【教学课件】第4章计算机通信网和互联网.ppt

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1、现代通信网络第四章第四章计算机通信网和互联网计算机通信网和互联网1 1内容回顾应用层应用层运输层运输层网络层网络层表示层表示层会话层会话层数据链路层数据链路层物理层物理层7 76 65 54 43 32 21 1OSI OSI 的体系结构的体系结构应用层应用层网络接口层网络接口层网际层网际层 IP IP(各种应用层协议如各种应用层协议如TELNET,FTP,TELNET,FTP,SMTP SMTP 等等)运输层运输层(TCP(TCP 或或 UDP)UDP)TCP/IP TCP/IP 的体系结构的体系结构2 2五层网络体系结构l应用层应用层(application layer)(applicat

2、ion layer)l运输层运输层(transport layer)(transport layer)l网络层网络层(network layer)(network layer)l数据链路层数据链路层(data link layer)(data link layer)l物理层物理层(physical layer)(physical layer)数据链路层数据链路层5 5 应用层应用层4 4 运输层运输层3 3 网络层网络层2 2 数据链路层数据链路层1 1 物理层物理层3 3数据传输模型局域网局域网广域网广域网主机主机 H H1 1主机主机 H H2 2路由器路由器 R R1 1路由器路由器 R

3、 R2 2路由器路由器 R R3 3电话网电话网局域网局域网主机主机H H1 1向向H H2 2发送数据发送数据链路层链路层应用层应用层运输层运输层网络层网络层物理层物理层链路层链路层应用层应用层运输层运输层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层R R1 1R R2 2R R3 3H H1 1H H2 2从层次上来看数据的流动从层次上来看数据的流动4 4传输介质n有线传输介质:有线传输介质:n同轴电缆同轴电缆n双绞线双绞线n光纤光纤n无线传输介质:无线传输介质:n电磁波电磁波5 5常用电磁波频谱无线电

4、无线电微波微波红外线红外线可见光可见光紫外线紫外线X射线射线 射线射线双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆卫星卫星地面微波地面微波 调幅调幅无线电无线电 调频调频无线电无线电 海事海事无线电无线电光纤光纤电视电视(Hz)f(Hz)fLFMFHFVHF UHF SHFEHFTHF波段波段104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024 移动移动无线电无线电 6 6物理层的功能n基本功能:基本功能:n利用物理的、电气的、功

5、能和规程特性,在数据利用物理的、电气的、功能和规程特性,在数据终端设备终端设备DTEDTE和数据电路端接设备和数据电路端接设备DCEDCE之间,实现之间,实现对物理信道的建立、保持和拆除功能。对物理信道的建立、保持和拆除功能。n具体功能:具体功能:n为数据端设备提供传送数据的通路;为数据端设备提供传送数据的通路;n传输数据;传输数据;n完成物理层的一些管理工作。完成物理层的一些管理工作。7 7物理层接口标准n物理层接口标准:确定与传输媒体的接口的物理层接口标准:确定与传输媒体的接口的一些特性。一些特性。n机械特性机械特性n电气特性电气特性n功能特性功能特性n规程特性规程特性l规定规定DTEDT

6、E和和DCEDCE之间的之间的接口在机械上的分界方接口在机械上的分界方法。法。n插头和插座的几何尺插头和插座的几何尺寸寸;n插针或插孔的芯数及插针或插孔的芯数及其排列方式其排列方式;n锁定装置的方式。锁定装置的方式。l规定导线的电气连接规定导线的电气连接及有关电路的特性。及有关电路的特性。n表示信号状态电压表示信号状态电压/电电流电平的识别;流电平的识别;n最大数据速率说明;最大数据速率说明;n互连电缆相关的规则;互连电缆相关的规则;n发生器的输出阻抗等发生器的输出阻抗等参数。参数。l指接口的信号各自具指接口的信号各自具有的特定功能。有的特定功能。n数据信号线数据信号线n控制信号线控制信号线n

7、定时信号线定时信号线n接地线接地线l规定使用交换的控制规定使用交换的控制步骤。步骤。n物理连接的建立、维物理连接的建立、维持、交换信息时,持、交换信息时,DTE/DCEDTE/DCE双方在各条信号双方在各条信号线上采取的动作序列。线上采取的动作序列。8 8EIA RS232CnEIA RSEIA RS232232:由美国电子工业协会:由美国电子工业协会EIAEIA在在19691969年颁布的一种广泛的串行物理接口标准。年颁布的一种广泛的串行物理接口标准。nRSRS:Recommended StandardRecommended Standard;n232232:标识号码;:标识号码;nC C:

8、表示该推荐标准已被修改过的次数。:表示该推荐标准已被修改过的次数。9 9RS232C的应用DTEDTEModemModemModemModem模拟信号传输模拟信号传输信号线与控制线信号线与控制线用户环境用户环境公用电话网公用电话网用户设施用户设施通信设施通信设施DTEDTE信号线与控制线信号线与控制线用户设施用户设施用户环境用户环境1010RS232C的机械特性n规定使用一个规定使用一个2525芯的标准连接器;芯的标准连接器;n对该连接器的尺寸及针或孔芯的排列位置作了详细对该连接器的尺寸及针或孔芯的排列位置作了详细说明。说明。1111RS232C的电气特性n负载电阻:负载电阻:3-7k3-7k

9、欧姆;欧姆;n负载电容:小于负载电容:小于2500pF2500pF;n逻辑逻辑1 1的电平为的电平为-5-5至至-15-15伏,逻辑伏,逻辑0 0的电平为的电平为+5+5至至+15+15伏,伏,5 5伏之间为过渡区域。伏之间为过渡区域。1212RS232C的功能特性n定义定义2525芯标准连接器中的芯标准连接器中的2020根信号线:根信号线:n2 2根地线;根地线;n4 4根数据线;根数据线;n1111根控制线;根控制线;n3 3根定时信号线;根定时信号线;n5 5根线作备用或末定义。根线作备用或末定义。1313RS232C信号线定义系统地系统地接收数据接收数据载波检测载波检测发送数据发送数据

10、数据终端就绪数据终端就绪数据设备就绪数据设备就绪请求发送请求发送清除发送清除发送振铃指示振铃指示1414RS232C规程特性n在各控制信号线有序的在各控制信号线有序的ON/OFFON/OFF状态的配合下进行。状态的配合下进行。1515RS232C远程连接(2)(2)接收数据接收数据(3)(3)发送数据发送数据(4)(4)数据终端就绪数据终端就绪(6)(6)数据设备就绪数据设备就绪(7)(7)请求发送请求发送(8)(8)清除发送清除发送(9)(9)振铃指示振铃指示DTEDTEDCEDCE计算机计算机或或终端终端调制解调器调制解调器(1)(1)载波检测载波检测(5)(5)系统地系统地1616RS2

11、32C本地连接插头插头插头插头插座插座插座插座计算机计算机虚调制解调器虚调制解调器计算机计算机(1 1)载波检测)载波检测(2 2)接收数据)接收数据(3 3)发送数据)发送数据(4 4)数据终端就绪)数据终端就绪(5 5)系统地)系统地(6 6)数据设备就绪)数据设备就绪(7 7)请求发送)请求发送(8 8)清除发送)清除发送(9 9)振铃指示)振铃指示(1 1)载波检测)载波检测(2 2)接收数据)接收数据(3 3)发送数据)发送数据(4 4)数据终端就绪)数据终端就绪(5 5)系统地)系统地(6 6)数据设备就绪)数据设备就绪(7 7)请求发送)请求发送(8 8)清除发送)清除发送(9

12、9)振铃指示)振铃指示1717EIA RS449nRS-449RS-449设计用来取代设计用来取代RS-232RS-232标准,以提高带标准,以提高带宽和增大距离。宽和增大距离。nRS-449RS-449:规定接口的机械特性、功能特性和规程:规定接口的机械特性、功能特性和规程特性,特性,RS-449RS-449采用采用3737根引脚的插头座;根引脚的插头座;nRS-423RS-423:规定在采用非平衡传输时(即所有的电:规定在采用非平衡传输时(即所有的电路共用一个公共地)的电气特性;路共用一个公共地)的电气特性;nRS-422RS-422:规定在采用平衡传输时(即所有的电路:规定在采用平衡传输

13、时(即所有的电路没有公共地)的电气特性。没有公共地)的电气特性。1818RJ-45接口n注册的插座(注册的插座(R Registered egistered J Jackack):):n1 1:发信号:发信号1+1+n2 2:发信号:发信号1-1-n3 3:收信号:收信号2+2+n6 6:收信号:收信号2-2-n4 4:双向信号:双向信号3+3+n5 5:双向信号:双向信号3-3-n7 7:双向信号:双向信号4+4+n8 8:双向信号:双向信号4-4-1919T-568标准nT-568AT-568A标准:标准:n绿白、绿绿白、绿n橙白、蓝橙白、蓝n蓝白、橙蓝白、橙n棕白、棕棕白、棕nT-568

14、BT-568B标准:标准:n橙白、橙橙白、橙n绿白、蓝绿白、蓝n蓝白、绿蓝白、绿n棕白、棕棕白、棕2020数据传输模型局域网局域网广域网广域网主机主机 H H1 1主机主机 H H2 2路由器路由器 R R1 1路由器路由器 R R2 2路由器路由器 R R3 3电话网电话网局域网局域网链路层链路层应用层应用层运输层运输层网络层网络层物理层物理层链路层链路层应用层应用层运输层运输层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层链路层链路层网络层网络层物理层物理层R R1 1R R2 2R R3 3H H1 1H H2 2仅从数据链路层观察帧的流

15、动仅从数据链路层观察帧的流动链路链路:一条无源的、点到:一条无源的、点到点的物理线路段,其中间点的物理线路段,其中间没有任何其他的交换结点。没有任何其他的交换结点。若把实现协议的硬件和软若把实现协议的硬件和软件加到链路上,就构成了件加到链路上,就构成了数据链路数据链路。2121数据链路层n主要功能:主要功能:n链路管理;链路管理;n帧定界;帧定界;n流量控制;流量控制;n差错控制;差错控制;n将数据和控制信息区分开;将数据和控制信息区分开;n透明传输;透明传输;n寻址;寻址;n2222数据链路层协议n据网络规模的不同,协议分为两类:据网络规模的不同,协议分为两类:n针对针对WANWAN的数据链

16、路层协议;的数据链路层协议;n如:如:HDLCHDLC、PPPPPP等。等。n针对针对LANLAN的数据链路层协议;的数据链路层协议;n如:如:MACMAC子层协议和子层协议和LLCLLC子层协议。子层协议。2323早期协议n早期的计算机通信采用的数据链路层协议主早期的计算机通信采用的数据链路层协议主要是两种要是两种面向字符面向字符的协议:的协议:nARPANETARPANET的的IMP-IMPIMP-IMP协议;协议;nIBMIBM公司的公司的BSCBSC协议等。协议等。n面向字符面向字符:n指在链路上所传送的数据必须时由规定字符集指在链路上所传送的数据必须时由规定字符集(如(如ASCIIA

17、SCII码)中的字符组成;码)中的字符组成;n在链路上所传送的控制信息也必须由同一个字符在链路上所传送的控制信息也必须由同一个字符集中的若干个制定的控制字符组成。集中的若干个制定的控制字符组成。2424早期协议的局限n通信线路的利用率低;通信线路的利用率低;n不利于不同系统之间的互通互连;不利于不同系统之间的互通互连;n可靠性较低;可靠性较低;n不易扩展。不易扩展。2525高级数据链路控制nH High-level igh-level D Data ata L Link ink C Controlontrol:n面向比特,支持半双工和全双工通信。面向比特,支持半双工和全双工通信。nHDLCHD

18、LC可以运行在三种类型的工作站上:可以运行在三种类型的工作站上:n主站主站(Primary Station)(Primary Station)n从站从站(Secondary Station)(Secondary Station)n组合站组合站(Combined Station)(Combined Station)n工作站工作模式:工作站工作模式:n常规响应模式常规响应模式n异步响应模式异步响应模式n异步平衡模式异步平衡模式2626常规响应模式nN Normal ormal R Response esponse M Modeode:n主站控制通信,从站只能当主站允许时才能发送。主站控制通信,从站

19、只能当主站允许时才能发送。n常用结构:常用结构:n在点对点连接中,主站和单个从站通信。在点对点连接中,主站和单个从站通信。n在多点连接中,主站能和多个次级站通信,此时,它必在多点连接中,主站能和多个次级站通信,此时,它必须管理和保持各个任务的独立性。须管理和保持各个任务的独立性。2727异步响应模式nA Asynchronous synchronous R Response esponse M Modeode:n在主站和一个或多个从站间的通信,这里从站更独立;在主站和一个或多个从站间的通信,这里从站更独立;n从站可在无明确指令或允许的情况下,发送数据或控制从站可在无明确指令或允许的情况下,发送

20、数据或控制信息给主站;信息给主站;n从站不能送发命令,其建立、维护和最后结束连接的责从站不能送发命令,其建立、维护和最后结束连接的责任仍然在主站。任仍然在主站。n常用结构:点对点连接。常用结构:点对点连接。2828异步平衡模式nA Asynchronous synchronous B Balance alance M Modeode:n每一个站均能发送数据、控制信息或命令。每一个站均能发送数据、控制信息或命令。n常用结构:常用结构:n点对点连接组合站。点对点连接组合站。2929滑动窗口01234567012不允许发送这些帧不允许发送这些帧还允许发送还允许发送 3 个帧个帧WT已发送已发送 已发

21、送已发送并已收到确认并已收到确认WR不允许接收这些帧不允许接收这些帧01234567012准备接收准备接收 4 号帧号帧已收到已收到3030HDLC帧结构透明传输区间透明传输区间比特比特8 88 88 8可变可变16168 8信息信息 Info Info标志标志F F标志标志F F地址地址A A控制控制C C帧检验序列帧检验序列FCSFCSFCS FCS 检验区间检验区间3131透明传输n零比特填充法:零比特填充法:数据中某一段比特组合恰好数据中某一段比特组合恰好出现和出现和 F 字段一样的情况字段一样的情况0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 0会被误认为是会被误认

22、为是 F 字段字段发送端在发送端在 5 个连个连 1 之后之后填入填入 0 比特再发送出去比特再发送出去填入填入 0 比特比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0在接收端将在接收端将 5 个连个连 1 之后之后的的 0 比特删除,恢复原样比特删除,恢复原样在此位置删除填入的在此位置删除填入的 0 比特比特0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 03232控制字段Cn功能:功能:n用来发送状态信息或发布命令。用来发送状态信息或发布命令。n分类:分类:n信息帧;信息帧;n监控帧;监控帧;n无号帧。无号帧。3333信息帧n功能:主要用来传

23、输信息(用户数据),使用后退功能:主要用来传输信息(用户数据),使用后退n n协议或协议或选择重传滑动窗口协议。选择重传滑动窗口协议。n信息帧以信息帧以0 0开头。开头。nP/FP/F位:轮询位:轮询/终结位。终结位。n若帧是主站发送的则为轮询位,若帧是从站发送的则为终结位;若帧是主站发送的则为轮询位,若帧是从站发送的则为终结位;n主站发送主站发送P P位为位为1 1的帧给从站,要求得到一个响应;的帧给从站,要求得到一个响应;n当从站发送帧,当从站发送帧,F F位表示该帧是最后一帧。位表示该帧是最后一帧。3434监控帧n功能:用于指出站的状态或者用于功能:用于指出站的状态或者用于NAKNAK指

24、示指示未正确接收的帧。未正确接收的帧。n监控帧以监控帧以1010开头。开头。nN(R)N(R)和和P/FP/F位的作用与信息帧相同,区别在位的作用与信息帧相同,区别在于于2 2位的位的S S字段。字段。3535监控帧的分类nRRRR:接收就绪:接收就绪(00)(00)n当站想表示它已就绪和能够接收信息,它会发送一个当站想表示它已就绪和能够接收信息,它会发送一个RRRR帧;帧;nRRRR帧也经常被用来周期性地应答已经收到的帧。帧也经常被用来周期性地应答已经收到的帧。nREJREJ:拒绝:拒绝(01)(01)n用于要求其它站重发以用于要求其它站重发以N N(R R)号帧开始的帧;)号帧开始的帧;n

25、当帧坏了或没有按顺序到时,就会经常发生这种情况。当帧坏了或没有按顺序到时,就会经常发生这种情况。nRNRRNR:接收未就绪:接收未就绪(10)(10)n如果一个站的缓冲区满了或者检测到它这一边的连接有错误,它将如果一个站的缓冲区满了或者检测到它这一边的连接有错误,它将通过发送一个通过发送一个RNRRNR帧来停止帧的流入。帧来停止帧的流入。nSREJSREJ:选择拒绝:选择拒绝(11)(11)n用于要求其它的站重发帧号为用于要求其它的站重发帧号为N N(R R)的帧。)的帧。3636无号帧n功能:用于定义通信的协议。功能:用于定义通信的协议。n无号帧以无号帧以1111开头。开头。n两个两个M M

26、字段定义了字段定义了5 5种标志,这些标志的值定种标志,这些标志的值定义了通信的协议。义了通信的协议。n主站发送命令,从站通过对这两个字段设定值来主站发送命令,从站通过对这两个字段设定值来响应这些命令。响应这些命令。37373838HDLC建立连接时间时间站站B B站站A A请求初始化模式请求初始化模式RIMRIM设置初始化模式设置初始化模式SIMSIM无号确认无号确认UAUA设置异步响应模式设置异步响应模式SARMSARM无号确认无号确认UAUA3939HDLC交换帧时间时间站站B B站站A A发送信息帧发送信息帧N(R)=0,N(S)=0N(R)=0,N(S)=0发送信息帧发送信息帧N(R

27、)=0,N(S)=0N(R)=0,N(S)=0N(R)=0,N(S)=1N(R)=0,N(S)=1N(R)=0,N(S)=1N(R)=0,N(S)=1N(R)=1,N(S)=2N(R)=1,N(S)=2坏掉的帧到达坏掉的帧到达帧被拒绝帧被拒绝发送发送REJREJ且且N(R)=1N(R)=1发送信息帧发送信息帧N(R)=2,N(S)=1N(R)=2,N(S)=1N(R)=2,N(S)=2N(R)=2,N(S)=2N(R)=2,N(S)=3N(R)=2,N(S)=3.无活动无活动.发送发送RRRR且且N(R)=3N(R)=34040HDLC终止连接时间时间站站B B站站A A断开连接断开连接DIS

28、CDISC无号确认无号确认UAUA4141小结n传输介质:传输介质:n有线传输介质;有线传输介质;n无线传输介质。无线传输介质。n物理层接口标准:物理层接口标准:nRS-232CRS-232C接口标准。接口标准。n数据链路层:数据链路层:nHDLCHDLC协议。协议。4242课程作业n题目:题目:PPPPPP协议原理及其应用概述协议原理及其应用概述n内容:内容:n对数据链路层协议的对数据链路层协议的PPPPPP协议进行综述介绍;协议进行综述介绍;n包括包括PPPPPP的发展历史、协议的主要内容、存在的的发展历史、协议的主要内容、存在的技术标准以及技术标准以及PPPPPP的应用和发展前景等。的应用和发展前景等。n要求:字数不得少于要求:字数不得少于20002000中文字符。中文字符。n上交时间:上交时间:20092009年年4 4月月9 9号。号。4343

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