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1、第三章第三章 物理层物理层3.1 好用模型及OSI五层简介3.2 物理层协议3.3 传输介质1 13.1 好用模型及OSI 五层简介应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层3.1 3.1 好用模型及好用模型及OSIOSI五层简介五层简介OSI 模型2 23.1 3.1 好用模型及好用模型及OSIOSI五层简介五层简介3 3物理层物理层第2层数据从数据链路层来物理层第2层数据传输媒介到数据链路层去3.1 3.1 好用模型及好用模型及OSIOSI五层简介五层简介4 43.1 3.1 好用模型及好用模型及OSIOSI五层简介五层简介5 5横向横向 对等层、对等体对等层、对等体 纵向纵向 上下层
2、接口上下层接口上 层下 层要要 求求服服 务务3.1 3.1 好用模型及好用模型及OSIOSI五层简介五层简介6 6应用层 做什么？传输层 对方在何处？网络层 怎样到达对方？数据链路层 具体每一步怎么走？物理层 每一步怎样利用传输介质？3.1 3.1 好用模型及好用模型及OSIOSI五层简介五层简介7 7 I C I SDU I C I SDUSAPSAPSAP(n)IDUn+1层n层(n)服务数据单元SDU(n)协议数据单元PDU(n)接口数据单元I DUI D UH SDUnPDUSAP服务访问点3.2 3.2 物理层协议物理层协议3.2物理层协议8 8OSIOSI环境中第环境中第N N层
3、实体之间交换的数据称为层实体之间交换的数据称为(N)(N)协议数据单元，协议数据单元，它由两部分组成它由两部分组成:(N):(N)协议限制信息和服务数据单元协议限制信息和服务数据单元SDUSDU在同一系统的相邻层上，在同一系统的相邻层上，(N)(N)实体通过层面接口向实体通过层面接口向(N+1)(N+1)实体实体供应服务。这种接口是逻辑的而不是物理的，所以被称为供应服务。这种接口是逻辑的而不是物理的，所以被称为“服务访问点服务访问点”SAP”SAP。一个一个(N)(N)实体可以运用多个实体可以运用多个N-SAPN-SAP为上层的多个为上层的多个(N+1)(N+1)实体供实体供应服务，一个应服务
4、，一个(N+1)(N+1)实体也可以运用多个实体也可以运用多个N-SAPN-SAP从下层的多从下层的多个个(N)(N)实体获得服务。实体获得服务。(这种一对多的服务关系称为这种一对多的服务关系称为“复用复用”)”)一个一个(N)(N)实体向上一层供应的服务不仅仅是实体向上一层供应的服务不仅仅是(N)(N)功能层部分功功能层部分功能，应包括：实体本身供应的部分功能；从能，应包括：实体本身供应的部分功能；从(N-1)(N-1)层以及以层以及以下各层得到的综合服务；通过下各层得到的综合服务；通过(N)(N)协议的通信作用，从另一协议的通信作用，从另一开放系统中的开放系统中的(N)(N)对等实体而得到
5、的服务。对等实体而得到的服务。服务与协议的关系是：服务与协议的关系是：(N)(N)实体运用实体运用(N)(N)协议和协议和(N-1)(N-1)实体供应实体供应的的(N-1)(N-1)服务来完成服务来完成(N)(N)层对等实体之间的通信。层对等实体之间的通信。3.2 3.2 物理层协议物理层协议9 9OSI/RM的缺点模型本身及其服务的定义和协议太困难，不利于实现。层次太多，效率低。事实上会话层和表示层几乎没有用。某些功能，如寻址、流量限制、差错限制在各层重复出现，更进一步降低了效率。忽视了一些特殊重要的内容，如无连接服务和面对连接服务，网络管理。3.2 3.2 物理层协议物理层协议1010物理
6、层协议的四个特性机械特性机械特性实体间硬件连接接口的特性。（接口的实体间硬件连接接口的特性。（接口的形态、大小；接口引脚个数、规格形态、大小；接口引脚个数、规格）电气特性电气特性规定了连接方式，适用元件、传输速率、规定了连接方式，适用元件、传输速率、信号电平、阻抗、电缆长度、信号产生、编码。信号电平、阻抗、电缆长度、信号产生、编码。功能特性功能特性接口电路的功能、各条信号线的用途：接口电路的功能、各条信号线的用途：一条线一个功能一条线一个功能 一条线多个功能一条线多个功能 数据线数据线 限制线限制线 定时线定时线 接地线接地线 接口线命名方法（三种）：数字、字母、英文缩写。接口线命名方法（三种
7、）：数字、字母、英文缩写。规程特性规程特性传输位流的全过程及依次；传输位流的全过程及依次；传输中各事务执行依次、传输方式。传输中各事务执行依次、传输方式。接口线功能规定方法（二种）接口线功能规定方法（二种）接口线功能分类（四类）接口线功能分类（四类）3.2 3.2 物理层协议物理层协议11113.2 3.2 物理层协议物理层协议RS-232标准中发送数据的电气规范RS-232标准中限制信号的电气规范+15-15+3-30t1010允许定义区允许定义区允许定义区允许定义区未定义区未定义区“0”“1”开开关关+3-3t1212RS-232机械特性疼惜地数据传输数据接收发恳求清除恳求DCE就绪信号地
8、线接收线信号检测器DCE-DTE发送信号基准时钟DTE就绪振铃指示DTE-DCE发送信号基准时钟1313物理层：线路配置各设备如何连接？共享？数据通信模式单向、双向？拓扑结构网络设备如何安置？信号何种信号在传输中是有用的？编码数据如何通过信号表示？接口在相连的设备间何种数据共享？介质数据传输的物理环境是什么？3.2 3.2 物理层协议物理层协议1414物理层的主要问题实现位操作信号的发出、传递、接收、一样性。数据信号的传输传输方式、速度、信号失真、时间。接口设计多少个引脚，每个脚的规格、功能、作用。信号传输规程对事务的发生依次、过程进行支配。3.2 3.2 物理层协议物理层协议1515物理层的
9、四个特性（协议）机械特性机械特性接口的形态、大小、引脚数、接口的形态、大小、引脚数、介质参数。介质参数。电气特性电气特性信号的产生、传输速率、编码信号的产生、传输速率、编码.功能特性功能特性接口电路的功能（数据、限制线）。接口电路的功能（数据、限制线）。规程特性规程特性传输方式，事务发生依次。传输方式，事务发生依次。物理层的二个功能：一、保证按位传输的正确性，向数链层供应透亮传输。二、在DTE、DCE等间完成对数链层的建立、维护、拆除 操作。3.2 3.2 物理层协议物理层协议1616几种常用的物理层标准EIA-RS232C(DB 25)半双工通信半双工通信(6(6步步)，速率低，距离短，速率
10、低，距离短DTEDTEDTEDTE：20Kbps,15m20Kbps,15mDTEDCEDTEDCE：(计算机计算机ModemModem）DTE-(Data Terminal Equipment)DTE-(Data Terminal Equipment)数据终端设备数据终端设备DCE-(Data Circuit-Terminating Equipment)DCE-(Data Circuit-Terminating Equipment)数据电路端接设备数据电路端接设备3.2 3.2 物理层协议物理层协议DCEDCE1717EIA-RS4493.2 3.2 物理层协议物理层协议37针9针两个子标准
11、RS-423A(RS-423A(非平衡式非平衡式)RS-422A(RS-422A(平衡式平衡式)ITU-T的DTE-DCE接口标准 V系列建议（为模拟信道传输数据而定）X系列建议（为数字交换网上传输数据而定）例：V.33建议（调制解调器）X.25建议、X.21建议（数字传输接口）1818EIA RS-232 C功能特性1 1AAAA保护地保护地地地1011012 2BABA发数据发数据数数DCEDCE1031033 3BBBB收数据收数据数数DTEDTE1041044 4CACA请求发送请求发送控控DCEDCE1051055 5CBCB清除发送清除发送控控DTEDTE1061066 6CCCC
12、数据设备就绪数据设备就绪控控DTEDTE1071077 7ABAB信号地信号地地地1021028 8CFCF载波检测载波检测控控DTEDTE1091093.2 3.2 物理层协议物理层协议ITU-T1919DTE/DCE连接方式12 3 4567820TXDRCDTRSCTSDSRSGRSLDDTRTXDRCDTRSCTSDSRSGRSLDDTR 1 2 3 4 5 6 7 8 20DTE(计算机）DCE(Modem)3.2 3.2 物理层协议物理层协议2020RS-232 C的接口连接（DTE/DTE）12 3 456782012 3 456782012 3 456782012 3 4567
13、820(A)(A)交叉方式交叉方式(B)(B)三线方式三线方式DTE(计算机)DTE(计算机)DTE(计算机)DTE(计算机)3.2 3.2 物理层协议物理层协议2121非归零电平码3.2 3.2 物理层协议物理层协议SS共回线共回线+6+2-20逻辑逻辑0 0t逻辑逻辑1 1-640ft4000ft1kbps100kbps(RS-423)非平衡式2222非归零电平码3.2 3.2 物理层协议物理层协议SR共回线共回线+6+4-40逻辑逻辑0 0t逻辑逻辑1 1-640ft4000ft1kbps10Mbps(RS-422)平衡式23233.3 传输介质物理特性传输介质的特性。传输特性运用？信号
14、发送、调制技术、容 量、频率。地理范围不用中间设备，在失真限制下最 大距离。抗干扰性防止噪声队传输数据影响的实力。相对价格包括元件、安装、维护等价格。传输介质特性：3.3 3.3 传输介质传输介质2424传输媒介有线媒介有线媒介无线媒介无线媒介能量、语音能量、语音无线电波、微波、卫星无线电波、微波、卫星红外线红外线紫外线紫外线03kHZ300GHZ430-750THZ(光纤)XX3.3 3.3 传输介质传输介质2525双绞线（100HZ5MHZ）非屏蔽双绞线（UTP）：便宜、灵敏、安装简洁。（EIA定义）1类电话中运用。适于语音、低速数据通信。2类适用于语音、最大速率4Mbps的数字传输。3类
15、每英尺交叉三次，最大速率10Mbps。（现在电话）4类每英尺至少交叉三次，最大速率16Mbps。5类最大速率100Mbps。UTPUTP连接器连接器8 8针传导头针传导头 屏蔽双绞线（屏蔽双绞线（STPSTP）屏蔽层接地，屏蔽串线干扰。屏蔽层接地，屏蔽串线干扰。3.3 3.3 传输介质传输介质第一只引脚白橙线26263.3 3.3 传输介质传输介质非屏蔽五类双绞线（非屏蔽五类双绞线（UTPUTP）切面图切面图单层屏蔽五类双绞线（单层屏蔽五类双绞线（STPSTP）切面图切面图2727同轴电缆（100KHZ500MHZ）RG（无线电波管制）编号表示特定的物理特性 RG8 用以粗缆以太网（50）10
16、 BASE 5 RG58 用以细缆以太网（50）10 BASE 2 RG59 用于FDM、CATV、高速数字信号（75）RG62 用于ARC net网络运用（93）3.3 3.3 传输介质传输介质2828同轴电缆连接器卡销式连接器（套筒式）卡销式连接器（套筒式）T T型连接器（引出分支）型连接器（引出分支）终结端子（吸取反射终结端子（吸取反射）3.3 3.3 传输介质传输介质例：75同轴接头加工方法先将75同轴电缆外皮及丝网层剥掉，露出铜芯。并套上紧固件。将原厂供应的75F同轴接头插入电缆中。用钳子压紧固定件。剪掉多余的铜芯。2929光纤 多模多束光线从光源经由芯材通过不同光路传 播。（光线传
17、播依靠于芯材）单模传播的光线基本都是水平的，全部光线传 播是相同的，可以忽视传播延迟。光纤连接器都是套筒式的，并有母和公两种规格。3.3 3.3 传输介质传输介质30303.3 3.3 传输介质传输介质2-12芯中心束管式光缆芯中心束管式光缆 切面图切面图 2-144芯松套层绞式光缆 切面图切面图 3131传输介质 缠绕变更了电缆的电子特性，使之适用于网络。缠绕变更了电缆的电子特性，使之适用于网络。（限制电缆辐射；电缆不易受电磁影响）（限制电缆辐射；电缆不易受电磁影响）屏蔽网疼惜内部电缆不受干扰；阻挡内部电缆屏蔽网疼惜内部电缆不受干扰；阻挡内部电缆 上的信号辐射干扰其他电缆。上的信号辐射干扰其
18、他电缆。（基带（基带5050、宽带、宽带75 75 ）铜缆3.3 3.3 传输介质传输介质 双绞线双绞线(RJ-45)(RJ-45)同轴电缆同轴电缆(AUI(AUI、BNC)BNC)光纤放射器用发光二极管（LED）或激光沿着光纤发送光 脉冲。接收器用光敏转换器来检测脉冲，nKmn十Km 不对其他线缆产生干扰，也不受其他的电子干扰，易保密。光脉冲可比铜缆中的电信号传播的更远，不易分支。光可以编码更多的信息，所以可比电缆承载更多的信息。光可以通过一根光纤从一台计算机传到另一台机上，不需成对。32321.双绞线 双绞线由两根绞合在一起的铜质电线双绞线由两根绞合在一起的铜质电线 组成，组成，绞合有效的
19、抑制了电线的串扰，以及削减了信号绞合有效的抑制了电线的串扰，以及削减了信号的衰弱，导线的最外层可能是一层交织导体的衰弱，导线的最外层可能是一层交织导体(屏蔽屏蔽层层)，屏蔽层削减了对外的干扰，因此，屏蔽层削减了对外的干扰，因此 分为屏蔽分为屏蔽双绞线双绞线(STP)(STP)和无屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线(UTP)(UTP)。3333EIA/TIA双绞线的五种型号第一类：主要用于传输语音，不用于数据传输。第一类：主要用于传输语音，不用于数据传输。其次类：传输频率为其次类：传输频率为1MHz1MHz，用于语音传输和最高传输速率，用于语音传输和最高传输速率4Mbps4Mbps的数据传输，常见于运用的
20、数据传输，常见于运用4Mbps4Mbps规范令牌传递协议的规范令牌传递协议的旧的令牌网。旧的令牌网。第三类：指目前在第三类：指目前在ANSIANSI和和EIA/TIA568EIA/TIA568标准中指定的电缆。该电标准中指定的电缆。该电缆的传输频率为缆的传输频率为16MHz,16MHz,用于语音传输及最高传输速率为用于语音传输及最高传输速率为10Mbps10Mbps的数据传输，主要用于的数据传输，主要用于10base-T10base-T。第四类第四类:该类电缆的传输频率为该类电缆的传输频率为20MHz,20MHz,用于语音传输和最高传输用于语音传输和最高传输速率速率16Mbps16Mbps的数
21、据传输，主要用于基于令牌的局域网和的数据传输，主要用于基于令牌的局域网和10base-T/100base-T10base-T/100base-T。第五类第五类:该类电缆增加了绕线密度该类电缆增加了绕线密度,外套一种高质量的绝缘材料外套一种高质量的绝缘材料,传传输频率为输频率为100MHz,100MHz,用于语音传输和最高传输速率为用于语音传输和最高传输速率为100Mbps100Mbps的数据传输，主要用于的数据传输，主要用于100base-T100base-T和和10base-T10base-T网络，这是最网络，这是最常用的以太网电缆。常用的以太网电缆。34346类非屏蔽双绞线 35352.同
22、轴电缆 同轴电缆是由一根外包有固体绝缘材料的中同轴电缆是由一根外包有固体绝缘材料的中心导线和包在外面的细铜丝编织层组成的，可以用心导线和包在外面的细铜丝编织层组成的，可以用来屏蔽信号。由于各层是同轴的，所以称为同轴电来屏蔽信号。由于各层是同轴的，所以称为同轴电缆。同轴电缆分基带缆。同轴电缆分基带(50(50欧欧)和频带和频带(75(75欧欧)同轴电缆。同轴电缆。3636几种常用的规格如下 各各种种同同轴轴电电缆缆依依据据它它们们的的无无线线电电波波管管制制(RG)(RG)级级别别来来归归类类。RGRG的的每每一一个个级级别别定定义义的的电电缆缆都都适适用用于于一一种特定的功能。种特定的功能。R
23、G-11RG-11用于基带粗缆以太网用于基带粗缆以太网(50)(50)。RG-58RG-58用于基带细缆以太网用于基带细缆以太网(50)(50)。RG-59RG-59用于宽带（如电视）用于宽带（如电视）(75)(75)。同同轴轴电电缆缆的的连连接接器器有有多多种种，最最常常用用的的是是卡卡销销式式网网络络连连接接器器(BNC)(BNC)，这这种种连连接接器器只只需需推推入入插插口口并并旋旋转转半半圈圈即即可可。另另外外常常用用的的连连接接器器还还有有T T型型连连接接器器和和终终结结端端子子。T T型型连连接接器器在在细细缆缆以以太太网网中中运运用用，允允许许运运用用帮帮助助电电缆缆或或是是从
24、从主主线线路路上上引引出出分分支支。终终结结端端子子在在电电缆缆端端头头，既既可可吸吸取取电电磁磁波波的的反反射射，又又可可实实现现阻阻抗匹配。抗匹配。37373.光缆 光缆（又称光纤）是由不受电磁干扰和噪音干扰光缆（又称光纤）是由不受电磁干扰和噪音干扰的玻璃或塑料制成的。光缆的传输速度快，抗干扰，的玻璃或塑料制成的。光缆的传输速度快，抗干扰，传输距离远。主要用于高速大容量点到点的数据传输，传输距离远。主要用于高速大容量点到点的数据传输，一根光缆可以取代数百对双绞线，但与双绞线、同轴一根光缆可以取代数百对双绞线，但与双绞线、同轴电缆相比其价格较贵。分电缆相比其价格较贵。分单模光纤和多模光纤。单
25、模光纤和多模光纤。3838光纤按波长范围可分为三种：光光纤纤在在计计算算机机网网络络中中均均接接受受两两根根光光纤纤(一一来来一一去去)组组成传输系统。按波长范围可分为三种：成传输系统。按波长范围可分为三种：0.85m0.85m波长区波长区(0.8(0.80.9m)0.9m)多模光纤通信方式；多模光纤通信方式；1.3m1.3m波长区波长区(1.25(1.251.35m)1.35m)多、单模光纤通信均可；多、单模光纤通信均可；1.55m1.55m波长区波长区(1.53(1.531.58m)1.58m)单模光纤通信方式。单模光纤通信方式。光光纤纤普普遍遍用用于于点点到到点点的的链链路路，可可在在6
26、 6kmkm的的距距离离内内不不用用中中继继器器传传输输，比比较较适适合合于于在在几几个个建建筑筑物物之之间间通通过过点点到到点点的的链链路路连连接接局局域域网网络络。光光纤纤还还具具有有不不受受电电磁磁干干扰扰或或噪噪声声影影响响的的独独有有特特征征，适适宜宜在在长长距距离离内内保保持持高高数据传输率，并且能够供应很好的平安性。数据传输率，并且能够供应很好的平安性。光纤连接器必需精确光纤连接器必需精确 ，操作比较困难。，操作比较困难。39393.3 3.3 传输介质传输介质无线电RF传输（radio frequency）。无线电 的网络称作无线电频率上的操作。每台计算机又需配一根可以收发RF
27、的天线。RF网络适用的天线可大可小，具体大小取决于期望的通信范围。（为跨越几英里的信号传播而设计的天线可由一根约两米长的金属杆组成；一个建筑内部通信的天线小于20厘米）干扰对无线通信影响较为严峻。卫星同步卫星（静地卫星）（距地面同步卫星（静地卫星）（距地面3578535785公里）高地球公里）高地球轨道轨道低地球轨道卫星（距地面低地球轨道卫星（距地面200400200400英里）英里）低地球轨道卫星阵列低地球轨道卫星阵列在低地球轨道上放射一组卫在低地球轨道上放射一组卫星，使地面每一通信站上空任何时候有颗卫星。星，使地面每一通信站上空任何时候有颗卫星。（最佳频率范围（最佳频率范围1GHZ10GH
28、Z1GHZ10GHZ）40403.3 3.3 传输介质传输介质微波是高频的无线电波，但它们有很大不同。微波传输不是向各个方向广播，而是瞄准一个方向发送信号，这种方式可防止其他人中途截取信号。微波能比低频传输承载更多的信息。微波不能穿透金属结构。微波放射器要干脆对准另一个微波站的微波接收器。传输频率范围在2GHZ40GHZ，频率越高带越宽。中继站10Km100Km。红外线（infrared）传输仅限于小的区域（如一个房间），并常须要放射器指向接收器，不须要运用天线，（可安装一台设备为房内全部的计算机供应网络访问，计算机移动仍保持联系）激光用激光器产生激光束，因激光束具有很好的汇聚特性，经长距离的
29、传输仍可保持汇聚，发、收设备需对准。激光必需以直线传播且不能受阻碍，但不能穿透植被、雪和雾之类的天气条件。（可通过空气传输数据）4141计算机网络体系结构层次和协议的集合765432176543214242物理层物理层-四个特性（机械、电气、功能、规四个特性（机械、电气、功能、规 程程)数链层数链层-三个主要功能（线路规程、流量限制、差三个主要功能（线路规程、流量限制、差 错限制）错限制）网络层网络层-三个主要功能（交换技术、路径选择、流三个主要功能（交换技术、路径选择、流 量和堵塞限制）量和堵塞限制）传输层传输层-端端 端牢靠传递；流量限制，复用（向上，端牢靠传递；流量限制，复用（向上，向下
30、）向下）应用层应用层-包含用户所须要的很多功能（文件传输访包含用户所须要的很多功能（文件传输访 问，虚拟终端问，虚拟终端)4343协议体系结构中位于不同层的不同PDUM初始消息初始消息H3M1H3M2H2H1H3M13-PDU2-PDU1-PDUH2H3M1H1H2H3M2H2H3M2MH3M1H3M2H2H1H3M1H2H3M1H1H2H3M2H2H3M2源端源端目的端目的端4444层的功能：在计算机网络中，每层可能执行如下普遍任务中的一个或多个。差错限制：使得两个对等网络实体间的逻辑通差错限制：使得两个对等网络实体间的逻辑通 道更为牢靠。道更为牢靠。流量限制：避开所发送的流量限制：避开所发
31、送的PDUPDU沉没处理较慢的沉没处理较慢的 接收方。接收方。分片与重组：发方把大数据块分割成较小的片分片与重组：发方把大数据块分割成较小的片 断；收方把这些较小的片断重组成起初的断；收方把这些较小的片断重组成起初的 大数据块。大数据块。多路复用：允很多个较高层的会话共用单个较低层的多路复用：允很多个较高层的会话共用单个较低层的 连接。连接。连接建立：供应与对等端的握手手段。连接建立：供应与对等端的握手手段。4545光纤到社区的混合网络光纤到社区的混合网络-综合方案综合方案机顶盒机顶盒Internet前段前段设备设备视视频频点点播播同轴电缆同轴电缆公共电话交换网公共电话交换网支配光纤支配光纤ADSL线线非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线同轴电缆同轴电缆HUBHUB广播电视广播电视4646