# 目录
## 分层

## **物理层**
### **传输介质**
#### **内容总结**
物理层负责原始比特流的传输，核心是传输介质的选择与特性分析。传输介质分为**引导型**（有线）和**非引导型**（无线），需根据传输距离、速率、抗干扰性等场景选择。

#### **知识点梳理**
1. **有线介质**：
   - **双绞线Twisted-pair**：
    RJ-45 网线使用双绞线（题 11），分屏蔽和非屏蔽，抗干扰能力一般，成本低，用于短距离连接（如企业内网布线）
     - **UTP**：无屏蔽，成本低，适合短距离（如局域网）。
     - **STP**：有屏蔽，抗干扰强，适合电磁环境复杂场景。
   - **同轴电缆Coaxial**：
     - **基带同轴电缆**（50Ω）：传输数字信号，如以太网10Base2/5。
     - **宽带同轴电缆**（75Ω）：传输模拟信号（如有线电视）。
   - **光纤Optical Fiber**：
    不受电磁干扰，适合长距离、高带宽场景（如校区间连接），分单模和多模
     - **单模光纤**：直径小（9μm），高带宽、长距离（数十公里），**仅一种光路径传输**，需激光光源。
     - **多模光纤**：直径大（50/62.5μm），短距离（550m），LED光源。
   
2. **无线介质**：
   - **红外线**：短距离、高带宽，需视距传输（如IrDA）。
   - **微波**：远距离点对点通信（如卫星、地面接力）。
   - **卫星通信**：覆盖广，延迟高，需静止轨道（0.25s单程延迟）。

3. **介质比较**：
   | 类型       | 传输距离 | 带宽       | 抗干扰性 | 成本     |
   |------------|----------|------------|----------|----------|
   | 单模光纤   | 长       | 极高       | 强       | 高       |
   | 多模光纤   | 中短     | 高         | 强       | 中       |
   | 同轴电缆   | 中短     | 中         | 中       | 低       |
   | UTP        | 短       | 中         | 弱       | 低       |
   | 无线       | 远       | 不定       | 受环境影响| 中到高   |

#### **习题技能**
1. **介质选择题**：
   - **例**：工厂使用电弧焊接设备，短距离通信选同轴电缆（抗干扰）。
   - **例**：长距离（>500m）选光纤（单模或多模）。
2. **带宽与速率计算**：
   - **奈氏定理**：最大速率 \( D = 2B \log_2 K \)（\( B \)为带宽，\( K \)为信号电平数）。
     - **例**：带宽20kHz，2种电平 → 最大速率40kbps。
   - **香农定理**：信道容量 \( C = B \log_2(1 + S/N) \)（\( S/N \)为信噪比）。
     - **例**：带宽3kHz，信噪比30dB（\( S/N = 1000 \)） → \( C=3 \times \log_2(1001) \approx 30kbps \)。

---

### **局域通信（数据链路层）**
#### **总结**
局域通信关注局域网内的数据帧传输，核心是**差错控制**、**编址**和**介质访问控制**（MAC），典型技术包括曼彻斯特编码、CSMA/CD及以太网标准。

#### **知识点梳理**
##### 串行通信
- **串行通信**：数据位顺序传输，需同步。
   - **异步通信**：起始/停止位界定帧，波特率控制速率。
   - **同步通信**：时钟信号同步，帧结构固定（如以太网）。
- **RS-232-C 基础特性**：
  - 逻辑电平定义：
负电压（通常为 -3V 至 -15V）对应逻辑 1，正电压（+3V 至 +15V）对应逻辑 0（问题 1、4、7）。
错误描述：若认为 “负电压对应逻辑 0，正电压对应逻辑 1”，则为错误（问题 7 选项 B）。
  - 传输方式
使用 全双工传输（问题 2），支持数据同时双向传输（如发送和接收可同时进行）。
  - 数据格式
异步传输：每个字符以 起始位（逻辑 0） 开始，后跟数据位、奇偶校验位（可选），最后以 停止位（逻辑 1） 结束（问题 4 选项 C、5 选项 A、6 选项 B）。
字符间空闲期：线路保持逻辑 1 状态，持续时间 至少 1 位时长（问题 3）。
  - 电压范围
有效电压范围为 -15V 至 +15V（问题 7 选项 D 正确），非极端电压（如问题 4 选项 B 的 - 50V 至 + 50V 错误）。
  - 传输距离
标准有效距离 不超过 15 米（约 49.2 英尺），而非 50 英尺（问题 6 选项 C 错误）。
- **二、RS-232-C 数据传输细节**
  - 起始位与停止位：每个字符前必须有 1 个起始位，结束后有 1 个或多个停止位（问题 5 选项 A 正确）。
  - 位传输特性：数据位按顺序逐个传输，位间无延迟（问题 7 选项 C 正确）。
  - 空闲状态：传输完成后，线路保持逻辑 1（负电压），直至下一个字符开始（问题 5 选项 B 错误，因保持负电压而非正电压）。
- **三、其他通信标准对比（问题 8）**
|标准	|比特率	|说明|
|-------|---------|-------|
|RS-232-C	|较低（几十 kbps 至 1Mbps）|	短距离异步串行通信|
10BaseT	10Mbps	以太网标准，双绞线传输
ADSL	下行几 Mbps 至几十 Mbps	非对称数字用户线路
OC-3	155.52Mbps	同步光纤网络（SONET），高速率
结论：OC-3（选项 D）具有最高比特率。
- **四、常见错误辨析**
  - 逻辑电平颠倒：RS-232-C 中负电压为逻辑 1，正电压为逻辑 0，切勿混淆（问题 1、7）。
  - 传输距离误解：15 米是标准限制。
  - 空闲状态电压：空闲时为逻辑 1（负电压），而非正电压（问题 5 选项 B 错误）。
------
1. **编码与同步**：
   - **曼彻斯特编码**：
     - 每比特用两个电平表示（如高→低为1，低→高为0）。
     - 内置时钟同步，无需额外时钟信号，但带宽减半。
   - **差分曼彻斯特编码**：
     - 每比特中间有跳变，前沿跳变表示0，无跳变表示1（如10BaseT使用）。

2. **差错控制**：
   - **CRC校验**：通过生成多项式（如CRC-32）检测帧错误，需计算余数。

3. **介质访问控制**：
   - **CSMA/CD**（载波侦听多路访问/冲突检测）：
     - 冲突时发送“jam信号”，退避后重传。
     - **冲突域**：共享介质的网段内所有设备。

4. **局域网设备**：
   - **网桥**：基于MAC地址转发帧，扩展冲突域。
   - **交换机**：高性能网桥，实现逐帧交换，划分冲突域。

#### **习题技能**
1. **编码转换题**：
   - **例**：将二进制`1011`转换为曼彻斯特编码波形（需画出跳变图）。
2. **CSMA/CD参数计算**：
   - 最小帧长计算：需保证信号传播时间的2倍（如电缆长度与信号速度）。
     - **公式**：最小帧长 \( L \geq 2 \times D \times B \)，\( D \)为传播延迟，\( B \)为带宽。
3. **CRC校验计算**：
   - 用生成多项式对数据进行模2除法，求余数（需掌握模2运算规则）。
模2运算过程图解：
---

### **远程通信（物理层与数据链路层）**
#### **总结**
远程通信依赖**调制解调**和**多路复用技术**，解决长距离信号衰减和频带资源分配问题，关键技术包括FDM、TDM、WDM及扩频技术。

#### **知识点梳理**
1. **调制技术**：
   - **调幅（AM）**：振幅变化表示信号。
   - **调频（FM）**：频率变化表示信号，抗干扰强。
   - **调相（PM）**：相位变化表示信号。
解调过程同理，需根据调制方式选择解调技术。

2. **多路复用技术**：
   - **FDM（频分复用）**：划分频段，如同轴电缆传输多路电视信号。
   - **TDM（时分复用）**：按时间片分配，如DS1（1.544Mbps）。
   - **WDM（波分复用）**：**光纤**中不同波长复用，如DWDM。~~其实就是只针对光纤的频分复用~~。
   - **CDM（码分复用）**：正交码片区分用户，如CDMA。

3. **基带与宽带**：
   - **基带**：直接传输数字信号（如以太网）。
   - **宽带**：频分复用后的模拟信号（如有线电视）。
  
4.**香农定理**：信道容量 \( C = B \log_2(1 + S/N) \)，需根据带宽和信噪比计算。

5.**奈奎斯特定理**：最大速率 \( D = 2B \log_2 K \)，需根据带宽和信号电平数计算。



#### **习题技能**
1. **复用计算题**：
   - **例**：3路电话（4kHz）用FDM传输，需总带宽至少12kHz（每路4kHz）。
   - **例**：TDM时隙分配：4路信号，每路10kbps → 总速率40kbps。
2. **调制解调器速率计算**：
   - 波特率（符号率）与比特率关系：如QAM-16每符号传4比特，符号率为1000BPS → 比特率4000bps。
3. **信道容量计算**：
   - **香农公式**：如带宽4kHz，信噪比30dB（\( S/N=1000 \)） → 容量 \( C=4000 \times \log_2(1001) \approx 39.8kbps \)。

---

### **总结**
- **物理层**核心是介质选择与信号传输，需掌握带宽计算公式。
- **局域通信**关注编码、差错控制及MAC协议，需理解CSMA/CD机制。
- **远程通信**依赖调制与复用技术，需灵活运用FDM/TDM/WDM的适用场景。


## 数据链路层

## 网络层