[经济学]CH3 计算机网络体系结构-1.ppt

经济学经济学CH3 计算机网计算机网络体系结构络体系结构-12第第3 3章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构n计算机网络体系结构概述计算机网络体系结构概述n计算机网络的协议计算机网络的协议n计算机网络的分层结构计算机网络的分层结构nISO的开放系统互连参考模型（的开放系统互连参考模型（OSI/RM)nTCP/IP模型模型nOSI/RM与与TCP/IP的比较的比较n五层混合网络模型五层混合网络模型3基本要求基本要求: : l 掌握掌握OSIOSI计算机网络的模型结构计算机网络的模型结构l 掌握协议、分层、接口和服务的基本概念掌握协议、分层、接口和服务的基本概念l 掌握对等协议和虚拟通信的概念掌握对等协议和虚拟通信的概念l 掌握物理层、数据链路层、网络层和传输层的作用掌握物理层、数据链路层、网络层和传输层的作用第第3 3章章 计算机网络体系结构（续）计算机网络体系结构（续）重点与难点重点与难点: : 计算机网络的分层结构与协议计算机网络的分层结构与协议43.1 3.1 计算机网络体系结构概述计算机网络体系结构概述n支持多种通信介质，如电话线、铜缆（双绞线、支持多种通信介质，如电话线、铜缆（双绞线、同轴电缆）、光纤、微波、无线电波等同轴电缆）、光纤、微波、无线电波等n支持多厂商和异种机互联，其中包括软件的通信支持多厂商和异种机互联，其中包括软件的通信规定及硬件接口的规范规定及硬件接口的规范n支持多种业务，如远程登录、数据库、分布式计支持多种业务，如远程登录、数据库、分布式计算等算等n支持高级人支持高级人- -机接口机接口计算机网络的实现需要解决很多复杂的技术问题：计算机网络的实现需要解决很多复杂的技术问题：53.1 3.1 概述（续）概述（续）n现代计算机网络的设计是现代计算机网络的设计是按高度结构化方式分按高度结构化方式分层处理层处理。其中网络体系结构是关键。其中网络体系结构是关键。n网络体系结构网络体系结构就是为了完成计算机间的通信合作，把就是为了完成计算机间的通信合作，把计算机互联的功能划分成有明确定义的层次，规定了计算机互联的功能划分成有明确定义的层次，规定了同层次实体通信的同层次实体通信的协议协议及相邻层之间的及相邻层之间的接口接口服务。服务。n这些这些同层实体通信的协议及相邻层接口统称为网络体同层实体通信的协议及相邻层接口统称为网络体系结构。系结构。什么是网络体系结构什么是网络体系结构63.1.1 3.1.1 协议协议 协议是计算机网络中实体之间有关通信规则约定的集协议是计算机网络中实体之间有关通信规则约定的集合。协议有以下三个要素合。协议有以下三个要素n（1 1）语法）语法：以二进制形式表示的命令和相应的结构，：以二进制形式表示的命令和相应的结构，如数据与控制信息的格式、数据编码等。如数据与控制信息的格式、数据编码等。n（2 2）语义：）语义：由发出的命令请求、完成的动作和返回由发出的命令请求、完成的动作和返回的响应组成的集合，其控制信息的内容和需要做出的的响应组成的集合，其控制信息的内容和需要做出的动作及响应。动作及响应。n（3 3）时序：）时序：事件先后顺序和速度匹配，即交换规则事件先后顺序和速度匹配，即交换规则什么是协议什么是协议73.1.2 3.1.2 分层设计分层设计n为了降低协议设计的复杂性，网络体系采用为了降低协议设计的复杂性，网络体系采用层次化结层次化结构构n每一层都建立在其下层之上，每一层的目的是每一层都建立在其下层之上，每一层的目的是向其上向其上一层提供一定的服务，并把服务的具体实现细节对上一层提供一定的服务，并把服务的具体实现细节对上层屏蔽层屏蔽83.1.2 3.1.2 分层设计（续）分层设计（续）n如图所示，在网络体系结构如图所示，在网络体系结构中，中，N层是层是N 1层的用户，层的用户，同时是同时是 N1层的服务提供者。层的服务提供者。n对对 N层而言，层而言，N1层用户直层用户直接获得了接获得了 N层提供的服务，层提供的服务，而而 N层的服务是建立在层的服务是建立在 N1层所提供的服务基础之上。层所提供的服务基础之上。 9网络体系结构中采用层次化结构的优点网络体系结构中采用层次化结构的优点n各层之间相互独立各层之间相互独立，高层不必关心低层的实现细，高层不必关心低层的实现细节，只需要知道低层所提供的服务，以及本层向节，只需要知道低层所提供的服务，以及本层向上层所提供的服务上层所提供的服务n利于实现和维护利于实现和维护，某个层次实现细节的变化不会，某个层次实现细节的变化不会对其他层次产生影响对其他层次产生影响n易于标准化易于标准化3.1.2 3.1.2 分层设计（续）分层设计（续）103.2 3.2 开放系统互连参考模型（开放系统互连参考模型（OSIOSI）n开放系统互连参考模型，简称开放系统互连参考模型，简称OSI/RM 由国际标准化组织由国际标准化组织 ISO在在 1981年提出，即年提出，即 ISO/IEC7498，定义了网络互连的基本参考模型。，定义了网络互连的基本参考模型。n最大的特点是开放性最大的特点是开放性 不同厂家的网络产品，只要遵照这个参考模型，就不同厂家的网络产品，只要遵照这个参考模型，就可以实现互连、互操作和可移植性，即可以实现互连、互操作和可移植性，即 任何遵循任何遵循OSI标准的系统，只要物理上连接起来，它标准的系统，只要物理上连接起来，它们之间都可以互相通信。们之间都可以互相通信。 113.2 OSI-RM3.2 OSI-RM（续）（续） OSI参考模型有七个层次，参考模型有七个层次，从下向上的七个层次分别是从下向上的七个层次分别是n物理层物理层n数据链路层数据链路层n网络层网络层n传输层传输层n会话层会话层n表示层表示层n应用层应用层 123.2 OSI-RM 3.2 OSI-RM （续）（续）模型的几个特点：模型的几个特点：n每层的对应实体之间都通过各自的协议通信每层的对应实体之间都通过各自的协议通信n各个计算机系统都有相同的层次结构各个计算机系统都有相同的层次结构n不同系统的相应层次有相同的功能不同系统的相应层次有相同的功能n同一系统的各层次之间通过接口联系同一系统的各层次之间通过接口联系n相邻的两层之间，下层为上层提供服务，同时上层使相邻的两层之间，下层为上层提供服务，同时上层使用下层提供的服务用下层提供的服务 13OSI-RMOSI-RM信息传输描述信息传输描述143.3 3.3 TCP/IP参考模型参考模型nTCP/IP协议是美国国防部高级计划研究局为实现协议是美国国防部高级计划研究局为实现ARPAnet互连网而开发的。由于互连网而开发的。由于TCP/IP协议是先于协议是先于OSI模型开发的。因此，不同于模型开发的。因此，不同于OSI标准。标准。n早先的早先的TCP/IP协议只包含传输控制协议协议只包含传输控制协议TCP和网际协和网际协议议IPnTCP对应对应OSI的传输层，的传输层，IP对应网络层对应网络层。现在所使用现在所使用的的TCP/IP协议，已超出了这两个层次，协议，已超出了这两个层次，TCP/IP协议协议已成为一个完整的协议簇，成为一个网络体系结构。已成为一个完整的协议簇，成为一个网络体系结构。153.3 3.3 TCP/IP参考模型（续）参考模型（续）应用层传输层网际层网络接口层主机A主机B路由器网络 2网络 1应用层传输层网际层网络接口层网际层网络接口层432116应用层运输层网络层表示层会话层数据链路层物理层7654321OSI 的体系结构应用层网络接口层网际层 IP (各种应用层协议如TELNET, FTP, SMTP 等)传输层(TCP 或 UDP)TCP/IP 的体系结构无连接分组交付服务传输服务 (可靠或不可靠)各种应用服务TCP/IP 的三个服务层次3.43.4 OSIOSI与与TCP/IPTCP/IP参考模型的对照关系参考模型的对照关系 173.43.4 OSI与与TCP/IP模型的对照关系（续）模型的对照关系（续） nOSI和和TCP/IP有着许多的共同点：有着许多的共同点：q采用了协议分层方法采用了协议分层方法q各协议层次的功能大体上相似各协议层次的功能大体上相似q都是计算机通信的国际性标准都能够提供面向连接都是计算机通信的国际性标准都能够提供面向连接和无连接两种通信服务机制；和无连接两种通信服务机制；q都基于一种协议集的概念都基于一种协议集的概念183.43.4 OSI与与TCP/IP模型的对照关系（续）模型的对照关系（续）n模型设计的差别模型设计的差别qOSI参考模型是在具体协议制定之前设计的，对参考模型是在具体协议制定之前设计的，对具体协议的制定进行约束。具体协议的制定进行约束。qTCP/IP正好相反。协议在先，模型在后。模型实正好相反。协议在先，模型在后。模型实际上只不过是对已有协议的抽象描述。际上只不过是对已有协议的抽象描述。OSI和和TCP/IP的不同点：的不同点：193.43.4 OSI与与TCP/IP模型的对照关系（续）模型的对照关系（续）qOSI参考模型的抽象能力高，适合于描述各种参考模型的抽象能力高，适合于描述各种网络网络qTCP/IP是先有了协议之后，人们为了对它进是先有了协议之后，人们为了对它进行研究分析，才制定了行研究分析，才制定了TCP/IP参考模型。但参考模型。但它不适合用于描述其他非它不适合用于描述其他非TCP/IP网络。网络。203.43.4 OSI与与TCP/IP模型的对照关系（续）模型的对照关系（续）qOSI参考模型的概念划分清晰，详细地定义了服务、参考模型的概念划分清晰，详细地定义了服务、接口和协议的关系，优点是概念清晰，普遍适应性接口和协议的关系，优点是概念清晰，普遍适应性好；缺点是过于繁杂，实现起来很困难，效率低。好；缺点是过于繁杂，实现起来很困难，效率低。qTCP/IP参考模型在服务、接口和协议的区别上不清参考模型在服务、接口和协议的区别上不清楚，功能描述和实现细节混在一起，因此它对采取楚，功能描述和实现细节混在一起，因此它对采取新技术设计网络的指导意义不大，也就使它作为模新技术设计网络的指导意义不大，也就使它作为模型的意义逊色很多。型的意义逊色很多。21n层数和层间调用关系不同层数和层间调用关系不同qOSI协议分为7层，而TCP/IP协议只有4层，除网络层、传输层和应用层外，其它各层都不相同。qTCP/IP虽然也分层次，但层次之间的调用关系不像OSI那么严格。q在OSI中，两个实体通信必须涉及到下一层实体，下层向上层提供服务，上层通过接口调用下层的服务，层间不能有越级调用关系。OSI这种严格分层确实是必要的。但是，严格按照分层模型编写的软件效率极低。qTCP/IP协议在保持基本层次结构的前提下，允许越过紧挨着的下一级而直接使用更低层次提供的服务。避免了以上缺点，效率高。3.43.4 OSI与与TCP/IP模型的对照关系（续）模型的对照关系（续）22qTCP/IP模型的网络接口层实际上并没有真正的模型的网络接口层实际上并没有真正的定义，只是一些概念性的描述。定义，只是一些概念性的描述。在数据链路层和在数据链路层和物理层的划分上基本是空白，而这两个层次的划分物理层的划分上基本是空白，而这两个层次的划分是十分必要的是十分必要的qOSI模型不仅分了物理和数据链路两层，而且模型不仅分了物理和数据链路两层，而且每一层的功能都很详尽，在数据链路层又分出每一层的功能都很详尽，在数据链路层又分出一个介质访问子层，专门解决局域网的共享介一个介质访问子层，专门解决局域网的共享介质问题质问题3.43.4 OSI与与TCP/IP模型的对照关系（续）模型的对照关系（续）233.43.4 OSI与与TCP/IP模型的对照关系（续）模型的对照关系（续）q在在TCP/IP参考模型中，没有会话层和表示层，这参考模型中，没有会话层和表示层，这两层的功能可以包容在应用层中。两层的功能可以包容在应用层中。qOSI参考模型的缺点是层次过多，事实证明会话参考模型的缺点是层次过多，事实证明会话层和表示层的划分意义不大，反而增加了复杂性。层和表示层的划分意义不大，反而增加了复杂性。 243.43.4 OSI与与TCP/IP模型的对照关系（续）模型的对照关系（续）n最初设计差别最初设计差别qTCP/IP在设计之初就着重考虑不同网络之间的互在设计之初就着重考虑不同网络之间的互连问题，并将网际协议连问题，并将网际协议IP作为一个单独的重要的作为一个单独的重要的层次。层次。qOSI最初只考虑到用一种标准的公用数据网将各种最初只考虑到用一种标准的公用数据网将各种不同的系统互连在一起。后来，不同的系统互连在一起。后来，OSI认识到了互连认识到了互连网协议的重要性，然而已经来不及像网协议的重要性，然而已经来不及像TCP/IP那样那样将互连网协议将互连网协议IP作为一个独立的层次，只好在网作为一个独立的层次，只好在网络层中划分出一个子层来完成类似络层中划分出一个子层来完成类似IP的作用。的作用。25n对可靠性的强调不同对可靠性的强调不同qOSI认为数据传输的可靠性应该由点到点的数据链认为数据传输的可靠性应该由点到点的数据链路层和端到端的传输层来共同保证。路层和端到端的传输层来共同保证。qTCP/IP分层思想认为，可靠性是端到端的问题，分层思想认为，可靠性是端到端的问题，应该由传输层解决。因此，它允许单个的链路或机应该由传输层解决。因此，它允许单个的链路或机器丢失或损坏数据，网络本身不进行数据恢复。对器丢失或损坏数据，网络本身不进行数据恢复。对丢失或被损坏数据的恢复是在源节点设备与目的节丢失或被损坏数据的恢复是在源节点设备与目的节点设备之间进行的。在点设备之间进行的。在TCP/IP网络中，可靠性的网络中，可靠性的工作是由主机完成。工作是由主机完成。 3.43.4 OSI与与TCP/IP模型的对照关系（续）模型的对照关系（续）263.43.4 OSI与与TCP/IP模型的对照关系（续）模型的对照关系（续）n标准的效率和性能上存在差别标准的效率和性能上存在差别q由于由于OSI是作为国际标准由多个国家共同努力而制是作为国际标准由多个国家共同努力而制定的，不得不照顾到各个国家的利益，有时不得不定的，不得不照顾到各个国家的利益，有时不得不走一些折衷路线，造成标准大而全，效率却低走一些折衷路线，造成标准大而全，效率却低(OSI的各项标准已超过的各项标准已超过200多多)。qTCP/IP参考模型并不是作为国际标准开发的，它参考模型并不是作为国际标准开发的，它只是对一种已有标准的概念性描述。所以，它的设只是对一种已有标准的概念性描述。所以，它的设计目的单一，影响因素少，不存在照顾和折衷，结计目的单一，影响因素少，不存在照顾和折衷，结果是协议简单高效，可操作性强。果是协议简单高效，可操作性强。273.43.4 OSI与与TCP/IP模型的对照关系（续）模型的对照关系（续）n市场应用和支持上不同市场应用和支持上不同qOSI参考模型制定之初，人们普遍希望网络标准化，参考模型制定之初，人们普遍希望网络标准化，对对OSI寄予厚望，然而，寄予厚望，然而， OSI出台后很长时间不具出台后很长时间不具有可操作性，有可操作性， 迟迟无成熟产品推出，妨碍了第三迟迟无成熟产品推出，妨碍了第三方厂家开发相应的软、硬件，进而影响了方厂家开发相应的软、硬件，进而影响了OSI的市的市场占有率和未来发展。场占有率和未来发展。qTCP/IP早于早于OSI出台，代表着市场主流。因此，在出台，代表着市场主流。因此，在信息爆炸，网络迅速发展的近信息爆炸，网络迅速发展的近10多年里，性能差多年里，性能差异、市场需求的优势客观上促使众多的用户选择异、市场需求的优势客观上促使众多的用户选择了了TCP/IP，并使其成为，并使其成为“既成事实既成事实”的国际标准。的国际标准。28n法律上的国际标准法律上的国际标准 OSI 并没有得到市场的认可并没有得到市场的认可n非国际标准非国际标准 TCP/IP 现在获得了最广泛的应用现在获得了最广泛的应用qTCP/IP 常被称为事实上的常被称为事实上的(de facto) 国际标国际标准准3.43.4 OSI与与TCP/IP模型的对照关系（续）模型的对照关系（续）目前状态目前状态293.5 3.5 五层混合模型的体系结构五层混合模型的体系结构 n应用层应用层(application layer) n传输层传输层(transport layer) n网络层网络层(network layer) n数据链路层数据链路层(data link layer) n物理层物理层(physical layer) 数据链路层5 应用层4 传输层3 网络层2 数据链路层1 物理层30计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用进程数据先传送到应用层加上应用层首部，成为应用层 PDU31计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据（续）发送数据（续） 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用层 PDU 再传送到传输层加上传输层首部，成为传输层报文32计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据（续）发送数据（续）5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2传输层报文再传送到网络层加上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组）33计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据（续）发送数据（续）5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2IP 数据报再传送到数据链路层加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧34计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据（续）发送数据（续）5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2数据链路层帧再传送到物理层最下面的物理层把比特流传送到物理媒体35计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据（续）发送数据（续）n应用层(application layer) 5432154321物理传输媒体计算机 1AP2AP1电信号（或光信号）在物理媒体中传播从发送端物理层传送到接收端物理层计算机 236计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据（续）发送数据（续）5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2物理层接收到比特流，上交给数据链路层37计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据（续）发送数据（续）5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部取出数据部分，上交给网络层38计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据（续）发送数据（续）5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2网络层剥去首部，取出数据部分上交给传输层39计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据（续）发送数据（续）5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2传输层剥去首部，取出数据部分上交给应用层40计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据（续）发送数据（续）5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用层剥去首部，取出应用程序数据上交给应用进程41计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据（续）发送数据（续）5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2我收到了 AP1 发来的应用程序数据！42计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据（续）发送数据（续）5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应 用 程 序 数 据应用层首部H510100110100101 比 特 流 110101110101注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次应 用 程 序 数 据H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据H4传输层首部H3网络层首部H2链路层首部T2链路层尾部43计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据（续）发送数据（续）5432154321计算机 1AP2AP1计算机 210100110100101 比 特 流 110101110101计算机 2 的物理层收到比特流后交给数据链路层H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据44H3H4H5应 用 程 序 数 据计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据（续）发送数据（续）5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部后把帧的数据部分交给网络层H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据45H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据（续）发送数据（续）5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2网络层剥去分组首部后把分组的数据部分交给传输层46H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据（续）发送数据（续）5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2传输层剥去报文首部后把报文的数据部分交给应用层47应 用 程 序 数 据H5应 用 程 序 数 据计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据（续）发送数据（续）5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用层剥去应用层 PDU 首部后把应用程序数据交给应用进程48计算机计算机 1 向计算机向计算机 2 发送数据（续）发送数据（续）5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2我收到了 AP1 发来的应用程序数据！493. 6 3. 6 物理层特性物理层特性什么是物理层？什么是物理层？n物理层是物理层是OSI参考模型的最低层，向下直接与物参考模型的最低层，向下直接与物理传输介质相连接。理传输介质相连接。物理层协议是各种网络设备物理层协议是各种网络设备进行互连时必须遵守的低层协议进行互连时必须遵守的低层协议n设立物理层的目的是实现两个网络物理设备之间设立物理层的目的是实现两个网络物理设备之间二进制比特流的透明传输，对数据链路层屏蔽物二进制比特流的透明传输，对数据链路层屏蔽物理传输介质的特性，以便对高层协议有最大的透理传输介质的特性，以便对高层协议有最大的透明性。明性。 503. 63. 6物理层特性（续）物理层特性（续）物理层主要特点物理层主要特点n物理层主要负责在物理连接上传输二进制比特物理层主要负责在物理连接上传输二进制比特流流n物理层提供为建立、维护和释放物理连接所需物理层提供为建立、维护和释放物理连接所需要的机械、电气、功能与规程的特性要的机械、电气、功能与规程的特性 513. 63. 6物理层特性（续）物理层特性（续）进一步理解物理层进一步理解物理层n物理层的功能是通过网络介质传输物理层的功能是通过网络介质传输“位位”。本层提供。本层提供网络设备间用于数据传输的物理连接。网络设备间用于数据传输的物理连接。物理层负责保物理层负责保证数据在目标设备以与源设备发送它的同样方式进行证数据在目标设备以与源设备发送它的同样方式进行读取。读取。n物理层指定了建立和保持物理连接的机械、电子和实物理层指定了建立和保持物理连接的机械、电子和实用手段。用手段。例如，物理层的网络规范包括了电缆电压的例如，物理层的网络规范包括了电缆电压的量值，信号在发送时如何转换到量值，信号在发送时如何转换到1 1或者或者0 0，以及信号按，以及信号按何种顺序发送。何种顺序发送。523. 63. 6物理层特性物理层特性物理层传输示意物理层传输示意533. 6 3. 6 物理层特性物理层特性数据终端设备数据终端设备（DTE）：n具有一定数据处理及发送、接收数据能力的设备具有一定数据处理及发送、接收数据能力的设备数据电路终接设备（数据电路终接设备（DCE）：n介于数据电路终接设备介于数据电路终接设备DTE与传输介质之间的设备与传输介质之间的设备 数据电路终接设备数据电路终接设备DCE在在 DTE与传输介质之间提供信号与传输介质之间提供信号变换和编码功能，并负责建立、维护和释放物理连接变换和编码功能，并负责建立、维护和释放物理连接。 DTE可以是一台计算机，也可以是一台可以是一台计算机，也可以是一台I/O设备设备 DCE的典型设备是与电话线路连接的调制解调器的典型设备是与电话线路连接的调制解调器543.6.1 3.6.1 物理接口标准物理接口标准n在物理层通信过程中，在物理层通信过程中，DCE将将DTE传送的数据，按传送的数据，按比特流顺序逐位发往传输介质，同时也需要将从传比特流顺序逐位发往传输介质，同时也需要将从传输介质接收到的比特流顺序传送给输介质接收到的比特流顺序传送给DTE。n在在DTE与与DCE之间，既有数据信息传输，也应有控之间，既有数据信息传输，也应有控制信息传输，为协调制信息传输，为协调DTE与与DCE之间工作，需要制之间工作，需要制定定DTE与与DCE接口标准，而这些标准就是物理接口接口标准，而这些标准就是物理接口标准。标准。 553.6.1 3.6.1 物理接口标准（续）物理接口标准（续） 物理接口标准定义了物理层与物理传输介质之间的边物理接口标准定义了物理层与物理传输介质之间的边界与接口。物理接口的四个特性是：界与接口。物理接口的四个特性是：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563.6.1 3.6.1 物理接口标准（续）物理接口标准（续）（1 1）机械特性）机械特性n物理层的机械特性规定了物理连接时所使用可物理层的机械特性规定了物理连接时所使用可接插连接器的接插连接器的形状和尺寸形状和尺寸，连接器中引脚的数连接器中引脚的数量与排列量与排列情况等。情况等。 573.6.1 3.6.1 物理接口标准（续）物理接口标准（续）（2 2）电气特性）电气特性n物理层的电气特性规定了在物理连接上传输二进制比物理层的电气特性规定了在物理连接上传输二进制比特流时线路上信号电平高低、阻抗及阻抗匹配、传输特流时线路上信号电平高低、阻抗及阻抗匹配、传输速率与距离限制。速率与距离限制。n除定义物理连接边界点上的电气特性外，还定义了发除定义物理连接边界点上的电气特性外，还定义了发送器和接收器的电气特性，同时给出了互连电缆的有送器和接收器的电气特性，同时给出了互连电缆的有关规定。这有利于发送和接收电路的集成化工作。关规定。这有利于发送和接收电路的集成化工作。 583.6.1 3.6.1 物理接口标准（续）物理接口标准（续）（3 3）功能特性：）功能特性：n物理层的功能特性规定了物理接口上各条信号线的功物理层的功能特性规定了物理接口上各条信号线的功能分配和确切定义。物理接口信号线一般分为：数据能分配和确切定义。物理接口信号线一般分为：数据线、控制线、定时线和地线。线、控制线、定时线和地线。（4 4）规程特性：）规程特性：n物理层的规程特性定义了信号线进行二进制比特流传物理层的规程特性定义了信号线进行二进制比特流传输线的一组操作过程，包括各信号线的工作规则和时输线的一组操作过程，包括各信号线的工作规则和时序。序。 593.6.2 3.6.2 常用物理接口标准常用物理接口标准 EIA-232-DnEIA-232-D是美国电子工业协会是美国电子工业协会EIA制定的物理接口制定的物理接口标准，也是目前数据通信与网络中常用的一种标准。标准，也是目前数据通信与网络中常用的一种标准。前身是前身是RS-232-C标准（标准（1969）。）。nRS表示是表示是“推荐标准推荐标准”，232是标准号。是标准号。RS-232-C是是RS-232标准的第三版。标准的第三版。RS-232是一种应用十分广是一种应用十分广泛的物理接口标准。经泛的物理接口标准。经1987年年1月修改后，定名为月修改后，定名为 EIA-232-D。通常称为。通常称为RS-232标准。标准。 601）EIA-232-D的机械特性的机械特性nEIA-232-D规定使用一个规定使用一个25根插针（根插针（DB25）的标准连接）的标准连接器，结构如图器，结构如图 2-4所示。符合所示。符合ISO2110标准。标准。EIA232-D对对 DB25连接器的机械尺寸及每根针排列的位置均做了明确连接器的机械尺寸及每根针排列的位置均做了明确的规定，从而的规定，从而保证符合保证符合EIA-232-D标准的接口在国际上是标准的接口在国际上是通用的通用的。 3.6. 2 3.6. 2 EIA-232-D（续）（续）612）EIA232D的电气特性的电气特性nEIA232-D采用负逻辑，即逻辑采用负逻辑，即逻辑 0用十用十515 V表示，逻表示，逻辑辑 1用用515 V表示。由于表示。由于 EIA232-D电平与电平与TTL电平不电平不一致，目前采用专用的电平转换器实现一致，目前采用专用的电平转换器实现TTL电平与电平与EIA232-D电平的转换，电平的转换，EIA-232-D的发送器和接收器均采的发送器和接收器均采用非平衡电路，这就决定了用非平衡电路，这就决定了DTE与与DCE之间的之间的EIA-232-D连接电缆的长度、数据传输速率与抗干扰能力。非平衡的连接电缆的长度、数据传输速率与抗干扰能力。非平衡的EIA-232-D的的DTE与与 DCE电缆长度为电缆长度为 15 m时，数据传输时，数据传输速率最大为速率最大为 20 Kbps。 3.6.2 3.6.2 EIA-232-D（续）（续）623.6.2 3.6.2 EIA-232-D（续）（续）3）EIA232D的功能特性的功能特性nEIA-232-D定义了定义了 DB-25连接器中连接器中20条连接线的功能，其中最条连接线的功能，其中最常用的连接线功能如表常用的连接线功能如表21所示。所示。 633.6.2 3.6.2 EIA-232-D（续）（续）4）EIA-232-D的规程特性的规程特性nEIA-232-D规程特性规定了规程特性规定了DTE与与DCE之间控制信号与数之间控制信号与数据信号的发送时序、应答关系与操作规程。据信号的发送时序、应答关系与操作规程。n若两台计算机通过调制解调器进行通信，采用若两台计算机通过调制解调器进行通信，采用EIA-232-D协议，那么协议，那么EIA-232-D规程特性规定了作为规程特性规定了作为DTE的计算机的计算机与作为与作为DCE的调制解调器，通过的调制解调器，通过EIA-232-D接口，按以下接口，按以下规则与时序工作：物理连接建立阶段；比特流传输阶段；规则与时序工作：物理连接建立阶段；比特流传输阶段；物理连接释放阶段物理连接释放阶段。 643.6.3 3.6.3 常用物理接口标准常用物理接口标准RS-449 RS449是是EIA在在232标准的基础上制定的标准，由三标准的基础上制定的标准，由三个标准组成。个标准组成。 （l）RS449标准规定了接口的机械、电气、功能与规标准规定了接口的机械、电气、功能与规程特性。机械特性相当于程特性。机械特性相当于CCITT V.35建议书，它采用建议书，它采用了标准的了标准的 37针连接器。针连接器。 （2）RS423-A规定了规定了DTE与与DCE连接中采用非平衡输连接中采用非平衡输出与平衡输入时的电气特性。当出与平衡输入时的电气特性。当DTE与与DCE连接电缆连接电缆长度不超过长度不超过 10m时，数据传输速率可达时，数据传输速率可达 300Kbps。 653.6.3 3.6.3 RS-449（续）（续） （3）RS422-A规定了规定了DTE与与DCE连接中采用平衡输出连接中采用平衡输出与平衡输入时的电气特性。在这种情况下，当与平衡输入时的电气特性。在这种情况下，当 DTE与与DCE连接电缆长度为连接电缆长度为 10 m时，数据传输速率可达时，数据传输速率可达 10 Mbps，当连接电缆长度为，当连接电缆长度为1000 m时，数据传输时，数据传输速率仍可达速率仍可达 100 Kbps。 663.6.4 3.6.4 常用物理接口标准常用物理接口标准 CCITT建议建议的的X.213CCITT建议的建议的X.21nCCITT（国际电报电话咨询委员会，现改组为（国际电报电话咨询委员会，现改组为ITU-T，即国际电联标准化组织）即国际电联标准化组织）nEIA-232-D与与RS-449是为在模拟信道上传输数据而制是为在模拟信道上传输数据而制定的一种物理接口标准。定的一种物理接口标准。nCCITT从从1969年就开始意识到数字信道传输数据的物年就开始意识到数字信道传输数据的物理接口制定的重要性，于理接口制定的重要性，于1976年通过了用于数字信年通过了用于数字信道的物理接口标准道的物理接口标准X.21建议书。建议书。 673.6.4 3.6.4 X.21（续）（续） CCITT的的X.21建议的规程实际上由两部分组成：建议的规程实际上由两部分组成： 一部分属于物理层，描述了在公共数据网上进行同步一部分属于物理层，描述了在公共数据网上进行同步操作的操作的DTE与与DCE之间的通用接口；之间的通用接口； 另一部分涉及许多数据链路层与网络层内容，它另一部分涉及许多数据链路层与网络层内容，它用于用于线路交换网的呼叫控制规程线路交换网的呼叫控制规程，适用于线路交换网中适用于线路交换网中DTE之间的连接之间的连接。 683.6.4 3.6.4 X.21（续）（续） （1）X.21的的机械特性机械特性采用采用15针连接器针连接器 （2）X.21的的电气特性电气特性设计目标是达到设计目标是达到DTE与与DCE之之间的间的长距离、高速传输长距离、高速传输。同步数据传输速率为。同步数据传输速率为 600，2400，4800，9600，48000，64000 bps （3）X.21在在功能特性功能特性方面减少了信号线数目，仅定义方面减少了信号线数目，仅定义了了8条信号线条信号线的名称与功能的名称与功能 （4）X.21在在规程特性规程特性方面将方面将DTE与与DCE接口的工作接口的工作定义为四个阶段：空闲、呼叫控制、数据传送和清除。定义为四个阶段：空闲、呼叫控制、数据传送和清除。693.6.4 3.6.4 X.21（续）（续） 当数字信道到达用户端时，用户的当数字信道到达用户端时，用户的DTE可以通过可以通过X.21接口进行远程通信。但是目前多数用户端还是接口进行远程通信。但是目前多数用户端还是模拟信道，并且多数计算机或终端只有模拟信道，并且多数计算机或终端只有RS-232接口。接口。 为了有利于从模拟接口向数字接口的过渡，为了有利于从模拟接口向数字接口的过渡，CCITT制定了相应的制定了相应的X.21bis建议。目前广泛应用的建议。目前广泛应用的CCITT X.25建议书的物理层使用的就是建议书的物理层使用的就是X.21标准。标准。 70物理层的部分重要标准物理层的部分重要标准ISO有关物理层的部分重要标准：有关物理层的部分重要标准：nISO2110： “数据通信数据通信25芯芯DTE/DCE接口连接器和插接口连接器和插针分配针分配”，与，与EIA(美国电子工业协会美国电子工业协会)的的“RS-232-C”基基本兼容本兼容nISO2593： “数据通信数据通信34芯芯DTE/DCE接口连接器和接口连接器和插针分配插针分配”nISO4092： “数据通信数据通信37芯芯DTE/12月月接口连接器和接口连接器和插针分配插针分配”，与，与EIA RS-449兼容兼容nCCITT V.24： “数据终端设备数据终端设备(DTE)和数据电路终接设备和数据电路终接设备之间的接口电路定义表之间的接口电路定义表”。713.7 3.7 数据链路层数据链路层什么是数据链路层？什么是数据链路层？n数据链路层是数据链路层是OSI模型中极其重要的一层，它把从物模型中极其重要的一层，它把从物理层来的原始数据打包成帧。帧是放置数据的、逻辑理层来的原始数据打包成帧。帧是放置数据的、逻辑的、结构化的包。的、结构化的包。n数据链路层负责帧在计算机之间的无差错传递。数据数据链路层负责帧在计算机之间的无差错传递。数据链路层还支持工作站的网络接口卡所用的软件驱动程链路层还支持工作站的网络接口卡所用的软件驱动程序序 。