中北大學網(wǎng)路net03osi體系結構和物理層公開課獲獎課件

第三章

OSI體系構造和物理層中北大學電子與計算機科學技術學院SchoolofElectronicsandComputerScienceandTechnology.NUC

交換今日汗水，路由明朝輝煌第1頁§3OSI體系構造和物理層本章內(nèi)容計算機網(wǎng)絡體系構造物理層（協(xié)議、傳播介質(zhì)、設備）編碼與調(diào)制技術第2頁§3-1計算機網(wǎng)絡體系構造計算機網(wǎng)絡是由多種互連結點構成，結點之間要不停地互換數(shù)據(jù)和控制信息。要做到有條不紊地互換數(shù)據(jù)，每個結點都必須遵守某些事先約定好規(guī)則。我們把這種由通信雙方共同遵守通信語義和通信規(guī)則集合稱為網(wǎng)絡協(xié)議。一種網(wǎng)絡協(xié)議從功能角度講重要由如下三要素構成：語法：即顧客數(shù)據(jù)與控制信息構造和格式；語義：即需要發(fā)出何種控制信息，以及完畢動作與做出響應；時序：即對事件實現(xiàn)次序詳細闡明和速度匹配。第3頁計算機網(wǎng)絡體系構造網(wǎng)絡協(xié)議是實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡必要條件之一。對于一種功能完備計算機網(wǎng)絡而言，完整數(shù)據(jù)互換需要建立一套復雜協(xié)議集，復雜網(wǎng)絡協(xié)議最佳組織方式是層次構造模型。這種有關協(xié)議集合即構成網(wǎng)絡體系構造。世界上第一種網(wǎng)絡體系構造是IBM企業(yè)于1974年提出SNA（SystemNetworkArchitecture，系統(tǒng)網(wǎng)絡體系構造）。第4頁OSI和TCP/IP第5頁ISO/OSI參照模型國際原則化組織ISO公布原則是ISO/IEC7498，又稱為X.200提議。該體系定義了網(wǎng)絡互連七層框架構造，即OSI（OpenSystemsInterconnection）開放系統(tǒng)互連參照模型。在這一框架下，ISO又深入詳細規(guī)定了每一層功能，以實現(xiàn)開放系統(tǒng)環(huán)境中互連性（Interconnection）、互操作性（Interoperation）和應用可移植性（Portability）第6頁為何要制定OSI模型？多機種計算機之間進行通信時對話非常困難通信軟件開發(fā)費用相稱高唯一可行措施是使計算機生產(chǎn)廠家實現(xiàn)一套共同對話原則OSI是一種定義異種計算機連接原則主體構造“開放”表達它可以連接任何兩個遵守參照模型和有關原則異種計算機系統(tǒng)第7頁OSI模型好處簡化了網(wǎng)絡通信設計復雜性。根據(jù)所完畢處理或技術上明顯不一樣樣來劃分層次.易于實現(xiàn)技術上更新?lián)Q代第8頁OSI模型中層次之間關系層與層之間關系是上下連接關系，下層對上層提供服務，每層都運用下一層所提供服務實現(xiàn)該層功能。并向上層提供服務。上層不必去詳細考慮（也沒必要考慮）下層為提供完畢所需服務而采用細節(jié)（措施、手段、途徑），可以實現(xiàn)透明傳播。下層要保證向上層傳播信息質(zhì)量。包括：錯誤檢查、流量和速度控制，實現(xiàn)成本等。第9頁OSI原則三級抽象OSI原則制定過程中采用措施是將整個龐大而復雜問題劃分為若干個輕易處理小問題，這就是分層體系構造措施。在OSI中，采用三級抽象：體系構造：定義了開放系統(tǒng)層次構造、層次之間互相關系以及各層所包括也許服務。服務定義：詳細闡明了各層提供服務。協(xié)議規(guī)程闡明：定義應當發(fā)送什么樣控制信息，以及應當用怎樣過程來解釋這個控制信息。第10頁OSI層次構造將整個通信功能劃分為七個層次，劃分層次原則是：網(wǎng)中各結點均有相似層次不一樣樣結點同等層具有相似功能同一結點內(nèi)相鄰層之間通過接口通信每一層使用下層提供服務，并向其上層提供服務不一樣樣結點同等層按照協(xié)議實現(xiàn)對等層之間通信服務、接口、協(xié)議第11頁名詞術語解釋層次：網(wǎng)絡體系構造基本構成部分實體：每層中實現(xiàn)該層某一功能軟件或硬件，它也實現(xiàn)與另一種系統(tǒng)中同等實體通信協(xié)議同等實體：互相通信一對結點在同一層中相對應實體協(xié)議：在某一種詳細層次中指導實體之間通信規(guī)則在Ｎ層中，Ｎ層協(xié)議定義了為實現(xiàn)Ｎ層服務，實體應怎樣與此外一種結點中同等實體進行信息互換。句法協(xié)議規(guī)則定義了所互換信息格式語義規(guī)則定義了發(fā)送者與接受者所必須完畢操作，如：在什么條件下，數(shù)據(jù)必須重發(fā)、回答或拒絕。第12頁名詞術語解釋服務：為上層提供技術基礎和通信手段被高層看得見功能服務訪問點SAP：在網(wǎng)絡同一種結點中，相鄰兩層實體，互相作用地方。每個實體通過SAP與它上、下層中實體通信第13頁開放系統(tǒng)互連參照模型構造第14頁物理層物理層重要作用是產(chǎn)生并檢測電壓發(fā)送和接受帶有數(shù)據(jù)電氣信號。物理層不提供數(shù)據(jù)糾錯服務，但在物理層上能對數(shù)據(jù)傳播速度作一定控制，并能監(jiān)測數(shù)據(jù)出錯率。物理層傳播電氣信號載體被稱為位流或比特流第15頁數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層位于OSI模型第二層，數(shù)據(jù)鏈路層重要作用是把從網(wǎng)絡層接受到數(shù)據(jù)分割成可以被物理層傳播幀，數(shù)據(jù)鏈路層直接控制著網(wǎng)絡層與物理層通信。第16頁數(shù)據(jù)鏈路層通過數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，在不太可靠物理鏈路上實現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)傳播。第一種故意義層次。有很強糾錯功能（CRC校驗）。差錯恢復：措施是告知發(fā)送方重發(fā)出現(xiàn)錯誤報文。流量控制：為了使網(wǎng)絡中信息盡快流動，以防止整個網(wǎng)絡或顧客過載。提供串行通信中字符和幀同步，該層必須產(chǎn)生和識別幀邊界。數(shù)據(jù)鏈路層由下面物理層提供支持，它在物理上互相連接結點間為上一層提供顯然沒有差錯鏈路。第17頁網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層位于OSI模型第三層，網(wǎng)絡層重要負責將分組從源端傳播到目旳端，這也許要跨越多種網(wǎng)絡（鏈路）。傳播層負責將完整報文進行端到端傳播，而網(wǎng)絡層則保證每一種分組可以從它源端抵達目旳端。第18頁網(wǎng)絡層為數(shù)據(jù)分組進行路由選擇，并負責通信子網(wǎng)流量控制、擁塞控制。網(wǎng)絡層協(xié)議設計就是要保證發(fā)送端傳播層所傳下來數(shù)據(jù)分組能精確無誤地傳播到目旳站傳播層。網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)單元為分組。對于一種通信子網(wǎng)，各結點只包括到網(wǎng)絡層為止低三層協(xié)議，對于分組互換網(wǎng)絡，只有通過網(wǎng)絡層才能實現(xiàn)兩個系統(tǒng)間通信。第19頁傳播層傳播層負責將報文能精確、可靠、次序地進行源端到目旳端（端到端，end-to-end）傳播。第20頁傳播層基本功能：提供端到端（進程-進程）可靠通信，即向高層顧客屏蔽通信子網(wǎng)細節(jié)，提供通用傳播接口。重要功能：把傳播地址映射為網(wǎng)絡地址把端到端傳播連接復用到網(wǎng)絡連接上傳播連接管理端到端次序控制、差錯檢測及恢復、分段處理及QoS監(jiān)測，加速數(shù)據(jù)傳送傳播協(xié)議簡樸/復雜決定于子網(wǎng)服務多少第21頁會話層會話層作用重要是在網(wǎng)絡中不一樣樣顧客、節(jié)點之間建立和維護通信通道，同步兩個節(jié)點之間會話，決定通信與否被中斷以及中斷時決定從何處重新發(fā)送。會話層責任重要有：對話控制、同步第22頁表達層表達層為開放系統(tǒng)兩個進程之間傳送數(shù)據(jù)提供格式變換服務，以使應用層能理解所互換數(shù)據(jù)意義。數(shù)據(jù)格式化、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)加密第23頁應用層應用層直接面對顧客進程，重要功能是為應用系統(tǒng)提供訪問OSI環(huán)境接口和服務。第24頁OSI七層參照模型4.傳輸層2.數(shù)據(jù)鏈路層3.網(wǎng)絡層1.物理層5.會話層

6.表示層

7.應用層面向用戶應用面向數(shù)據(jù)傳輸OSI關鍵思想是兩個終端顧客在遠程通訊網(wǎng)絡中通訊可以提成層，每層有自己功能集。層與層之間互相獨立而又互相依托第25頁協(xié)議數(shù)據(jù)單元協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU，ProtocolDataUnit）是指某層對等實體之間通信時，該層協(xié)議所操縱數(shù)據(jù)單元。在OSI參照模型中，每一層均有特定協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU，是一定格式固定長度或可變長度信息包。第26頁層間服務關系第27頁層間數(shù)據(jù)格式SAP第28頁附：服務原語OSI模型中，將服務原語劃分為四類：祈求(request)：由服務顧客發(fā)往服務提供者，祈求它完畢某項工作，如發(fā)送數(shù)據(jù)。指示(indication)：由服務提供者發(fā)往服務顧客，指示發(fā)生了某些事件。例如說，接受到一種遠地送來數(shù)據(jù)。這些事件往往是由服務提供者遠地對等實體應遠地服務顧客祈求采用某些動作而發(fā)生。響應(response)：由服務顧客發(fā)往服務提供者，作為對前面發(fā)生指示響應。確認(confirm)：由服務提供者發(fā)往服務顧客，作為對前面發(fā)生祈求證明。第29頁四類服務原語間關系確認服務：要使用祈求、指示、響應和證明四類原語。非確認服務：只使用祈求和指示兩類原語。第30頁對等通信在發(fā)送/接受端同一層次中實體，稱為同等實體，在概念上可以認為信息是在同等實體之間進行傳播。但同等實體之間，并不存在直接物理連接，因此這種傳播稱為虛擬傳播。同等實體之間信息互換詳細是由下邊層次實際傳播來完畢。同等實體之間協(xié)議作用是使同等實體在接受到下層信息后來，可以進行對旳操作。即：同等實體之間，使用共同原則或約定，來封裝和拆裝信息，以保證雙方可以互相理解對方信息含義。第31頁層次構造模型中數(shù)據(jù)通信過程物理通信設備A設備B中間節(jié)點中間節(jié)點應用層7-6層接口表示層6-5層接口會話層5-4層接口傳輸層4-3層接口網(wǎng)絡層3-2層接口數(shù)據(jù)鏈路層2-1層接口物理層應用層7-6層接口表示層6-5層接口會話層5-4層接口傳輸層4-3層接口網(wǎng)絡層3-2層接口數(shù)據(jù)鏈路層2-1層接口物理層7654321對等協(xié)議（第7層）對等協(xié)議（第6層）對等協(xié)議（第5層）對等協(xié)議（第4層）網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層第3層第2層第1層第3層第3層第2層第1層第2層第1層第32頁數(shù)據(jù)封裝傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸層報頭數(shù)據(jù)網(wǎng)絡層報頭數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層報頭0101110101001000010表示層應用層會話層報文Segment分組Packet比特Bit數(shù)據(jù)幀F(xiàn)rame第33頁數(shù)據(jù)通信過程7654321L7數(shù)據(jù)L7數(shù)據(jù)H6L6數(shù)據(jù)H5L5數(shù)據(jù)H4L4數(shù)據(jù)H3L3數(shù)據(jù)H2010101000011110000101010T27654321L7數(shù)據(jù)L7數(shù)據(jù)H6L6數(shù)據(jù)H5L5數(shù)據(jù)H4L4數(shù)據(jù)H3L3數(shù)據(jù)H2010101000011110000101010T2傳輸媒體第34頁數(shù)據(jù)拆封數(shù)據(jù)網(wǎng)絡層報頭+傳輸層報頭+數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)鏈路層報頭傳輸層報頭+數(shù)據(jù)網(wǎng)絡層報頭數(shù)據(jù)傳輸層報頭0101110101001000010傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡層表示層應用層會話層第35頁OSI參照模型中PDU傳播過程第36頁對OSI參照模型評價OSI參照模型是國際原則化組織ISO制定一種國際原則，不過，它并沒有成為實際上國際原則，取而代之是TCP/IP協(xié)議。實際上OSI參照模型和TCP/IP參照模型兩者之間有著共同之處，即都采用層次模型構造，在某些層次上有著相似功能。但兩者都存在著自身缺陷，都不是完美。OSI作為一種國際原則出臺，卻沒有成為實際中原則，究其原因有兩方面：歷史原因自身缺陷第37頁TCP/IP協(xié)議棧協(xié)議棧：運用一組協(xié)議完畢OSI所實現(xiàn)功能；TCP/IP協(xié)議棧：是一組由不一樣樣協(xié)議組合在一起構成。應用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應用層傳輸層Internet層網(wǎng)絡接口層第38頁TCP/IP協(xié)議體系按照層次構造思想，TCP/IP協(xié)議分布于不一樣樣層次，構成了一組從上到下單向依賴協(xié)議?；騾f(xié)議簇。第39頁TCP/IP協(xié)議特點開放協(xié)議原則，可以免費使用，并且獨立于特定計算機硬件和操作系統(tǒng)；獨立于特定網(wǎng)絡硬件，可以運行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，更適應于互聯(lián)網(wǎng)中；統(tǒng)一網(wǎng)絡地址分派方案，將整個TCP/IP網(wǎng)際設備地址實現(xiàn)唯一編址；原則化高層協(xié)議，可以提供多種可靠顧客服務。第40頁TCP/IP協(xié)議體系第41頁應用層協(xié)議分類依賴于面向連接TCP協(xié)議，重要有：文獻傳送協(xié)議FTP電子郵件協(xié)議SMTP超文本傳播協(xié)議依賴于面向連接UDP協(xié)議，重要有：簡樸網(wǎng)絡管理協(xié)議SNMP簡樸文獻傳播協(xié)議TFTP；既依賴于TCP協(xié)議，也可以依賴于UDP協(xié)議：域名服務DNS第42頁§3-2物理層在OSI參照模型當中，物理層為數(shù)據(jù)鏈路層提供了一種物理連接，構造了一種透明通信信道來傳播多種數(shù)據(jù)比特流。第43頁物理層模型大多數(shù)網(wǎng)絡體系構造物理層協(xié)議使用模型DTE（DataTerminalEquipment，數(shù)據(jù)終端設備）：泛指網(wǎng)絡中信源或信宿設備，即網(wǎng)絡中顧客端設備，如主機、終端、多種I/O設備等；DCE（DataCommunicationEquipment，數(shù)據(jù)通信設備）：是對網(wǎng)絡設備通稱，是顧客端設備入網(wǎng)連接點，如調(diào)制解調(diào)器、多路復用器等。DCE（DataCircuit-terminatingEquipment）數(shù)據(jù)電路端接設備第44頁DTE通過DCE與通信傳播線路相連DTEDCEDCE串行比特傳輸信號線與控制線通信環(huán)境通信設施DTE信號線與控制線用戶設施用戶環(huán)境第45頁物理層協(xié)議OSI參照模型中物理層協(xié)議是有關DTE和DCE或其他通信設備之間接口一組約定，重要處理網(wǎng)絡結點物理鏈路怎樣連接問題。DTE和DCE之間接口必須高度協(xié)調(diào)工作，這需要對DTE和DCE接口進行原則化，這種接口原則就是所謂物理層協(xié)議。因此，物理層協(xié)議也常稱為物理層接口協(xié)議。第46頁物理層物理層關懷是如下某些內(nèi)容：接口和媒體物理特性位表達傳播速率位同步線路配置：設備與媒體連接物理拓撲：星狀拓撲、環(huán)狀拓撲、總線拓撲等等傳播模式：單工、半雙工或全雙工。第47頁物理層功能OSI參照模型物理層定義為：

在物理信道實體之間合理地通過中間系統(tǒng)，為比特傳播所需物理連接建立、維持和拆除提供機械、電氣、功能性和規(guī)程性手段。由此可以看出，物理層重要有如下三個基本功能：物理層連接建立、維持和拆除比特傳播物理層管理第48頁物理層接口特性物理層協(xié)議規(guī)定了DTE/DCE接口原則四個特性：機械特性電氣特性功能特性規(guī)程特性根據(jù)這些接口原則特性，不一樣樣計算機和設備制造廠家可以各自獨立制造設備，并使各個不一樣樣廠家產(chǎn)品可以互相兼容。第49頁機械特性DTE和DCE接口問題首先包括到機械問題，即規(guī)定機械上分界措施。DTE和DCE之間有許多條線路，一般采用連接器實現(xiàn)機械上互連，即一種設備（如DTE）引出導線連接插頭，另一種設備（如DCE）引出導線連接插座，然后通過插頭和插座將兩者設備連接起來。為了使不一樣樣廠家生產(chǎn)DTE和DCE設備便于互連，物理層機械特性對于連接器幾何參數(shù)，包括連接器引腳數(shù)量、排列方式、幾何尺寸等作出詳細規(guī)定。第50頁常見連接器原則標準幾何參數(shù)適用范圍兼容標準(EIA)引腳排列兩端固定點間距ISO-21102513/1246.91~47.17mm音頻調(diào)制解調(diào)器232、366AISO-2593349/8/9/842.67~43.08mmV.35提議寬帶調(diào)制解調(diào)器無ISO-490237919/185/463.37~63.63mm24.87~25.12mm音頻和寬帶調(diào)制解調(diào)器449ISO-4903158/733.20~33.45mmX.20/X.21/X.22提議公共數(shù)據(jù)接口第51頁ConnectionsattheCSU/DSURouterconnectionsEIA/TIA-232EIA/TIA-449EIA-530V.35X.21EnduserdeviceServiceProviderDTEDCE第52頁電氣特性物理層電氣特性是有關電氣接口方面詳細規(guī)定，重要包括兩個方面：電氣接口連接方式和電氣參數(shù)RS-232標準電氣特征接口電路方式單端驅(qū)動非差分接收電路速率上限20kb/s距離上限15m輸出阻抗Ro＜300Ω輸入阻抗Ri＝3～7kΩ邏輯“1”－15～－5V負電平邏輯“0”5～15V正電平第53頁功能特性物理層功能特性是對連接器各芯線含義、功能以及和各信號之間對應關系規(guī)定。EIA-RS-232為例，RS-232功能特性定義了ISO-2110原則25芯接口線中20根信號線，剩余5根中2根作為保留線，以供測試用，3根未作定義。20根接口信號線按功能分為5類： A類為接地線；B類為數(shù)據(jù)線；C類為控制線； D類為定期線；S類為次信道信號線。第54頁規(guī)程特性物理層規(guī)程特性是對接口界面上進行信號傳播控制過程和控制環(huán)節(jié)規(guī)定。是DTE和DCE為建立、維持、釋放線路連接等過程中，所規(guī)定各控制信號變化協(xié)調(diào)關系。不一樣樣接口原則，其規(guī)程特性不一樣樣。規(guī)程特性對于不一樣樣網(wǎng)絡、不一樣樣通信設備、不一樣樣通信方式、不一樣樣應用，各自有不一樣樣規(guī)程特性。第55頁物理層協(xié)議在物理層，OSI參照模型采納了多種現(xiàn)成協(xié)議，其中有RS-232、RS-449、X.21、V.35、ISDN以及FDDI、IEEE802.3、IEEE802.4、IEEE802.5物理層協(xié)議。RS-232RS-449第56頁EIA-RS-232EIA-RS-232是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA于1962年頒布，并于1963年修改為RS-232A，1965年修改為RS-232B，1969年修改為RS-232C，1987年修改為RS-232D，1991年又修訂為EIA-232-E。統(tǒng)稱為EIA-RS-232原則。機械特性：DB-25（13＋12引腳）；電氣特性：負邏輯邏輯0相稱于對信號地線有+5～+15V電壓，表達數(shù)據(jù)0或控制線接通狀態(tài)；邏輯1相稱于對信號地線有－5～－15V電壓，表達數(shù)據(jù)1或控制線斷開狀態(tài)；電纜長度不超過15米，數(shù)據(jù)傳播率不超過20kbps。第57頁EIA-RS-232接口功能特性RS-232功能特性定義了ISO-2110原則25芯接口線中20根信號線，剩余5根中2根作為保留線，以供測試用，3根未作定義。20根接口信號線按功能分為5類：A類為接地線；B類為數(shù)據(jù)線；C類為控制線；D類為定期線；S類為次信道信號線。表2-4EIA-RS-232接口功效特征引腳編號線路名稱功效說明線路類型方向1AA保護地地線2BA發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)線DTE→DCE3BB接收數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)線DCE→DTE4CA請求發(fā)送控制線DTE→DCE5CB允許發(fā)送控制線DCE→DTE6CC數(shù)據(jù)通信設備就緒控制線DCE→DTE7AB信號地地線8CF載波檢測控制線DCE→DTE9－（保留供測試用）10－（保留供測試用）11（未定義）12SCF次信道載波檢測次信道控制線DCE→DTE13SCB次信道去除發(fā)送次信道控制線DCE→DTE14SBA次信道發(fā)送數(shù)據(jù)次信道數(shù)據(jù)線DTE→DCE15DB發(fā)送器定時定時信號DCE→DTE16SBB次信道接收數(shù)據(jù)次信道數(shù)據(jù)線DCE→DTE17DD接收器定時定時信號DCE→DTE18（未定義）19SCA次信道請求發(fā)送次信道控制線DTE→DCE20CD數(shù)據(jù)終端就緒控制線DTE→DCE21CG信號質(zhì)量檢測控制線DCE→DTE22CE振鈴指示控制線DCE→DTE23CH/CI數(shù)據(jù)信號速率選擇控制線DCE→DTEDTE→DCE24DA發(fā)送器定時定時信號DTE→DCE25（未定義）第58頁EIA-RS-232規(guī)程特性CD數(shù)據(jù)終端就緒DTE→DCECC數(shù)據(jù)通信設備就緒DCE→DTECA請求發(fā)送DTE→DCECB允許發(fā)送DCE→DTE第59頁EIA-232/V.24信號定義在某些狀況下，可以只用9個引腳（振鈴指示不用）。這樣就可以使用9根引腳插座。第60頁運用虛MOEM連接兩臺計算機插頭插頭插座插座計算機虛調(diào)制解調(diào)器計算機（1）保護地（2）發(fā)送（3）接收（4）請求發(fā)送（5）允許發(fā)送（6）DCE就緒（7）信號地（8）載波檢測（20）DTE就緒（22）振鈴指示（1）保護地（2）發(fā)送（3）接收（4）請求發(fā)送（5）允許發(fā)送（6）DCE就緒（7）信號地（8）載波檢測（20）DTE就緒（22）振鈴指示第61頁EIA-RS-232兼容原則許多產(chǎn)品廠商都聲稱自己串行接口是“與EIA-RS-232原則兼容”，這只是說，該產(chǎn)品電氣特性和機械特性與接口RS-232原則沒有矛盾。第62頁RS-449接口原則EIA-RS-232是獲得廣泛使用串行通信接口原則，但也存在缺陷，重要體現(xiàn)為：數(shù)據(jù)傳播速率和傳播距離有限，其速率限于20kb/s，距離為15m；采用單端驅(qū)動非差分接受電路，電氣性能不佳，易受干擾；每個信號只有一根導線，兩個傳播方向共用一種信號地線，各信號成分之間易產(chǎn)生串擾。為處理以上問題，EIA于1973年開始著手對RS-232進行修改，并在1977～1979年間頒布RS-449、RS-423A和RS-422A系列原則。第63頁RS-449系列協(xié)議RS-449采用了ISO-4902原則37芯連接器和9芯連接器兩種物理接口，在電氣方面則應用了集成電路技術。RS-423A：規(guī)定電氣特性為非平衡傳播，有公共地，電纜長度10米，最大數(shù)據(jù)率為300kbps;RS-422A：規(guī)定電氣特性為平衡傳播，無公共地，電纜長度超過60米，最大數(shù)據(jù)率為2Mbps電氣特征RS-422ARS-423A機械特征RS-449功效特征規(guī)程特征第64頁X.21提議書EIA-232是為在模擬信道上傳播數(shù)據(jù)而制定一種接口原則。在1976年CCITT通過了數(shù)字信道接口原則提議書X.21。X.21規(guī)定了顧客DTE在建立和釋放一種呼喊時應當和DCE互換哪些信息。數(shù)字信道當然不需要使用調(diào)制解調(diào)器。因此這里DCE不再表達調(diào)制解調(diào)器，而是DTE和網(wǎng)絡接口一種設備。機械特性：15根引腳功能特性：8條信號線第65頁X.21使用8條信號線DTEDCET（發(fā)送）C（控制）

R（接收）

I（指示）S（位定時）B（字節(jié)定時，可選）Ga（DTE公共回線）G（地）第66頁X.21bis提議為了使基于現(xiàn)行接口原則EIA-232/V.24設備易于向X.21原則過度，CCITT又制定了一種X.21bis提議書。X.21bis接口與X.21相似，但數(shù)據(jù)網(wǎng)使用是模擬信道，而DCE是同步工作調(diào)制解調(diào)器。主叫DTEDCEC接通，T=0R=“++...+”T=被叫地址R=呼叫進行信號R=1，I接通T=數(shù)據(jù)C斷開，T=0R=0，I斷開建立連接拆除連接第67頁補充：CCITT物理層協(xié)議我們懂得，計算機網(wǎng)絡最早使用是模擬信道。因此，國際電報與征詢委員會CCITT較早地開發(fā)和建立了適合于網(wǎng)原則，這些原則與目前最流行EIA系列原則相兼容，作為DTE和DCE之間模擬接口原則，其應用非常廣泛。V系列 針對以網(wǎng)作為基礎模擬通信設備X系列 針對以公共數(shù)據(jù)網(wǎng)為基礎數(shù)字通信設備I系列（針對綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)ISDN）第68頁傳播介質(zhì)第69頁RJ-45直通線交叉線跳線DTE：網(wǎng)絡終端設備Computer、RouterDCE：網(wǎng)絡通信設備Switch、Modem第70頁5類雙絞線線序直連網(wǎng)線交叉網(wǎng)線Side1Side2Side112345678123456781=白/橙2=橙3=白/綠4=藍5=白/藍6=綠7=白/棕8=棕Side2Side1Side2Side1Side212345678123456781=白/橙2=橙3=白/綠4=藍5=白/藍6=綠7=白/棕8=棕1=白/橙2=橙3=白/綠4=藍5=白/藍6=綠7=白/棕8=棕1=白/橙2=橙3=白/綠4=藍5=白/藍6=綠7=白/棕8=棕第71頁常見設備接口QuidwayR系列路由器第72頁V.35規(guī)程機械特性DB34（外接網(wǎng)絡端）--DB50（路由器端）DTE端為34針型插頭DCE端為34孔型插頭第73頁常見光纖接頭FC－PC型光尾纖接頭外形圖SC－PC型光尾纖接頭外形圖ST-PC型光尾纖接頭外形圖FC/PC－SC/PC型光尾纖外形圖第74頁物理層設備-中繼器負責在兩個節(jié)點物理層上按位傳遞信息，完畢信號復制、調(diào)整和放大功能，以此來延長網(wǎng)絡長度。第75頁中繼器功能第76頁中繼器作用用中繼器可擴大網(wǎng)絡范圍用中繼器可增長網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)目用中繼器可互連不一樣樣傳播介質(zhì)光電轉(zhuǎn)換器第77頁使用中繼器注意事項中繼器無途徑檢測和互換功能，不能過濾網(wǎng)絡業(yè)務，只是將所有通過數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)發(fā)到所有輸出段，而不管它與否需要去那里，致使網(wǎng)絡上有過多無效業(yè)務量，增長了網(wǎng)絡負載；不具有檢錯和糾錯功能，出錯數(shù)據(jù)單元仍被傳遞；中繼器還會引入設備時延。因此，中繼器只有當網(wǎng)絡負載很輕和網(wǎng)絡延時規(guī)定不高條件下才能使用。使用中繼器應當注意兩點：不能形成環(huán)路，環(huán)路將導致廣播風暴而使網(wǎng)絡瓦解；考慮到網(wǎng)絡傳播延遲和負載狀況，不能無限制地使用中繼器。第78頁以太網(wǎng)5-4-3法則示意第79頁物理層設備-集線器集線器Hub是中繼器一種擴展形式，是一種多端口中繼器，屬于OSI參照模型物理層網(wǎng)絡連接設備。集線器是以星形拓撲構造連接網(wǎng)絡結點一種中樞網(wǎng)絡設備。第80頁集線器分類Hub分類端口數(shù)量8口、16口、24口帶寬10Mb/s、100Mb/s、10/100M/ps配置形式獨立式、堆疊式、模塊式管理方式切換式、共享式、堆疊共享式工作方式被動無源、主動有源、智能、交換第81頁獨立式集線器最簡樸集線器通過邏輯以太網(wǎng)總線網(wǎng)絡或令牌環(huán)網(wǎng)提供著中央網(wǎng)絡連接，以在物理上以星形形式連接起來。這種集線器一般提供固定端口數(shù)（一般是4、8、12或24個端口），用于一種計算機工作組，適合于較小獨立部門，如家庭、辦公室或試驗室環(huán)境。這種集線器諸多沒有管理軟件或協(xié)議來為我們提供網(wǎng)絡管理功能。它可以是無源，也可以是有源，有源集線器使用更多。第82頁堆疊式集線器堆疊式集線器類似于獨立式集線器，但它有一種特殊高速端口可以把集線器堆疊起來以獲得更好效果。從邏輯上來看，堆疊式集線器代表了一種大型集線器。也就是說，集線器可以堆放在一起（也被稱為堆棧式集線器）。第83頁堆疊－菊花鏈第84頁堆疊-主從式第85頁模塊式集線器模塊式集線器也被稱為底盤集線器，它可以通過底盤上主板和插槽提供大量可選接口選項，可以插入不一樣樣適配器。其中某些集線器帶有冗余底板和電源，尚有風扇。同步，有些模塊容許我們不必關閉整個集線器便可替代那些有缺陷模塊。集線器底板給插入模塊準備了多條總線，這些插入模塊可以用于多種不一樣樣段，如以太網(wǎng)、迅速以太網(wǎng)、FDDI和ATM中。有些集線器還包具有網(wǎng)橋、路由器或互換模塊。第86頁智能型集線器智能型集線器可以處理數(shù)據(jù)、監(jiān)視數(shù)據(jù)傳播并提供故障排除信息。由于可以在網(wǎng)絡中任何地方對其實行管理，智能型集線器又被稱作管理型集線器。要注意是，具有網(wǎng)絡管理能力獨立式、堆疊式或模塊式集線器都可以認為是智能設備。第87頁集線器使用第88頁計算機和集線器連接第89頁§3-3編碼與調(diào)制技術在OSI參照模型當中，物理層為數(shù)據(jù)鏈路層提供了一種物理連接，構造了一種透明通信信道來傳播多種數(shù)據(jù)比特流。第90頁模擬傳播和數(shù)字傳播話音

模擬數(shù)字Modem模擬模擬CODEC數(shù)字數(shù)字數(shù)字傳播數(shù)字模擬數(shù)據(jù),模擬信號數(shù)字數(shù)據(jù)，模擬信號數(shù)字數(shù)據(jù)，數(shù)字信號模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號第91頁1、數(shù)字數(shù)據(jù)編碼為數(shù)字信號在數(shù)據(jù)通信設備內(nèi)部，由于各電路功能模塊之間以及模塊內(nèi)部元器件之間距離很短，且工作環(huán)境可以通過多種措施加以保護，因此一般將原始二進制并行或串行數(shù)據(jù)直接進行傳播。而在遠程傳播數(shù)據(jù)時，為了便于同步,減少在傳播媒質(zhì)中傳播損耗和提高抗環(huán)境干擾能力，需要將傳播數(shù)據(jù)進行編碼。數(shù)字信號是離散、非持續(xù)性電壓脈沖序列。一種脈沖就是一種信號元素。數(shù)據(jù)傳播是通過把所有數(shù)據(jù)比特編碼成信號碼元來完畢。從數(shù)據(jù)比特到信號碼元映射關系，就是編碼機制。第92頁基本概念單極性碼和雙極性碼不歸零碼和歸零碼同步差分波特率→比特率第93頁常見編碼波形第94頁常見數(shù)字信號編碼不歸零電平NRZ-L0=高電平1=低電平不歸零1制NRZ10=在間隔起始位置沒有跳變1=在間隔起始位置跳變雙極性AMI0=沒有線路信號1=正電平或負電平，連續(xù)比特1在這二者間交替?zhèn)稳M制碼0=正電平或負電平，連續(xù)比特0在這二者間交替1=沒有線路信號曼徹斯特編碼0=在間隔中間位置由高向低跳變1=在間隔中間位置由低向高跳變差分曼徹斯特編碼在間隔中間位置總有一次跳變0=在間隔起始位置跳變1=在間隔起始位置沒有跳變第95頁常見數(shù)字信號編碼不歸零電平NRZ-L0=高電平1=低電平不歸零1制NRZ10=在間隔起始位置沒有跳變1=在間隔起始位置跳變雙極性AMI0=沒有線路信號1=正電平或負電平，連續(xù)比特1在這二者間交替?zhèn)稳M制碼0=正電平或負電平，連續(xù)比特0在這二者間交替1=沒有線路信號曼徹斯特編碼0=在間隔中間位置由高向低跳變1=在間隔中間位置由低向高跳變差分曼徹斯特編碼在間隔中間位置總有一次跳變0=在間隔起始位置跳變1=在間隔起始位置沒有跳變第96頁⑴不歸零碼傳播數(shù)字信號時最常用、最簡樸措施就是使用兩個不一樣樣電平來表達二進制數(shù)字。這種方略中一種比特周期內(nèi)其電平恒定，沒有變化。NRZ–L、NRZ1不歸零碼能有效運用帶寬，也最輕易實現(xiàn)。但由于具有直流成分，缺乏同步能力，很輕易由于收發(fā)設備間定期漂移而導致失去同步。因此一般用于數(shù)據(jù)磁記錄，而并不適合網(wǎng)絡信號傳播。差分：在復雜傳播構造下，檢查信號跳變要比檢查信號正負顯得更為可靠。第97頁⑵多電平二進制這種編碼使用了多于兩個信號電平雙極性AMI（交替反轉(zhuǎn)）和偽三進制碼在雙極性AMI狀況下，沒有信號表達二進制0，而二進制1由正脈沖和負脈沖交替表達。使用這種措施使得雖然發(fā)送數(shù)據(jù)是較長1比特串，仍然不會失去同步，信號中每一種1都將導致電平跳變，保證了收發(fā)雙方同步建立與維護。只是在出現(xiàn)較長0比特串時仍然是個問題。偽三進制碼使用狀況與此類似，只是在表達時，正負交替電平表達是比特0，而沒有信號時表達比特1第98頁⑶雙相位規(guī)定信號在每一種傳播比特周期內(nèi)都要至少完畢一次電平跳變，有時要完畢兩次跳變。因此它最大調(diào)制率是NRZ兩倍，對應需要更大帶寬。曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼由于雙相位編碼在每個比特時間周期內(nèi)均存在預知跳變，因此接受器可以根據(jù)跳變來建立同步，實現(xiàn)內(nèi)同步雙相位編碼技術在數(shù)據(jù)傳播中使用廣泛，曼徹斯特編碼應用于IEEE802.3原則，用于實現(xiàn)基于同軸電纜和雙絞線總線式以太網(wǎng)；而差分曼徹斯特編碼在IEEE802.5規(guī)定屏蔽雙絞線令牌環(huán)網(wǎng)中也有定義。第99頁補充：局域網(wǎng)編碼技術發(fā)展顧客感愛好通信速率是從應用層次對通信做出描述。為提高通信速率，有兩個途徑可以考慮：一是提高線纜系統(tǒng)傳播性能，由此決定了帶寬；此外是選擇合適編碼系統(tǒng)，從而決定由波特率到比特率轉(zhuǎn)換因子。合適編碼系統(tǒng)可以獲得更高通信速率。波特率→比特率第100頁4B/5B-NRZ1第101頁4B/5B-NRZ1NRZ-L使用一種信號電平來表征一種比特，數(shù)據(jù)傳播率是信道帶寬2倍。但由于信號電平變化無法預測，而導致缺乏同步；NRZ1使用是差分技術，可以提高可靠性，但同樣缺乏同步；曼徹斯特編碼自帶時鐘信息，保證同步，但這種信號效率只有50%；4B/5B編碼可以提高效率。在這種方案中，數(shù)據(jù)中每4位比特被編碼到一種5位碼組中，這樣100Mbps只需要125Mbaud，效率為80%。我們可以注意到編組時32種模式中只需要16種表達數(shù)據(jù)，選擇根據(jù)是碼組中至少有兩次變化，信號中不容許一行中持續(xù)超過3個0，保證了同步。4B/5B-NRZ1編碼是同步技術和差分技術結合體現(xiàn)。第102頁MLT-34B/5B-NRZ1由于信號集中產(chǎn)生線路輻射原因，雖然在光纖上是高效，但不適合雙絞線。100Base-TX和雙絞線上FDDI采用MLT-3編碼。MLT-3編碼輸出每個二進制均有變化，用三級信號表達：正電壓+V、負電壓-V和零電壓0編碼規(guī)則如下：假如下一比特是0，則輸出值與前面值相似假如下一比特是1，則輸出值就要有一種轉(zhuǎn)變：假如前面輸出值是+V或-V，則下一輸出為0；假如前面輸出值是0，則下一輸出值與上一種非0值符號相反。第103頁MLT-3示例假如下一比特是0，則下一種輸出值與前面值相似假如下一比特是1，則下一輸出值就要有一種轉(zhuǎn)變：假如前面輸出值是+V或-V，則下一輸出為0；假如前面輸出值是0，則下一輸出值與上一種非0值符號相反。第104頁技術探討目前有兩種基本編碼系列。第一種是每N位添加一種同步位，以使同步成為也許(如當N=1時，為Manchester編碼；當N=4時，為4B5B編碼)，但這需要一種比本來更大帶寬。并且同步位越多，帶寬需要越大。為了減小帶寬，采用每7位添加一種同步位(即7B8B編碼)編碼系統(tǒng)是也許，但隨之而來是，當傳播較長一串相似類型位流時，同步就變得非常困難了。另一種編碼系列是通過增長電平個數(shù)以減小帶寬，電平數(shù)越多，帶寬需要越少。然而，當傳播一長串由0編碼后得到持續(xù)信號時，同步就變得幾乎不也許了。如，當我們采用5個電平數(shù)時候就需要4個比較器，并且每個比較器都應當有其合適公差范圍。這就是說，當我們選擇電平總數(shù)時候，我們還應當把信噪比(SNR