### 计算机网络知识点详解
#### 数字通信的优点与局限
**优点：**
数字通信的一个显著优点在于，尽管信号在传输过程中难免会发生一定程度的失真，但只要接收端能够准确识别出原始信号，这种失真实际上并不会影响通信的质量。这是因为数字信号在传输时通常会被设计成具有较强的鲁棒性，即使遇到一定的干扰或噪声，也能保持信号的基本特征不变。
**局限：**
然而，码元传输速率受到以下两个主要因素的限制：
1. **信道能够通过的频率范围有限：** 信道的带宽决定了它能够承载的信息量。较高的频率范围意味着更高的信息传输速率。
2. **信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）：** 信噪比表示的是信号功率与噪声功率的比值，通常以分贝(dB)来表示。计算公式为：\[ \text{SNR (dB)} = 10 \log_{10}\left(\frac{S}{N}\right) \] 其中，\( S \) 表示信号的平均功率，而 \( N \) 表示噪声的功率。
信噪比直接影响了信号传输的清晰度和可靠性。当信噪比足够高时，即使存在一定的噪声干扰，接收端仍然能够准确地识别信号。相反，如果信噪比过低，则可能导致严重的码间串扰，使得信号无法正确解码。
根据香农公式，信道的带宽或信噪比越大，其能够支持的最大信息传输速率也就越高。这意味着，通过增大带宽或提高信噪比，可以在不牺牲信号质量的前提下，实现更快的数据传输速度。
#### 传输媒体概述
**传输媒体** 是指在数据传输系统中用于连接发送器和接收器的物理路径。根据传输方式的不同，可以将传输媒体分为两大类：
1. **导引型传输媒体**：电磁波沿着固体介质（如铜线或光纤）传播。
2. **非导引型传输媒体**：电磁波在自由空间中传播，通常被称为无线传输。
接下来将详细介绍几种常用的导引型传输媒体。
#### 导引型传输媒体详解
1. **双绞线**：双绞线是一种常见的导引型传输媒体，它由两根互相绝缘的铜导线以规则的方式绞合而成。这种结构有助于减少电磁干扰的影响。在电话通信领域，几乎所有电话线路都是通过双绞线连接至电话交换机。双绞线既可以用于模拟传输，也可以用于数字传输。为了进一步增强抗干扰能力，可以在双绞线外部加上一层金属丝编织成的屏蔽层。
2. **同轴电缆**：同轴电缆由内导体（通常是铜质芯线）、绝缘层、外导体（网状编织的屏蔽层）以及最外层的保护塑料组成。这种结构设计使得同轴电缆具有较高的传输带宽，并且能够有效抑制外部电磁干扰。
3. **光缆**：光缆是一种使用光脉冲进行数据传输的介质。光纤通信系统的传输带宽远大于其他类型的传输媒体。光缆的发送端通常使用发光二极管或半导体激光器将电信号转换为光信号，而接收端则使用光电二极管将接收到的光信号再转换回电信号。光纤具有以下特点：
- **传输损耗小**：中继距离长，对于远距离传输尤其经济。
- **抗雷电和电磁干扰性能好**：在存在强电流脉冲干扰的环境中尤为重要。
- **无串音干扰**：保密性好，不易被窃听或截取数据。
- **体积小、重量轻**：便于安装和维护。
4. **架空明线**：架空明线主要指的是用于户外环境的铜线或铁线。这种传输媒体在早期的通信系统中较为常见，但由于其抗干扰能力较差，逐渐被其他类型的传输媒体所取代。
不同的传输媒体各有特点，适用于不同场景下的数据传输需求。了解这些基本概念和技术原理，对于深入理解计算机网络的工作机制至关重要。
