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1、第四讲 物理层接口和标准,2,引入,OSI参考模型层次结构 物理层是七层模型的最底层,3,学习目标,描述物理层的功能 描述物理层的介质 理解线缆的规范和连接方式 制作和测试线缆,学习完本章，您应该能够：,4,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,5,一、五层协议的体系结构,应用层(application layer) 运输层(transport layer) 网络层(network layer) 数据链路层(data link layer) 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,6,计
2、算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,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,7,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,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,8,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,
3、3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,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 datagram /fragment of an IP datagram（数据报或数据报分片）,9,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,IP 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,10,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,数据链路层帧再传送到物理层,最下面的物理
4、层把比特流传送到物理媒体,11,计算机 1 向计算机 2 发送数据,应用层(application layer),5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,物理传输媒体,计算机 1,AP2,AP1,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 2,12,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,物理层接收到比特流，上交给数据链路层,13,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,数据链路层剥去帧首部和帧尾部 取出数据部
5、分，上交给网络层,14,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,网络层剥去首部，取出数据部分 上交给运输层,15,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,运输层剥去首部，取出数据部分 上交给应用层,16,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,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,17,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,
6、1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！,18,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,应 用 程 序 数 据,10100110100101 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,19,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,10100110100101 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
7、,20,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,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,H2,T2,21,H3,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,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,22,H4,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,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,23,应 用 程 序 数 据,H5,应 用 程 序
8、 数 据,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,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,24,计算机 1 向计算机 2 发送数据,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,计算机 1,AP2,AP1,计算机 2,我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！,25,五层协议的体系结构 物理层概述 物理介质 线缆的规范和连接,26,Ethernet,802.3,V.35,物理层,EIA/TIA-232,二、物理层概述,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 物理
9、层定义了建立、维护和拆除物理链路的规范和标准 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,27,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。,28,DTE与DCE,DTE（Data Terminal Equipment）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
10、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。,29,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。,30,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,电器
11、信号表示,31,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。,32,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。,33,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,34,物理介质分类,有线传输介质同轴电缆双绞线光纤,无线传输介质卫星微波红外线,35,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，网外又覆盖一层保护
12、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。,36,同轴电缆和计算机连接,37,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(RG-58 A/U):直径为5毫米,特征阻抗为50欧姆的
13、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。,38,2)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:0.5米。,39,粗缆以太网,1)硬件配
14、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-系列桶型连接器:用于连接两段
15、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。,40,2)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。,41,双绞线,双绞线,RJ-45 和AUI,Attachment Unit Interface,42,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。,43,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。,
