第2章计算机网络低层协议.ppt

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1、第第2章章 计算机网络低层协议计算机网络低层协议 2.1 物理层物理层 2.2 数据链路层数据链路层 2.3 面向比特的链路控制规程（面向比特的链路控制规程（HDLC）2.4 网络层网络层 2.5 拥塞控制拥塞控制 2.1 物物 理理 层层本节主要内容本节主要内容 2.1.1 物理层的基本概念物理层的基本概念 2.1.2 物理层下的传输媒体物理层下的传输媒体 2.1.3 物理层协议举例物理层协议举例2.1.1 物理层的基本概念物理层的基本概念 物理层研究的是怎样才能在连接各种计算机的物理层研究的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据的比特流，而不是指连接传输媒体上传输数据的比特流，而不

2、是指连接计算机的具体物理设备或具体的传输媒体。计算机的具体物理设备或具体的传输媒体。物理层协议主要解决的是主机、工作站等数据物理层协议主要解决的是主机、工作站等数据终端设备与通信线路上的通信设备之间的接口终端设备与通信线路上的通信设备之间的接口问题。问题。2.1.1 物理层的基本概念物理层的基本概念 物理层有物理层有4个特性：个特性：机械特性机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列方式，定义接插及锁紧方式等。数目和排列方式，定义接插及锁紧方式等。电气特性电气特性：指明在接口电缆的线路上出现的电压、电：指明在接口电缆的线路上出现的电压、电流等

3、范围。流等范围。功能特性功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压信号：指明某条线上出现的某一电平的电压信号表示何种意义，通信过程中完成何种功能。表示何种意义，通信过程中完成何种功能。规程特性规程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序，是功能事件时序的描述顺序，是功能事件时序的描述。2.1.2 物理层下的传输媒体物理层下的传输媒体1.双绞线双绞线 标准568B：橙白1，橙2，绿白3，蓝4，蓝白5，绿6，棕白7，棕8；EIA/TIA的布线标准中规定了两种双绞线的线序标准568A：绿白1，绿2，橙白3，蓝4，蓝白5，橙6，棕白7，棕8；这二者并没有本质

4、的区别，只是颜色上的区别，用户需要注意的只是在连接两个水晶头时必须保证：1，2线对是一个绕对；3，6线对是一个绕对；4，5线对是一个绕对；7，8线对是一个绕对（1）双绞线 两条相互绝缘的导线按一定距离绞合若干次 (UTP,STP)最常见的错误:1 2 3 4 5 6 7 8绿白 绿 桔白 桔 蓝白 蓝 棕白 棕 1 2 3 4 5 6 7 8桔白 桔 绿白 绿 蓝白 蓝 棕白 棕 1 2 3 4 5 6 7 8绿白 绿 蓝白 蓝 桔白 桔 棕白 棕 1 2 3 4 5 6 7 8桔白 桔 蓝白 蓝 绿白 绿 棕白 棕 结果：普通测线仪显示正常，但网线距离10米，网络性能急剧下降双绞线STP双绞

5、线UTP双绞线双绞线铜线铜线聚氯乙烯 套层聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层绝缘层无屏蔽双绞线 UTP屏蔽双绞线 STP网线的制作 准备工作：RJ45卡线钳一把水晶头双绞线 制作步骤：共有四步，可以简单归纳为四个字：“剥”，“理”，“插”，“压”步骤一 剥线 剥线的长度为13mm15mm，不宜太长或太短 步骤三 插线 一定要平行插入到线顶端，以免触不到金属片步骤四 压线 压过的水晶头的金属脚比没压要低 线缆检测l发射器和接收器两端的灯同时亮为正常发射器和接收器两端的灯同时亮为正常2.1.2 物理层下的传输媒体物理层下的传输媒体2.同轴电缆同轴电缆规规 格格类类 型型阻阻 抗抗信信 号号描描 述述RG-5

6、8/U细缆细缆50 基带基带固体实芯铜线固体实芯铜线RG-58/AU细缆细缆50 基带基带绞合线绞合线RG-59CATV75 频带频带用于有线电视网用于有线电视网RG-11粗缆粗缆50 基带基带一般用于网络主干一般用于网络主干RG-6290 基带基带用于用于ARCNET和和IBM3270终端终端同轴电缆10base5 粗同轴电缆10base2 细同轴电缆外导体屏蔽层绝缘层绝缘保护套层内导体同轴电缆3光缆光缆（1）物理特性）物理特性（2）传输特性）传输特性2.1.2 物理层下的传输媒体物理层下的传输媒体光线在光纤中的折射 折射角入射角 包层（低折射率的媒体）包层（低折射率的媒体）纤芯（高折射率的

7、媒体）包层纤芯光纤的工作原理高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射输入脉冲输出脉冲单模光纤多模光纤与单模光纤输入脉冲输出脉冲多模光纤2.1.2 物理层下的传输媒体物理层下的传输媒体（3）连通性）连通性 光纤最普遍的连接方式是点光纤最普遍的连接方式是点点方式，但是在某些实点方式，但是在某些实验系统中，也可以采用多点连接方法。验系统中，也可以采用多点连接方法。（4）地理范围）地理范围 光纤信号衰减极小，它可以在光纤信号衰减极小，它可以在6km8km的距离内，在的距离内，在不使用中继器的情况下，实现高速率的数据传输。不使用中继器的情况下，实现高速率的数据传输。（5）抗干

8、扰性）抗干扰性 光纤不受外界电磁干扰与噪声的影响，能在长距离、高光纤不受外界电磁干扰与噪声的影响，能在长距离、高速率的传输中保持低误码率。速率的传输中保持低误码率。（6）价格）价格 目前，光纤价格高于同轴电缆与双绞线。目前，光纤价格高于同轴电缆与双绞线。光纤通信系统的基本构成 光源是光波产生的根源 光纤是传输光波的导体 光发送机的功能是产生光束,将电信号转变成光信号,再将光信号导入光纤 光接收机的功能负责接收从光纤上传输的光信号,并将它转变成电信号,经解码后再作相应处理光纤 光纤中心是光传播的玻璃芯 芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封 套，以使光纤保持在芯内 再外面的是一层薄的塑料外套，用来

9、保护封 套 光芯光芯玻璃封套玻璃封套塑料外壳塑料外壳一束三根光纤的剖面图一束三根光纤的剖面图2.1.2 物理层下的传输媒体物理层下的传输媒体4红外传输红外传输5微波通信微波通信6激光通信激光通信7卫星通信卫星通信无线通信 无线电波：传输数据速率为2-6Mbps，适用于短距离 微波：地面微波的频率为4-6GHz，卫星微波为11-14GHz 红外线：一个方向16Mbps，多个方向不超过1Mbps 无线传输所使用的频段很广。短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。微波在空间主要是直线传播。地面微波接力通信 卫星通信 返回本章2.1.3 物理层协议举例物理层协议举例1EIA RS-23

10、2C接口标准接口标准（1）机械特性）机械特性（2）电气特性）电气特性 串口的电气特性串口的电气特性：1）RS-232串口通信最远距离是50英尺=15m2）RS232可做到双向传输，全双工通讯，最高传输速率20kbps3）RS-232C上传送的数字量采用负逻辑，且与地对称逻辑1：-5-15V 逻辑0：+5+15V 2.1.3 物理层协议举例物理层协议举例（3）功能特性）功能特性 引脚号引脚号信号名称信号名称缩写缩写方向方向功能说明功能说明1保护地线保护地线PG机壳地机壳地2发送数据发送数据TXDDCE终端发送串行数据终端发送串行数据3接收数据接收数据RXDDTE终端接收串行数据终端接收串行数据4

11、请求发送请求发送RTS DCEDTE请求请求DCE切换到发送状态切换到发送状态5清除发送清除发送CTSDTEDCE已经切换到发送状态已经切换到发送状态6数据设备就绪数据设备就绪DSRDTEDCE已经准备好接收数据已经准备好接收数据7信号地线信号地线GND信号地线信号地线8载波检测载波检测DCDDTEDCE已检测到远程载波已检测到远程载波20数据终端就绪数据终端就绪DTRDCEDTE已准备好，可以接收已准备好，可以接收22振铃指示振铃指示RIDTEDCE通知通知DTE线路已接通线路已接通EIA-232/V.24 的信号定义(1)保护地(2)发送数据(3)接收数据(4)请求发送(5)允许发送(6)

12、DCE 就绪(7)信号地(8)载波检测(20)DTE 就绪(22)振铃指示DTEDCE计算机或终端调制解调器 DTE(Data Terminal Equipment)是数据终端设备，是具有一定的数据处理能力和发送、接收数据能力的设备。DCE(Data Circuit-terminating Equipment)是数据电路端接设备，它在 DTE 和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。9芯信号方向来自缩写描述1调制解调器CD载波检测2调制解调器RXD接收数据3PCTXD发送数据4PCDTR数据终端准备好5GND信号地6调制解调器DSR通讯设备准备好7PCR

13、TS请求发送8调制解调器CTS允许发送9调制解调器RI响铃指示器两个 DTE 通过 DCE进行通信的例子 EIA-232/V.24 接口调制解调器DTE-ADTE-BDCE-ADCE-BEIA-232/V.24 接口调制解调器网 络 例如，同一型号的计算机之间可采用交叉连接，如图所示。2.1.3 物理层协议举例物理层协议举例（4）规程特性）规程特性RS-232零调制解调器连接示意图零调制解调器连接示意图2.1.3 物理层协议举例物理层协议举例（4）规程特性）规程特性 DTE-A向向DTE-B发送数据的过程发送数据的过程:当当DTE-A要和要和DTE-B进行通信时，进行通信时，DTE-A将将DT

14、R置有效，同时置有效，同时 通过通过TXD向向DCE-A发送电话号码信号。发送电话号码信号。DCE-B将将RI置为有效，通知置为有效，通知DTE-B有呼叫信号到达。有呼叫信号到达。DTE-B将将 DTR置为有效，置为有效，DCE-B接着产生载波信号，并将接着产生载波信号，并将CTS置为有置为有 效，表示已准备好接收数据。效，表示已准备好接收数据。DCE-A检测到载波信号，将检测到载波信号，将DCD及及CTS置为有效，通知置为有效，通知DTE-A 通信电路已连接好。通信电路已连接好。DCE-A向向DCE-B发送载波信号，发送载波信号，DCE-B将将CTS置为有效。置为有效。DTE-A若有发送的数

15、据，将若有发送的数据，将DSR置为有效，置为有效，DCE-A作为回应信作为回应信 号，将号，将RTS信号置为有效。信号置为有效。DTE-A通过通过TXD发送串行数据，发送串行数据，DCE-A将数据通过通信线路发向将数据通过通信线路发向DCE-B。DCE-B将收到的数据通过将收到的数据通过RXD传送给传送给DTE-B。2.1.3 物理层协议举例物理层协议举例2RS-499接口标准接口标准 (1)RS-449 规定了接口的机械特性、功能特性和过程特性，采用规定了接口的机械特性、功能特性和过程特性，采用37根引脚的插头座。根引脚的插头座。(2)RS-423A 采用非平衡传输方式，即单线传送信号，公共

16、参考电采用非平衡传输方式，即单线传送信号，公共参考电平为地。平为地。(3)RS-422A 采用平衡传输方式，即双端发送，双端接收，所有电采用平衡传输方式，即双端发送，双端接收，所有电路没有公共地，抗干扰能力大大加强。路没有公共地，抗干扰能力大大加强。2.2 数据链路层数据链路层n 数据链路层简介数据链路层简介n 局域网介绍局域网介绍n 以太网交换机工作原理以太网交换机工作原理数据链路层简介 数据链路层是OSI参考模型的第二层，在物理层基础上向网络层提供服务 数据链路层为物理链路上提供可靠的数据传输 局域网的数据链路层协议有以太网、令牌环网等 广域网数据链路层协议有PPP、HDLC、Frame Relay等 数据链路层功能 帧同步功能 差错控制功能 流量控制功能 链路管理功能1 1物 理 层2 2数据链路层4 4传 输 层3 3网 络 层5 5会 话 层7 7应 用 层6 6表 示 层差错控制 常见差错控制的方法有：检错重发（CRC）超时重发 （Timeout）1、对方说邮件是乱码2、对方没回音E E-m ma ai il l已已经经发发出出甲方乙方可能情况 停待协议工作原理停待协议工作