1、計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)computer networks蔡麗蔡麗QQ:3663279復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)第第 1 章章 概述概述n計算機網(wǎng)絡(luò)的定義計算機網(wǎng)絡(luò)的定義n計算機網(wǎng)絡(luò)在信息時代中的作用計算機網(wǎng)絡(luò)在信息時代中的作用n因特網(wǎng)概述因特網(wǎng)概述n因特網(wǎng)的組成因特網(wǎng)的組成n計算機網(wǎng)絡(luò)的類別計算機網(wǎng)絡(luò)的類別n計算機網(wǎng)絡(luò)的性能計算機網(wǎng)絡(luò)的性能1.計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)n因特網(wǎng)的組成因特網(wǎng)的組成邊緣部分邊緣部分n主機主機n主機間通信方式：主機間通信方式：C/S、P2P核心部分核心部分n路由器，網(wǎng)絡(luò)路由器，網(wǎng)絡(luò)n數(shù)據(jù)交換方式：分組交換數(shù)據(jù)交換方式：分組交換復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)n計算機網(wǎng)絡(luò)的類別計算機網(wǎng)絡(luò)的

2、類別不同不同作用范圍作用范圍的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò) 不同不同使用者使用者的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)不同不同接入類型接入類型的網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)其他分類其他分類復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)n計算機網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)計算機網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)n速率速率n帶寬帶寬n吞吐量吞吐量n時延時延n時延帶寬積時延帶寬積n往返時間往返時間RTT利用率利用率復(fù)習(xí)復(fù)習(xí) n計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)的計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)(architecture)是計是計算機網(wǎng)絡(luò)的算機網(wǎng)絡(luò)的各層各層及其及其協(xié)議協(xié)議的集合。的集合。 計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層表示層會話層數(shù)據(jù)鏈路層物理層7654321OSI 的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)接口

3、層網(wǎng)際層 IP (各種應(yīng)用層協(xié)議如TELNET, FTP, SMTP 等)運輸層(TCP 或 UDP)TCP/IP 的體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)鏈路層5 應(yīng)用層4 運輸層3 網(wǎng)絡(luò)層2 數(shù)據(jù)鏈路層1 物理層五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)兩種國際標(biāo)準(zhǔn)兩種國際標(biāo)準(zhǔn)n法律上的法律上的(de jure)國際標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn) OSI 并沒有得到市場的認(rèn)可。并沒有得到市場的認(rèn)可。n非國際標(biāo)準(zhǔn)非國際標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP 現(xiàn)在獲得了最廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在獲得了最廣泛的應(yīng)用。TCP/IP TCP/IP 常被稱為事實上的常被稱為事實上的( (de factode facto) ) 國際國際標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。OSI/RM模

4、型模型n開放系統(tǒng)互聯(lián)模型（開放系統(tǒng)互聯(lián)模型（OSI/RM）是作為計算）是作為計算機通信體系結(jié)構(gòu)的模型由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織機通信體系結(jié)構(gòu)的模型由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定并構(gòu)架的開放協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)）制定并構(gòu)架的開放協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)n它由七個層次構(gòu)成，由下至上分別是：物它由七個層次構(gòu)成，由下至上分別是：物理層，數(shù)據(jù)鏈路層，網(wǎng)絡(luò)層，運輸層，會理層，數(shù)據(jù)鏈路層，網(wǎng)絡(luò)層，運輸層，會話層，表示層，應(yīng)用層話層，表示層，應(yīng)用層ISO/OSI ISO/OSI 基本參考模型基本參考模型 OSI/RM模型模型各層功能各層功能n物理層物理層：在物理介質(zhì)上透明地傳輸比特流：在物理介質(zhì)上透明地傳輸比特流n數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層：為穿越物理

5、鏈路的信息提供可靠的傳輸：為穿越物理鏈路的信息提供可靠的傳輸手段，為數(shù)據(jù)塊發(fā)送提供必要的同步，差錯控制和流手段，為數(shù)據(jù)塊發(fā)送提供必要的同步，差錯控制和流量控制量控制n網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層：主要任務(wù)是如何將分組從源傳送到目的地：主要任務(wù)是如何將分組從源傳送到目的地n運輸層運輸層：提供可靠、透明的端到端的數(shù)據(jù)傳輸，并提：提供可靠、透明的端到端的數(shù)據(jù)傳輸，并提供端點間的錯誤校正和流量控制供端點間的錯誤校正和流量控制n會話層會話層：為應(yīng)用程序間的通信提供對話控制機制：為應(yīng)用程序間的通信提供對話控制機制n表示層表示層：定義了兩個應(yīng)用之間進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)格式：定義了兩個應(yīng)用之間進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)格式n應(yīng)用層應(yīng)用層：提供

6、給用戶訪問：提供給用戶訪問OSI環(huán)境的手段環(huán)境的手段對對OSIOSI參考模型的評價參考模型的評價n層次數(shù)量與內(nèi)容選擇不是很好，會話層很少用層次數(shù)量與內(nèi)容選擇不是很好，會話層很少用到，表示層幾乎是空的，數(shù)據(jù)鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層到，表示層幾乎是空的，數(shù)據(jù)鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層有很多的子層插入；有很多的子層插入；n尋址、流控與差錯控制在每一層里都重復(fù)出現(xiàn)，尋址、流控與差錯控制在每一層里都重復(fù)出現(xiàn)，降低系統(tǒng)效率；降低系統(tǒng)效率；n數(shù)據(jù)安全性、加密與網(wǎng)絡(luò)管理在參考模型的設(shè)數(shù)據(jù)安全性、加密與網(wǎng)絡(luò)管理在參考模型的設(shè)計初期被忽略了；計初期被忽略了；n參考模型的設(shè)計更多是被通信的思想所支配，參考模型的設(shè)計更多是被通信的思想所支

7、配，不適合于計算機與軟件的工作方式；不適合于計算機與軟件的工作方式；n嚴(yán)格按照層次模型編程的軟件效率很低。嚴(yán)格按照層次模型編程的軟件效率很低。TCP/IP參考模型參考模型n在在TCP/IPTCP/IP協(xié)議研究初期，并沒有提出參考模型；協(xié)議研究初期，并沒有提出參考模型；n19741974年年KahnKahn定義了最早的定義了最早的TCP/IPTCP/IP參考模型；參考模型；n8080年代年代LeinerLeiner、 ClarkClark等人對等人對TCP/IPTCP/IP參考模型參考模型進(jìn)一步的研究；進(jìn)一步的研究；nTCP/IPTCP/IP協(xié)議一共出現(xiàn)了協(xié)議一共出現(xiàn)了6 6個版本；個版本；目前

8、我們使用的是版本目前我們使用的是版本4 4，它的網(wǎng)絡(luò)層，它的網(wǎng)絡(luò)層IPIP協(xié)議一般協(xié)議一般記作記作IPv4 IPv4 ；版本版本6 6的網(wǎng)絡(luò)層的網(wǎng)絡(luò)層IPIP協(xié)議一般記作協(xié)議一般記作IPv6IPv6（或（或IPng, IP IPng, IP next generationnext generation）；）；IPv6IPv6被稱為下一代的被稱為下一代的IPIP協(xié)議。協(xié)議。TCP/IP 四層協(xié)議四層協(xié)議的表示方法舉例的表示方法舉例 應(yīng)用層運輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層主機A主機B路由器網(wǎng)絡(luò) 2網(wǎng)絡(luò) 1應(yīng)用層運輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層4321TCP/IP 與與 OSI 體系結(jié)構(gòu)的比較體系結(jié)構(gòu)的

9、比較 應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層表示層會話層數(shù)據(jù)鏈路層物理層7654321OSI 的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)際層 IP (各種應(yīng)用層協(xié)議如TELNET, FTP, SMTP 等)運輸層(TCP 或 UDP)TCP/IP 的體系結(jié)構(gòu)沙漏計時器形狀的沙漏計時器形狀的TCP/IP協(xié)議族協(xié)議族 HTTPSMTPDNSRTPTCPUDPIP網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層運輸層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)接口 1網(wǎng)絡(luò)接口 2網(wǎng)絡(luò)接口 3Everything over IP IP 可為各式各樣的應(yīng)用程序提供服務(wù)IP over Everything IP 可應(yīng)用到各式各樣的網(wǎng)絡(luò)上對對TCP/IP參考模型的評價參考模型的評價n在服務(wù)、接口與協(xié)議的區(qū)

10、別上不很清楚，一在服務(wù)、接口與協(xié)議的區(qū)別上不很清楚，一個好的軟件工程應(yīng)該將功能與實現(xiàn)方法區(qū)分個好的軟件工程應(yīng)該將功能與實現(xiàn)方法區(qū)分開，參考模型不適合于其它非開，參考模型不適合于其它非TCP/IPTCP/IP協(xié)議族；協(xié)議族；nTCP/IPTCP/IP參考模型的網(wǎng)絡(luò)接口層本身并不是實參考模型的網(wǎng)絡(luò)接口層本身并不是實際的一層；際的一層；n物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的劃分是必要和合理的，物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的劃分是必要和合理的，而而TCP/IPTCP/IP參考模型卻沒有做到這點。參考模型卻沒有做到這點。 具有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)具有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu) nTCP/IP 是四層的體系結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層、運是四層的體系結(jié)構(gòu)：

11、應(yīng)用層、運輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。n但最下面的網(wǎng)絡(luò)接口層并沒有具體內(nèi)容。但最下面的網(wǎng)絡(luò)接口層并沒有具體內(nèi)容。n因此往往采取折中的辦法，即綜合因此往往采取折中的辦法，即綜合 OSI 和和 TCP/IP 的優(yōu)點，采用一種只有五層協(xié)的優(yōu)點，采用一種只有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)議的體系結(jié)構(gòu) 。 五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu) n應(yīng)用層應(yīng)用層(application layer) n運輸層運輸層(transport layer) n網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層(network layer) n數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層(data link layer) n物理層物理層(physical layer

12、) 數(shù)據(jù)鏈路層5 應(yīng)用層4 運輸層3 網(wǎng)絡(luò)層2 數(shù)據(jù)鏈路層1 物理層應(yīng)用層應(yīng)用層n直接為應(yīng)用進(jìn)程提高服務(wù)直接為應(yīng)用進(jìn)程提高服務(wù)n進(jìn)程指正在運行的程序進(jìn)程指正在運行的程序運輸層運輸層n負(fù)責(zé)向兩個主機中進(jìn)程之前的通信提供服負(fù)責(zé)向兩個主機中進(jìn)程之前的通信提供服務(wù)。務(wù)。n復(fù)用復(fù)用多個應(yīng)用進(jìn)程可同時使用下面運輸層的服務(wù)多個應(yīng)用進(jìn)程可同時使用下面運輸層的服務(wù)n分用分用把收到的信息分別交付給上面應(yīng)用層中的相應(yīng)把收到的信息分別交付給上面應(yīng)用層中的相應(yīng)的進(jìn)程的進(jìn)程運輸層協(xié)議運輸層協(xié)議nTCP-Transmission Control Protocol面向連接面向連接可靠交付可靠交付報文段報文段nUDP-User

13、 Datagram Protocol無連接無連接不可靠，盡最大努力交付不可靠，盡最大努力交付用戶數(shù)據(jù)報用戶數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層n為分組交換網(wǎng)上的不同主機提供通信服務(wù)為分組交換網(wǎng)上的不同主機提供通信服務(wù)nIP協(xié)議協(xié)議n分組分組/數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報n網(wǎng)際層網(wǎng)際層/IP層層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層n相鄰節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸。相鄰節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸。n幀幀n“透明透明”傳輸傳輸n同步、差錯控制同步、差錯控制物理層物理層n比特比特n透明的傳輸比特流透明的傳輸比特流主機主機 1 向主機向主機 2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2應(yīng)用進(jìn)程數(shù)據(jù)先傳送到應(yīng)用層加上應(yīng)用層首部，成為應(yīng)用層 PDU主

14、機主機 1 向主機向主機 2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2應(yīng)用層 PDU 再傳送到運輸層加上運輸層首部，成為運輸層報文主機主機 1 向主機向主機 2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2運輸層報文再傳送到網(wǎng)絡(luò)層加上網(wǎng)絡(luò)層首部，成為 IP 數(shù)據(jù)報（或分組）主機主機 1 向主機向主機 2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2IP 數(shù)據(jù)報再傳送到數(shù)據(jù)鏈路層加上鏈路層首部和尾部，成為數(shù)據(jù)鏈路層幀主機主機 1 向主機向主機 2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2數(shù)據(jù)鏈路層幀再

15、傳送到物理層最下面的物理層把比特流傳送到物理媒體主機主機 1 向主機向主機 2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) n應(yīng)用層應(yīng)用層(application layer) 5432154321物理傳輸媒體主機 1AP2AP1電信號（或光信號）在物理媒體中傳播從發(fā)送端物理層傳送到接收端物理層主機 2主機主機 1 向主機向主機 2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層主機主機 1 向主機向主機 2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊咳〕鰯?shù)據(jù)部分，上交給網(wǎng)絡(luò)層主機主機 1 向主機向主機 2 發(fā)送

16、數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給運輸層主機主機 1 向主機向主機 2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2運輸層剝?nèi)ナ撞浚〕鰯?shù)據(jù)部分上交給應(yīng)用層主機主機 1 向主機向主機 2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2應(yīng)用層剝?nèi)ナ撞?，取出?yīng)用程序數(shù)據(jù)上交給應(yīng)用進(jìn)程主機主機 1 向主機向主機 2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2我收到了 AP1 發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！主機主機 1 向主機向主機 2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1A

17、P2AP1主機 2應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)應(yīng)用層首部H510100110100101 比 特 流 110101110101注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟螒?yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H4運輸層首部H3網(wǎng)絡(luò)層首部H2鏈路層首部T2鏈路層尾部主機主機 1 向主機向主機 2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 210100110100101 比 特 流 110101110101計算機 2 的物理層收到比特流后交給數(shù)據(jù)鏈路層H2T2H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H3H4H5應(yīng) 用 程

18、序 數(shù) 據(jù)主機主機 1 向主機向主機 2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊亢蟀褞臄?shù)據(jù)部分交給網(wǎng)絡(luò)層H2T2H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)主機主機 1 向主機向主機 2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)シ纸M首部后把分組的數(shù)據(jù)部分交給運輸層H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)主機主機 1 向主機向主機 2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2運輸層剝?nèi)笪氖撞亢蟀褕笪牡臄?shù)據(jù)部

19、分交給應(yīng)用層應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)主機主機 1 向主機向主機 2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層 PDU 首部后把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進(jìn)程主機主機 1 向主機向主機 2 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機 1AP2AP1主機 2我收到了 AP1 發(fā)來的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！作業(yè)作業(yè)n1-03n1-05n1-08n1-22n1-24第第 2 章章 物理層物理層2.1 物理層的基本概念物理層的基本概念2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識2.2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型2.2.2 有關(guān)信道的幾個基本

20、概念有關(guān)信道的幾個基本概念2.2.3 信道的極限容量信道的極限容量2.3 物理層下面的傳輸媒體物理層下面的傳輸媒體2.3.1 導(dǎo)向傳輸媒體導(dǎo)向傳輸媒體2.3.2 非導(dǎo)向傳輸媒體非導(dǎo)向傳輸媒體第第 2 章章 物理層（續(xù)）物理層（續(xù)）2.4 信道復(fù)用技術(shù)信道復(fù)用技術(shù) 2.4.1 頻分復(fù)用、時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(fù)用頻分復(fù)用、時分復(fù)用和統(tǒng)計時分復(fù)用 2.4.2 波分復(fù)用波分復(fù)用 2.4.3 碼分復(fù)用碼分復(fù)用2.5 數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字傳輸系統(tǒng)2.6 寬帶接入技術(shù)寬帶接入技術(shù) 2.6.1 xDSL技術(shù)技術(shù) 2.6.2 光纖同軸混合網(wǎng)（光纖同軸混合網(wǎng)（HFC 網(wǎng)）網(wǎng)） 2.6.3 FTTx 技術(shù)技術(shù)2.1 物理

21、層的基本概念物理層的基本概念n物理層的設(shè)計物理層的設(shè)計n物理層的定義物理層的定義n物理層的功能物理層的功能n物理層的主要任務(wù)物理層的主要任務(wù)n典型的物理層標(biāo)準(zhǔn)接口典型的物理層標(biāo)準(zhǔn)接口 物理層的設(shè)計物理層的設(shè)計n物理層設(shè)計時主要考慮的是物理層設(shè)計時主要考慮的是如何在連接開放系如何在連接開放系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)上傳輸各種數(shù)據(jù)的比特流統(tǒng)的傳輸介質(zhì)上傳輸各種數(shù)據(jù)的比特流；n計算機網(wǎng)絡(luò)可以利用的物理傳輸介質(zhì)與傳輸設(shè)計算機網(wǎng)絡(luò)可以利用的物理傳輸介質(zhì)與傳輸設(shè)備存在著很大的備存在著很大的差異差異，設(shè)計物理層的主要目的，設(shè)計物理層的主要目的是向數(shù)據(jù)鏈路層是向數(shù)據(jù)鏈路層屏蔽屏蔽通信技術(shù)的差異性；通信技術(shù)的差異性；n數(shù)據(jù)

22、鏈路實體通過與物理層的接口，將數(shù)據(jù)傳數(shù)據(jù)鏈路實體通過與物理層的接口，將數(shù)據(jù)傳送給物理層，通過物理層按比特流的順序，將送給物理層，通過物理層按比特流的順序，將信號傳輸?shù)搅硪粋€數(shù)據(jù)鏈路實體。信號傳輸?shù)搅硪粋€數(shù)據(jù)鏈路實體。 物理層的定義物理層的定義ISO/OSI 關(guān)于物理層的定義：關(guān)于物理層的定義：n物理層物理層提供提供機械的、電氣的、功能的和規(guī)機械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性，程的特性，目的目的是啟動、維護(hù)和關(guān)閉數(shù)據(jù)是啟動、維護(hù)和關(guān)閉數(shù)據(jù)鏈路實體之間進(jìn)行比特傳輸?shù)逆溌穼嶓w之間進(jìn)行比特傳輸?shù)奈锢磉B接物理連接。這種連接可能通過中繼系統(tǒng)，在中繼系統(tǒng)這種連接可能通過中繼系統(tǒng)，在中繼系統(tǒng)內(nèi)的傳輸也是在物理

23、層的。內(nèi)的傳輸也是在物理層的。物理層的功能物理層的功能n在兩個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間提供在兩個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間提供透明的比特流傳透明的比特流傳輸輸。物理層的主要任務(wù)物理層的主要任務(wù)描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性，即：描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性，即： n機械特性機械特性 指明接口所用接線器的形狀和尺寸、指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等等。n電氣特性電氣特性 指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。電壓的范圍。n功能特性功能特性 指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何

24、種意義。壓表示何種意義。n過程特性過程特性 指明對于不同功能的各種可能事件指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。的出現(xiàn)順序。 典型的物理層標(biāo)準(zhǔn)接口典型的物理層標(biāo)準(zhǔn)接口nEIA RS-232-CnLPTnUSBnRJ45nRJ11RJ45nRJ45是一個常用名稱，指的是由是一個常用名稱，指的是由IEC (60)603-7標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化， 使用由國際性的插件標(biāo)使用由國際性的插件標(biāo)準(zhǔn)定義的準(zhǔn)定義的8個位置個位置(8針針)的模塊化插孔或者插的模塊化插孔或者插頭。頭。 RJ45的機械特性和電氣特性的機械特性和電氣特性n機械特性機械特性8針針RJ45水晶頭水晶頭 RJ45插座插座 n電氣特性電氣特性兩

25、根線的的電勢差小于兩根線的的電勢差小于1.6V即可認(rèn)為是即可認(rèn)為是“0”，兩根線的電勢差大于兩根線的電勢差大于8V，就可認(rèn)為是，就可認(rèn)為是“1”。 RJ45的功能特性和規(guī)程特性的功能特性和規(guī)程特性n100M網(wǎng)網(wǎng)2根發(fā)送，根發(fā)送，2根接收根接收即即1、2用于發(fā)送，用于發(fā)送，3、6用于接收，按顏色來說：用于接收，按顏色來說：橙白、橙兩條用于發(fā)送；綠白、綠兩條用于接橙白、橙兩條用于發(fā)送；綠白、綠兩條用于接收；收；4、5，7、8是雙向線。是雙向線。 n1000M網(wǎng)網(wǎng)4根發(fā)送根發(fā)送4根接收根接收2.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識2.2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型2.2.2 有關(guān)信

26、道的幾個基本概念有關(guān)信道的幾個基本概念2.2.3 信道的極限容量信道的極限容量2.2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型 傳輸系統(tǒng)輸入信息輸入數(shù)據(jù)發(fā)送的信號接收的信號輸出數(shù)據(jù)源點終點發(fā)送器接收器調(diào)制解調(diào)器PC 機公用電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號模擬信號 輸入漢字顯示漢字?jǐn)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸出信息PC 機數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念 n通信的通信的目的是交換信息目的是交換信息， 信息的載體可以信息的載體可以是數(shù)字、文字、語音、圖形或圖像，計算是數(shù)字、文字、語音、圖形或圖像，計算機產(chǎn)生的信息一般是字母、數(shù)字、語音、機產(chǎn)生的信息一般是字母、數(shù)字、語音、圖

27、形或圖像的組合；圖形或圖像的組合； n為了傳送這些為了傳送這些信息信息，首先要將字母、數(shù)字、，首先要將字母、數(shù)字、語音、圖形或圖像用語音、圖形或圖像用二進(jìn)制代碼的數(shù)據(jù)二進(jìn)制代碼的數(shù)據(jù)來來表示；表示； n為了傳輸為了傳輸二進(jìn)制代碼的數(shù)據(jù)二進(jìn)制代碼的數(shù)據(jù)，必須將它們，必須將它們用用模擬或數(shù)字信號編碼模擬或數(shù)字信號編碼的方式表示；的方式表示；n數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信是指在不同計算機之間是指在不同計算機之間傳送傳送表示表示字母、數(shù)字、符號的二進(jìn)制代碼字母、數(shù)字、符號的二進(jìn)制代碼0、1比特比特序列的序列的模擬或數(shù)字信號的過程模擬或數(shù)字信號的過程。 2.2.2 有關(guān)信道的幾個基本概念有關(guān)信道的幾個基本概念n信號

28、信號n數(shù)據(jù)傳輸類型數(shù)據(jù)傳輸類型n通信方式通信方式n同步方式同步方式 n調(diào)制方法調(diào)制方法信號的概念信號的概念 n數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(data)是運送信息的實體。是運送信息的實體。n信號信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中電信號的表示形式；是數(shù)據(jù)在傳輸過程中電信號的表示形式；n模擬信號模擬信號（analog signal）的信號電平是連續(xù)）的信號電平是連續(xù)變化的；變化的；n數(shù)字信號數(shù)字信號（digital signal）是用兩種不同的電）是用兩種不同的電平去表示平去表示0、1比特序列的電壓脈沖信號表示；比特序列的電壓脈沖信號表示；n按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘栴愋?，通信系統(tǒng)按照在傳輸介質(zhì)上傳輸?shù)男盘栴愋?，通信系統(tǒng)分為分為模

29、擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)與與數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)兩種。兩種。n碼元碼元(code）是在使用時間域（或簡稱為時域）是在使用時間域（或簡稱為時域）的波形表示數(shù)字信號時，代表不同離散數(shù)值的的波形表示數(shù)字信號時，代表不同離散數(shù)值的基本波形?；静ㄐ?。 n模擬信號波型模擬信號波型n數(shù)字信號波型數(shù)字信號波型0V(t)V(t)t t0V(t)V(t)t t模擬的和數(shù)字的數(shù)據(jù)、信號模擬的和數(shù)字的數(shù)據(jù)、信號 模擬數(shù)據(jù)模擬信號放大器調(diào)制器模擬數(shù)據(jù)數(shù)字信號 PCM編碼器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬信號調(diào)制器數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字信號 數(shù)字發(fā)送器網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計中要解決的幾網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)設(shè)計中要解決的幾個基本問題個基本問題n數(shù)據(jù)傳輸類型數(shù)據(jù)傳

30、輸類型模擬通信模擬通信數(shù)字通信數(shù)字通信 n數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式串行通信、并行通信串行通信、并行通信單工通信、半雙工或全雙工通信單工通信、半雙工或全雙工通信n同步方式同步方式同步通信同步通信異步通信異步通信串行通信與并行通信串行通信與并行通信n串行通信串行通信：數(shù)據(jù)流以串行方式在一條信道上傳輸，：數(shù)據(jù)流以串行方式在一條信道上傳輸，該方法實現(xiàn)簡單，采用較多。缺點是：為解決收、該方法實現(xiàn)簡單，采用較多。缺點是：為解決收、發(fā)方碼組或字符同步，需要外加同步措施。發(fā)方碼組或字符同步，需要外加同步措施。n并行通信并行通信：將數(shù)據(jù)以成組方式在兩條以上的并行：將數(shù)據(jù)以成組方式在兩條以上的并行信道上同時傳輸。

31、并行傳輸不需要另外的措施就信道上同時傳輸。并行傳輸不需要另外的措施就可實現(xiàn)收發(fā)雙方的字符同步。缺點是：需要傳輸可實現(xiàn)收發(fā)雙方的字符同步。缺點是：需要傳輸信道多、設(shè)備復(fù)雜、成本高，故較少采用。信道多、設(shè)備復(fù)雜、成本高，故較少采用。n值得注意的是值得注意的是：串行和并行的概念是指組成一個：串行和并行的概念是指組成一個字符的各碼元是依順序逐位傳輸還是并行地傳輸。字符的各碼元是依順序逐位傳輸還是并行地傳輸。至于數(shù)據(jù)字符還是逐個依次發(fā)送。至于數(shù)據(jù)字符還是逐個依次發(fā)送。串行通信與并行通信串行通信與并行通信 發(fā)送端接收端串行通信信道(a)發(fā)送端b0b1b2b3b4b5b6b7b7b6b5b4b3b2b1b0

32、接收端b0b1b2b3b4b5b6b7并行通信信道(b)單工、半雙工與全雙工通信單工、半雙工與全雙工通信 發(fā)送接收單向通道雙向通道雙向通道(a)(b)(c)發(fā)送接收發(fā)送接收接收發(fā)送接收發(fā)送單工通信只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。單工、半雙工與全雙工通信單工、半雙工與全雙工通信發(fā)送接收單向通道雙向通道雙向通道(a)(b)(c)發(fā)送接收發(fā)送接收接收發(fā)送接收發(fā)送半雙工通信通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時接收)。單工、半雙工與全雙工通信單工、半雙工與全雙工通信發(fā)送接收單向通道雙向通道雙向通道(a)(b)(c)發(fā)送接收發(fā)送接收接收發(fā)送接收發(fā)送全雙工通信通信的雙方可以

33、同時發(fā)送和接收信息。1）鏈路具有兩條物理上獨立的傳輸線路，或）鏈路具有兩條物理上獨立的傳輸線路，或2）將帶寬一分為二，分別用于不同方向的信號）將帶寬一分為二，分別用于不同方向的信號傳輸傳輸同步傳輸同步傳輸1）面向字符的同步）面向字符的同步信息是以幀為單位傳送的；信息是以幀為單位傳送的；傳輸開始時，以同步字符傳輸開始時，以同步字符SYN(0010110)使收使收發(fā)雙方同步；發(fā)雙方同步；特點：特點：可以不間斷地傳輸信息，傳輸效率較高；可以不間斷地傳輸信息，傳輸效率較高；字符間減少了輔助信息；字符間減少了輔助信息；傳輸?shù)男畔⒅胁荒苡型阶址霈F(xiàn)，透明性傳輸?shù)男畔⒅胁荒苡型阶址霈F(xiàn)，透明性較差。較差

34、。SYN 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 幀幀 SYN同步傳輸同步傳輸2）面向位的同步）面向位的同步信息以二進(jìn)制位流為單位傳送；信息以二進(jìn)制位流為單位傳送；傳輸過程中收發(fā)雙方以位為單位同步；傳輸過程中收發(fā)雙方以位為單位同步；傳輸?shù)拈_始和結(jié)束由特定的八位二進(jìn)制位傳輸?shù)拈_始和結(jié)束由特定的八位二進(jìn)制位(01111110)標(biāo)志同步。標(biāo)志同步。特點：特點：傳輸效率高；傳輸效率高；透明性好。透明性好。標(biāo)志標(biāo)志 二進(jìn)制位流二進(jìn)制位流 標(biāo)志標(biāo)志異步傳輸異步傳輸n信息是以字符為單位傳送的；信息是以字符為單位傳送的；n每個字符由發(fā)送方異步產(chǎn)生，有隨機性；每個字符由發(fā)送方異步產(chǎn)生，有隨機性；n字符一般采用字符一般采用5，6，7或或8位

35、二進(jìn)制編碼；位二進(jìn)制編碼；n需要輔助位，每個字符可能需要用需要輔助位，每個字符可能需要用10位或位或11位才能傳送，例如：位才能傳送，例如：起始位，起始位，1位；位；字符編碼，字符編碼，7位；位；奇偶校驗位，奇偶校驗位，1位；位；終止位，終止位，1 2位。位。異步傳輸異步傳輸0 1 0 1 0 11 00 1起始位起始位字符編碼字符編碼奇偶校驗奇偶校驗終止位終止位優(yōu)點：優(yōu)點：字符同步實現(xiàn)簡單，收發(fā)雙方的時鐘信號不需要精確的字符同步實現(xiàn)簡單，收發(fā)雙方的時鐘信號不需要精確的同步。同步。缺點：缺點：傳輸效率低；傳輸效率低；主要用于字符終端與計算機之間的通信。主要用于字符終端與計算機之間的通信。基帶基

36、帶(baseband)信號和信號和帶通帶通(band pass)信號信號 n基帶信號基帶信號（即基本頻帶信號）（即基本頻帶信號）來自信來自信源的信號。像計算機輸出的代表各種文字源的信號。像計算機輸出的代表各種文字或圖像文件的數(shù)據(jù)信號都屬于基帶信號?；驁D像文件的數(shù)據(jù)信號都屬于基帶信號。n帶通信號帶通信號把基帶信號經(jīng)過載波調(diào)制后，把基帶信號經(jīng)過載波調(diào)制后，把信號的頻率范圍搬移到較高的頻段以便把信號的頻率范圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸（即僅在一段頻率范圍內(nèi)能在信道中傳輸（即僅在一段頻率范圍內(nèi)能夠通過信道）。夠通過信道）。 幾種最基本的調(diào)制方法幾種最基本的調(diào)制方法 n基帶信號往往包含有較多的低頻成分，甚至基帶信號往往包含有較多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量。為了解決這一問題，就頻分量或直流分量。為了解決這一問題，就必須對基帶信號進(jìn)行必須對基帶信號進(jìn)行調(diào)制調(diào)制(modulation)。 n最基本的二元制調(diào)制方法有以下幾種：最基本的二元制調(diào)制方法有以下幾種：調(diào)幅調(diào)幅(AM)：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號而變化。：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號而變化。 調(diào)頻調(diào)頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號而變化。：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號而變化。調(diào)相調(diào)相(P