2.1.1 信道、信号、带宽、码元、波特、速率、信源与信宿等基本概念
2.1.1.1 信道、信号
- 信道: 信号的传输介质
- 信号可以分为模拟信号和数字信号，模拟信号是一个连续的波形，数字信号是离散的取值。数字信号当然同样必须依赖真实的物理现象来传播，而这些物理现象本身通常是连续变化的。
模拟通信和数字通信最大的区别在于我们如何利用这些物理变化来表示信息。模拟方式中电压的具体大小可以直接对应某个连续的信息值。例如 1.21 V 与 1.22 V 可以代表两个略有不同的声音幅度。数字方式则预先约定一组离散的符号或状态。即使电压在一定范围内变化，也可以表示同一个符号。i
信道可以分为恒参信道和随参信道。
2.1.1.2 带宽
- 带宽：在模拟通信中，带宽用来表示信号所能传输的频率范围，单位是Hz，因为频率范围越大，就往往意味着可变识别的信号状态越大。
2.1.1.3 码元
码元: 在数字通信系统中，通常用时间间隔相同的信号表示一个离散值，这样的时间间隔内的信号就是码元，这个时间间隔称为码元长度，在这个码元的状态数决定了它能表达的信息是多还是少，如果状态数M大于2，就称为M进制码元，状态数取决于数字通信系统能区别几种电平状态的脉冲
一个二进制码元携带1bit的信息，一个四进制的码元携带2bit的信息，一个M进制携带 log_2 M bit 的信息
2.1.1.4 波特、速率
码元速率是每秒传送的码元数目 单位是波特又称波特率，记为 R_B
信息速率或数据传输速率表示每秒传送的二进制比特速，单位是 bit/s，因此也称比特率，记为 R_b
因此我们有
2.1.1.5 信源与信宿
- 信源是发送数据的源头，取决于发出的信号是模拟还是数字，信源可以分为模拟信源和数字信源，电话机就是模拟信源，计算机就是数字信源。
- 信宿: 接受数据的终点
信道并不代表是一条电路。
在数据的传输过程中，我们接受的并非是整个波，而是通过采样才能得到某一时刻的电平高低，从而获得信息。
在同步传输中，双方拥有相同的时钟。靠这个来确保双方的时间间隔一样。
但时钟同步并没有那么简单，于是我们有异步传输，通过
单向通信：只有一个方向的通信，没有回来的方向，比如电视和广播 半双工通信: 双方都可以发送跟接受，但不能同时发送/接受。因此一般是一方发送一方接受，然后过段时间反过来 全双工通信: 双方可以同时发送和接受信息
值得注意的是，单工在现实中的用法有时不严谨，单工无线电台其实是双向交替通信。
信源发送出去的数据不一定是适合在信道上传播的，因此会通过变换器。从信道到信宿因此会需要反变换器。
2.1.2 奈奎斯特定理与香农定理
2.1.2.1 奎奈斯特公式
想象一下，我们有一根电话线，希望用它将信息从城市 A 传到城市 B。你可以在电话线的一端施加不断变化的电压，而另一端可以检测电压的变化。 假设你想传递一串二进制数字：我们规定：0 用低电压表示。1 用高电压表示。每隔一段固定时间，发送一个数字。这时，我们会想：我能让这根电话线每秒传递多少个数字？如果只要缩短每个数字占用的时间，就可以无限提高传输速度，那么一根电话线岂不是能够传输无限多的信息？但事实并非如此
当你缓慢改变电压时，接收端可以清晰地分辨高低电压。但如果你以极快的速度改变电压，接收端观察到的波形可能发生严重失真，以至于无法区分相邻的数字。电话线对于信号频率的宽容度是有限的，我们用带宽描述信道允许通过的频率范围。于是就有了一个核心问题：假设一条信道只能传输某个有限频率范围内的信号，那么我们最多能以多快的速度，向接收者发送可以区分的符号？这中间会经过一串复杂的傅立叶分析，但考试并不会考察。
我们只需要记住奎奈斯特公式并学会应用即可。
2.1.2.2 香农公式
其中S/N是性噪比
奈奎斯特定理源于 香农定理:
2.1.3 编码与调制
模拟信源发出的信号称为模拟基带信号，数字信源发出的信号被称为数字基带信号. 在计算机网络中，发出的通常都是数字基带信号，称为数字调制。
基带信号的频谱通常集中在零频附近，并向较高频率延伸，而不是集中在某个远离零频的载波频率附近。
2.1.3.1 单级不归零码
归零: 在脉冲周期的中间时刻回到零电平。其中每个周期在归零时间的占比称为占空比，不归零码被称为NRZ，归零码称为RZ
极性:只有正电平就是单极，正负电平都有就是双极。
编码信道包含了调制信道。编码的过程是从一组数字信号到另一组数字信号，而不是从0和1的二进制信息到数字信号。编码是
为什么需要编码呢？因为数字基带信号有时不适合直接在信道中传输，要进行码型变换和波型变换。
对于数字信号，我们把直接在信道中传送基带信号称为基带传输.
差分码：又称为相对码，与之相对的是绝对码，绝对码采用固定的某个电平对应0或1，差分码根据和上一个脉冲是否有跳变来决定，有表示1，无跳变表示0 差分的不归零码是NRZI，差分的归零码是RZI
AMI码:0仍然是正常的0 采用正负脉冲交替编码信息1
2.1.3.2 曼彻斯特编码
双相/曼彻斯特码：曼彻斯特码用信号中间的跳变表示要求发送一个比特，信号都必须在这个比特的正中间发生一次电平跳变，如果是高跳到低表示1，低跳到高表示0
2.1.3.3 差分曼彻斯特编码
差分曼彻斯特码: 和差分码一样
差分码靠相比是否有跳变区分，曼彻斯特码靠跳变的方向区分。
曼彻斯特码因为要求跳变，所以其实在一个比特里面需要两个比特的信息，更消耗带宽。
而差分曼彻斯特码用比特开始的时候是否跳变来编码信息。
2.1.3.4 多元码
2.1.3.5 米勒码，
2.1.3.6 CMI 码
2.1.3.7 nBmB码
2.1.3.8 调制与解调的概念
调制的根本原因是因为我们我们最终想要的信号本身没法通过既有的信道传播，所以我们先对信号调制后透过信道发送，再让接受方解调。
基带信号是模拟信号就是模拟调制，基带信号是数字信号就是数字调制，而计算机网络采用的数字调制。
在调制中，我们有一个基础的波称为载波，而三种不同的调制方式就是改变载波的参数。
ASK: Amplitude Shift Keying 改变振幅
FSK: Frequency Shift Keying 改变频率
PSK: Phase Shift Keying 改变相位
DPSK:
(todo 对几种SK的深度讲解)
QAM同时改变振幅和相位: 也就是每个符号就包含4个相位
基带调制/编码：
带通调制就是把数字信号转换为模拟信号传输
2.1.3.9 QAM基本原理
正交幅度调制: 的核心思想是选择能够分解的正交信号
2.1.4 电路交换，报文交换与分组交换
电路交换在进行数据交换之前，先在子网中建立连接.i每次传输结束知乎都要拆除电路
报文交换与分组交换都属于存储转发交换。它们的特点是发送的数据一起组合成一个数据单元发送出去。也就是路由器实际上暂存了数据报，路由器可以动态的选择路径。这样效率通常比较高。
存储转发交换和电路交换的区别是它们的直接的核心差别是，是否为通信建立专用的物理存储资源，和是否采用存储转发
报文交换和分组交换的区别是是否切分。如果对传输的数据不做任何限制就是报文交换，否则就是分组交换。
2.1.5 数据报与虚电路
分组交换又可以往下拆分，分为数据报和虚电路。路由器自由地选择线路来传递数据报，每一个报的路径都可能不同。
虚电路仍然使用存储转发，它虚电路与电路交换的区别是，并没有直接建立物理线路，而是用路由器的存储转发来模拟了线路的感觉。因此，它并不预分配带宽
虚电路在通过链路时通常使用全部带宽。一条链路可能同时被多条虚链路使用。
虚电路分为永久型和交换型
每条链路都有一个标识，称之为VCID，分组也会标识VCID，虚电路网络依据是VCID进行分组转发。
虚电路按序发送按序接受，但数据报交换按需交换，不一定按序接受。
转发表会记录邻接链路的接续关系