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1、第四讲 物理层接口和标准引入lOSI参考模型层次结构l物理层是七层模型的最底层学习目标l描述物理层的功能l描述物理层的介质l理解线缆的规范和连接方式l制作和测试线缆学习完本章，您应该能够：课程内容五层协议的体系结构物理层概述物理介质线缆的规范和连接一、五层协议的体系结构l应用层(application layer) l运输层(transport layer) l网络层(network layer) l数据链路层(data link layer) l物理层(physical layer) 数据链路层5 应用层4 运输层3 网络层2 数据链路层1 物理层计算机 1 向计算机 2 发送数据54321
2、54321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 PDU计算机 1 向计算机 2 发送数据5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2 应用层 PDU 再传送到运输层加上运输层首部，成为运输层报文TCP segment（报文段、段）UDP datagram（数据报）IP datagram /fragment of an IP datagram（数据报或数据报分片）各层名称分析计算机 1 向计算机 2 发送数据5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2运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）IP dat
3、agram /fragment of an IP datagram（数据报或数据报分片）计算机 1 向计算机 2 发送数据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，成为数据链路层帧计算机 1 向计算机 2 发送数据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计算机 1 向计算机 2 发送数据l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
4、 2计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2物理层接收到比特流，上交给数据链路层计算机 1 向计算机 2 发送数据 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，上交给网络层计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2网络层剥去首部，取出数据部分 上交给运输层计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2运输层剥去首部，取出数据部分 上交给应用层计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1A
5、P2AP1计算机 2应用层剥去首部，取出应用程序数据 上交给应用进程计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！计算机 1 向计算机 2 发送数据 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运输层首部H3网络层首部H2链路层 首部T2链路层 尾部计算机
6、 1 向计算机 2 发送数据 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H3H4H5应 用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 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H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1
7、计算机 2网络层剥去分组首部后 把分组的数据部分交给运输层H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2运输层剥去报文首部后 把报文的数据部分交给应用层应 用 程 序 数 据H5应 用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 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计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！五层协议的体系结构物理层概
8、述物理介质线缆的规范和连接Ethernet802.3V.35物理层EIA/TIA-232二、物理层概述l物理层的功能：实现在传输介质上传输比特流，将原始的位流从一台机器传输到另一台机器上l物理层定义了建立、维护和拆除物理链路的规范和标准l定义了物理层接口通信的标准，包括：机械特性电气特性功能特性规程特性物理层协议要解决的是主机、工作站等数据终端设备与通信线路上数据通信设备之间的接口问题。DTE的基本功能是产生、处理数据；DCE的基本功能是沿传输介质发送和接收数据。 按照国际标准化组织（ISO）的术语，将这两种设备分别称为DTE和DCE。DTE与DCEDTE（Data Terminal Equi
9、pment）又称数据终端设备，指数据输入、输出设备和传输控制器或者计算机等数据处理装置及其通信控制器。DCE（Data Circuit-Terminating Equipment）又称数据通信设备，指多路复用器、数字设备、调制解调器（Modem）以及其它一些中间装置的集合。DTE的基本功能是产生、处理数据；DCE的基本功能是沿传输介质发送和接收数据。 机械特性机械特性：规定了DTE与DCE实际的物理连接，如接 插件的形状和尺寸、插头的数目、排列方式以及插头 和插座的尺寸、电缆的长度以及所含导线的数目等。电气特性电气特性：定了数据交换信号以及有关电路的特性。一般包括最大数据传输率的说明、表示信号
10、状态(逻辑电平，通/断)的电压和电流的识别，即什么样的电压表示1或0，以及电路特性的说明和与互联电线相关的规定RS-232C接口的电气特性电平 状态负电平正电平逻辑逻辑状态态10 信号状态态传传号空号 功能状态态OFF（断）ON（通）电器信号表示 功能特性功能特性：说明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。即每 一条线的功能分配和确切定义。 通常信号线可分为四类：数 据线、控制线、同步线和地线。引脚号信号线功能说明信号线型连接方向 1AA保护地线（GND）地线2BA发送数据（TD）数据线DCE 3BB接收数据（RD）数据线DTE 4CA请求发送（RTS）控制线DCE 5CB清除发送（CTS
11、）控制线DTE 6BB数据设备 就绪（DSR）控制线DTE 7AB信号地线（Sig.GND）地线 8CF载波检测 （CD）控制线DTE 20CD数据终端就绪（DTR）控制线DCE 22CE振铃指示（RI）控制线DTE规程特性规程特性：即通信协议，说明对于不同功能的各种可能事件 的出现顺序。即各信号线的工作规则和先后顺序。课程内容五层协议的体系结构物理层概述物理介质线缆的规范和连接物理介质分类有线传输介质 同轴电缆 双绞线 光纤无线传输介质F 卫星F 微波F 红外线同轴电缆10base5 粗同轴电缆10base2 细同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料。这层绝缘材料用密织的网状导体环绕，网外又
12、覆盖一层保护性材料。有两种广泛使用的同轴电缆。一种是50欧姆电缆，用于数字传输，由于多用于基带传输，也叫基带同轴电缆；另一种是75欧姆电缆，用于模拟传输。同轴电缆和计算机连接服务器客户机客户机客户机BNC T型连接器终端 电阻终端 电阻细缆以太网1)硬件配置(1)网络接口适配器:网络中每个结点需要一块提供BNC接口的以太网卡、便协式适配器或 PCMCIA卡。(2)BNC-T型连接器:细缆Ethernet上的每个结点通过T型连接器与网络进行连接,它水平方 向的两个插头用于连接两段细缆,与之垂直的插口与网络接口适配器上的BNC连接器相连 。(3)电缆系统:用于连接细缆以太网的电缆系统包括: 细缆(
13、RG-58 A/U):直径为5毫米,特征阻抗为50欧姆的细同轴电缆。BNC连接器插头:安装在细缆段的两端。BNC桶型连接器:用于连接两段细缆。BNC 终端匹配器:BNC 50欧姆的终端匹配器安装在干线段的两端,用于防止电子信号的反 射。干线段电缆两端的终端匹配器必须有一个接地。 (4)中继器:对于使用细缆的以太网,每个干线段的长度不能超过185米,可以用中继器连接两 个干线段,以扩充主干电缆的长度。每个以太网中最多可以使用四个中继器,连接五个干线 段电缆。 2)技术参数最大的干线段长度:185米。最大网络干线电缆长度:925米。每条干线段支持的最大结点数:30。BNC-T型连接器之间的最小距离
14、:0.5米。 粗缆以太网1)硬件配置(1)网络接口适配器:网络中每个结点需要一块提供AUI接口的以太网卡、便提式适配器或 PCMCIA卡。(2)收发器(Transceiver):粗缆以太网上的每个结点通过安装在干线电缆上的外部收发器与网 络进行连接。在连接粗缆以太网时,用户可以选择任何一种标准的以太网(IEEE802.3)类型的 外部收发器。(3)收发器电缆:用于连接结点和外部收发器,通常称为AUI电缆。(4)电缆系统:连接粗缆以太网的电缆系统包括: 粗缆(RG-11 A/U):直径为10毫米,特征阻抗为50欧姆的粗同轴电缆,每隔2.5米有一个标记。N-系列连接器插头:安装在粗缆段的两端。N-
15、系列桶型连接器:用于连接两段粗缆。N-系列终端匹配器:N-系列50欧姆的终端匹配器安装在干线电缆段的两端,用于防止电子信号 的反射。干线电缆段两端的终端匹配器必须有一个接地。 (5)中继器:对于使用粗缆的以太网,每个干线段的长度不超过500米,可以用中继器连接两个干 线段,以扩充主干电缆的长度。每个以太网中最多可以使用四个中继器,连接五段干线段电缆 。 2)技术参数最大干线段长度:500米。最大网络干线电缆长度:2500米。每条干线段支持的最大结点数:100。收发器之间最小距离:2.5米。收发器电缆的最大长度:50米。 双绞线双绞线RJ-45 和AUIAttachment Unit Inter
16、face双绞线STP双绞线UTP双绞线双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,可降低信号干扰的程度,每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。双绞线的模拟信号带宽可以达到250KHz，数据信号的数据速率随距离而不同。如，在100米距离内，速率可达到100Mbps。当距离很短,并且采用特殊的电子传输技术时,传输率可达100Mbps155Mbps。Side 1Side 2Side 112345678123456781=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕Side 2Side 1Side 2Side 1Side 212345678123456781=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕1=白/橙 2=橙 3=白/绿 4=蓝 5=白/蓝 6=绿 7=白/棕 8=棕1=白/绿 2=绿 3=白
