CCNA Exploration: Network Fundamentals

Lecture 5 - http://goo.gl/e93K43Physical link layer

Physical layer - purpose

● Передать в виде бит Data layer frame.● Создать электрический, оптический или

микроволновой сигнал, кодирующий последовательность бит в фрейме.

Media

● Copper cable - провод линии электропередачи

● Fiber - (опто)волкно● Wireless - беспроводная среда

Copper cable

• jacks(RJ-45 UTP Socket) & plugs(RJ-45)• Электрический импульс• Есть шум, поэтому используют витую пару

Unshielded twisted-pair (UTP)

• 4 пары по 2 провода• два провода вместе более устойчивы к

помехам

Unshielded twisted-pair (UTP)

Straight-through(Прямой):• host <-> switch, hub; • switch <-> router ethernet port

Unshielded twisted-pair (UTP)

Crossover(fast ethernet)(перекрёстный):• host <-> host,• router(switch) <-> router(switch)• host <-> routerRollover• подключение host к консольному порту

switch/router

Others copper cable

• Coaxial cable• Shielded Twisted-Pair (STP)

Media connectors

Physical layer

● Физические компоненты● Data encoding - как послать группу бит● Signaling - как послать 1 || 0● PDU - бит

Signaling bits for the media

• bit time = 1 / NIC speed - время передачи одного бита(от NIC)

• Пример: 10 Mbit/s NIC: bit time = 1 / (10 * 10^6) = 10^-7 = 100 * 10^-9 = 100 nanoseconds

Bits representation

• Amplitude• Frequency• Phase

Non-Return to Zero(NRZ)

• Высокое напряжение - 1• Низкое напряжение - 0

Physical encoding

Никто в реальном мире не кодирует • 0 - 0 вольт• 1 - 5 вольт

00010000 - сложно отличить отсутсвие сигнала от бита 0

Non-Return to Zero(NRZ)

• Возможны потери синхронизации приемником во время приема слишком длинных пакетов информации.

• Например, если передается последовательность нулей или единиц, то приемник может определить, где проходят границы битовых интервалов, только по внутренним часам.

• Если часы приемника расходятся с часами передатчика, то временной сдвиг к концу приема пакета может превысить длительность одного или даже нескольких бит.

Non-Return to Zero(NRZ)

• Можно сделать второй кабель и в нем посылать синхронизирующий сигнал(интервал bit time)

• Плохо: в два раза больше проводов

Manchester code

• От низкого напряжения к высокому - 1• От высокого напряжения к низкому - 0• Сам перепад происходит в середине bit

time

Encoding - grouping bits

• При передачи всегда есть шум• Нужно оптимально переводить исходные

биты в биты для media: много подряд идущих единиц плохо

• Используются code groups. Пример: 10101 -> 0011

Block coding

• 4B/5B - биекция четырех бит(nibbles) в 5 бит(удобные для передачи)

Data Carrying Capacity

• Bandwidth/Throughput - количество информации которое может быть передано от A к B за заданный период времени(bps)

Data Carrying Capacity

Goodput - “реальное” время передачи, от одного application layer к другому(throughput + добавление/удаление headers)

Bonus - телефонная система

1876 - Bell запатентовал телефонПервая версия:• продавали два телефона и провод• Customer должен сам протянуть провод• Хочешь звонить второму - тяни ещё один

провод и покупай ещё один телефон(топология - каждый с каждым)

Bonus - телефонная система

Вторая версия:• Bell telephone company - 1878• Нужно купить один телефон и один

провод• Провод протянуть до Bell telephone

company• Оператор перетыкал провод руками на

нужного абонента

Bonus - телефонная система

Третья версия:• Несколько офисов• Офисы соединены между собой• Такая же проблема, что и первый раз -

офисов много - надо каждый с каждым

Bonus - service menu

Инженерное/сервисное меню(service menu)Есть у многих девайсов:• телефонов• телевизоров• унитазовAndroid• *#*#4636#*#* – Phone Info (Wifi,Battery and Radio)

• *#*#197328640#*#* – Service Mode 1

• *#2263# – Service mode 2

• *#*#273283*255*663282*#*#* – Backup media files

• *#*#232337#*# – Bluetooth MAC

• *#272*IMEI# – Reset user data + Change salescode