3、描述數(shù)據(jù)封裝過程和解封裝過程
4、常見的傳輸介質(zhì)，特點(diǎn)
5、568A和568B線序，用途
6、全雙工和半雙工定義
7、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中部署千兆以太網(wǎng)是使用哪種傳輸介質(zhì)