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1、第二章OSI七层网络参考模式一. 物理层 物理层的主要功能是在两个 (或多个)数据链路实体间通过物理介质提供透明的比特流的传输。物理层协议所涉及的问题有: 传输介质 信号的编码方式，即用什么样的信号传代比特1和0； 传输比特流的速率； 通信方式 (双工或半双工)； 如何实现物理连接的建立和释放； 网络接口的机械与电气参数等。 二. 数据链路层 数据链路层的主要功能是保证网络实体间建立数据链路通道，进行无差错的数据块的交换。这种数据块叫作数据链路服务数据单元，也就是帧。 帧的装配与识别分解。 差错检验与差错恢复功能。 流量控制功能、顺序控制功能。存取控制功能等。三. 网络层网络层的功能是在通信实
2、体之间建立、维持及拆除网络连接， 传送“网络服务数据单元”即数据包。网络层控制通信子网的工作，因此又称为通信子网层。网络层与传输层的接口实际上就是IMP与主机的接口；网络层通过主机接口接收主机传送的信件，并将它们分组成信息分组（包），通过通信子网将数据包传送到目的站的网络层并最终交给目的主机。网络层协议的内容包括网络寻址、网络连接、网络流量控制、路径选择和中继、信息包的拆装，差错检验及恢复等。四. 传输层传输层的功能是在会话实体之间建立传输连接，提供透明的数据传送。它接收来自会话层数据，经过必要的处理并加入一定的附加控制信息传输到网络层。传输层又称为主机-主机层。传输层的连接是源端-目的端的连
3、接，不需要经过中间结点。一个传输层的连接可以对应多个网络连接，在传输连接吞吐量较大时可以分散数据，改善流通情况，提高响应速度。也可以多个传输连接复用一个网络连接，以降低成本，提高网络利用率。传输连接可以是点到点的连接，也可以根据需要提供广播式逻辑信道，把数据广播到多个目的地。传输层必须考虑源、目的主机之间的流量控制，以及顺序控制，差错检验和恢复等。五. 会话层两个表示层之间的数据交换称为会话 (或对话)。会话层要在两个表示实体之间提供建立会话连接的服务，组织和同步它们的对话，以及为管理它们的数据交换提供必要的手段。 会话连接是建立在传输连接基础之上的，因而必须把会话连接映射成传输连接。一旦连接
4、建立。会话层就要进行对话管理。如连接恢复 (当传输连接出现故障时，会话层应能重新建立传输连接， 以保证对话的继续)；顺序控制 (如传输层不提供，则由会话层提供)等。六. 表示层表示层的主要功能就是执行数据变换。这些变换包括数据压缩 (表达层接收 ASCII码字符串作为输入，并产生压缩过的二进制码输出)与解压缩、数据加密与解密、编码变换、格式变换等。七. 应用层应用层是网络的最高层，为用户进程提供访问网络的手段。应用层的内容直接取决于网络用户要求什么样的网络服务。但也有一些普遍性的问题，如网络的透明性，任务的分配，分布式数据库的操作等。要点工业数据通信系统的基本组成发送设备、接收设备、传输介质、
5、传输报文、通信协议广义通信系统模型: 香农（C. E. Shannon）模型有效性指标数据传输速率;比特率; 波特率; 频带利用率; 协议效率; 通信效率可靠性指标误码率通信信道的频率特性幅频特性、相频特性、传输信号的失真与畸变介质带宽信号的有效频谱；介质带宽；介质带宽不足导致信号失真；传输介质的带宽会限制传输速率的增高信道容量C、带宽W、信噪比S/N之间的香农计算公式提高信噪比能增加信道容量；增加带宽W可以增加、但不能无限制地使信道容量增大工业数据通信系统的基本组成发送设备、接收设备、传输介质、传输报文、通信协议广义通信系统模型: 香农（C. E. Shannon）模型有效性指标数据传输速率
6、;比特率; 波特率; 频带利用率; 协议效率; 通信效率可靠性指标误码率通信信道的频率特性幅频特性、相频特性、传输信号的失真与畸变介质带宽信号的有效频谱；介质带宽；介质带宽不足导致信号失真；传输介质的带宽会限制传输速率的增高信道容量C、带宽W、信噪比S/N之间的香农计算公式提高信噪比能增加信道容量；增加带宽W可以增加、但不能无限制地使信道容量增大数据编码：数字数据编码波形，曼彻斯特编码；差分曼彻斯特编码；Manchester Biphase -L编码模拟数据编码: 幅值键控、频移键控、相移键控传输方式：串行传输/并行传输;同步传输/异步传输;基带传输/载波传输异步传输中同步方式位同步、字符同步
7、、帧同步通信线路的工作方式单工通信，半双工通信，全双工通信差错控制 检错 纠错奇偶校验；循环冗余校验；纠错；1位出错的海明码纠错方法第三章网络传输介质的访问控制方式 传输介质的访问控制：用以仲裁协调各设备访问传输介质的时间与顺序当设备共享传输线路时，为解决同一时间几个设备同时发起通信而出现的争用传输介质的问题而采取的某种避免冲突、或解决介质争用冲突的方法传输介质的利用率与介质的访问控制方式密切相关 传输介质的访问方式：对介质的随机访问：网络各节点可在任何时刻随意地访问传输介质。发生争用时需要某种冲突仲裁方法，如载波监听多路访问冲突检测 对介质的受控访问：采用一定的算法调整各节点访问介质的顺序和
8、时间，避免发生冲突。主/从式，令牌方式，时间分片方法 载波监听多路访问冲突检测（CSMACD） 网络上的任何节点都没有预定的通信时间，随机向网络发起通信。多个节点同时发起通信，使信号在传输线上相互混淆而遭破坏，称为“冲突”。为避免冲突，每个节点在发送信息之前，都要侦听传输线上是否有信息在发送，这就是“载波监听”。CSMA的控制方案：先听再讲。节点发送前先监听总线，如果介质空闲则发送。如果介质忙则要等待一定时间间隔后重试。CSMA坚持退避算法：不坚持CSMA ；1坚持；P坚持 检测到冲突，就立即停止发送，并向总线上发一串Jam信号，通知总线上各站冲突已发生令牌方式 按一定顺序在各站点间传递令牌，
9、得到令牌的节点才有发起通信的权力，而其它站点仅允许接收报文。一个节点在发送完毕后，便将令牌交给下一个站点， 如果该站点没有报文需要发送，便把令牌顺次传给下一个站点。环路上每个节点都可获得发送报文的机会，而任何时刻只会有一个节点利用环路传送报文，因而不会发生访问冲突。令牌环、令牌总线 令牌总线各节点按预定顺序形成一个逻辑环 对总线广播带有目的地址的令牌帧，与帧中目的地址一致的站点识别出该帧与自己的地址符合，即接收令牌令牌传递过程是顺序依次进行的，因此对所有站点都有公平的访问权。 控制网络中对访问的等待时间是一个重要参数要使站点取得令牌的等待时间是确定的，就需要限定每个站发送帧的最大长度如果所有站
10、都有报文要发送，最大等待时间为全部令牌传送时间和报文发送时间的总和。如果只有一个站点有报文要发送，则最小等待时间只是全部令牌传递时间的总和。实际等待时间应在这个区间范围内。选定站点数及最大的报文长度，以保证在限定的时间内取得令牌令牌总线的访问控制还可提供不同的优先级 令牌总线介质访问控制应具备的功能 令牌传递算法 逻辑环的初始化 站点插入算法：周期性地使新站点有机会插入环中 站点退出环路 差错恢复网络应能发现差错，丢失令牌应能恢复，在多重令牌情况下应能识别处理 实令牌与虚令牌实令牌：网络传递的数据帧中有一种专门作为令牌的令牌帧虚令牌是指将令牌隐含在普通数据帧中，没有专门的令牌帧存在。网络管理者
11、给每个节点分配一个唯一的地址每个站点监视收到的每个报文帧的源地址,并为接收的源地址设置一个隐性令牌寄存器, 让隐性令牌寄存器的值为收到的源地址加1，所有站点的隐性令牌寄存器在任一时刻的值都相同如果隐性令牌寄存器的值与某个站点自己的地址相等,该站点就可立即发送数据。时分复用 时分复用()对每个节点预先分配好特定的一段时间,让每个节点在这段时间内占有总线。多个节点按划分的时间顺序占用总线的工作方式称为时分多路复用 如让节点A、B、C、D分别按1、2、3、4的顺序占用总线。事先可以预计好每个节点占用总线的时间（需要的通信时间、要传送的字节数）可准确估算出每个节点两次占用总线的之间的循环周期。同步时分
12、复用：为每个节点分配相等的时间，而不管每个设备要通信的数据量的大小。每当分配给某个节点的时间片到来时，该节点就可以发送数据，如果此时该节点没有数据发送，传输介质在该段时间片内就是空的。同步时分复用的平均分配策略有可能造成通信资源的浪费，不能有效利用链路的全部容量异步时分复用（统计复用）。异步指对每个节点的时间分配是不相同的、有弹性的根据给定时刻可能进行发送的节点数目的统计结果决定时间片的分配。动态分配时间片的能力可以大大减少信道资源的浪费异步时分复用还可采用变长时间片的方法来实现。可以按动态方式管理变长域 生产现场的网络系统物理层（第1层）物理层并不是物理媒体本身，它提供用于建立、保持和断开物
13、理连接的机械、电气、功能和规程条件。简而言之，物理层提供有关同步和数据流在物理媒体上的传输手段，其典型的协议有EIA-232、485等。 数据链路层（第层）数据链路层用于建立、维持和拆除链路连接，实现无差错传输的功能。该层对连接通路进行差错控制、数据成帧、同步等控制 网络层（第层）网络层规定网络连接的建立、维持和拆除的协议。它的主要功能是利用数据链路层所提供功能，通过路由选择，实现两个系统之间的连接。在计算机网络系统中，网络层还具有多路复用的功能 传输层（第层）传输层完成数据传送控制，在系统之间实现数据的收发确认，对经过下三层之后仍然存在的传输差错进行恢复。提高吞吐量和服务质量。会话层（第层）
14、会话层按照应用进程之间的约定和正确的顺序收、发数据，进行各种形式的对话。给数据打上标记。如果出现通信意外，可以由打标记处重发。如将长文件分页标记，逐页发送 表示层（第层）表示层的主要功能是把应用层提供的信息内容变换为能够共同理解的形式，提供字符代码、数据格式、控制信息格式、加密等的统一表示。表示层仅对应用层的信息内容进行形式变换，而不改变其内容本身。应用层（第层）应用层（第7层）应用层实现各种应用进程之间的信息交换，同时还具有一系列业务处理所需要的服务功能。 网络互连设备 中继器，网桥，路由器和网关是不同层次的网络互连设备在物理层使用中继器（Repeater）,通过复制位信号延伸网段长度；在数
15、据链路层使用网桥 (Bridge) ,在局域网之间存储或转发数据帧；在网络层使用路由器 (Router) , 在不同网络间存储转发分组信号；在传送层及传送层以上，使用网关(Gateway) 进行协议转换，提供更高层次的接口。中继器中继器使得网络可以跨越一个较大的距离。在中继器的两端，其数据速率、协议（数据链路层）和地址空间都相同，主要作用在于延长电缆和光缆的传输距离 中继器是一个再生器而不是一个放大器 ，当接收到一个微弱或损坏的信号时，它将按照信号的原始长度一位一位地复制信号，整形放大、重新复制 ，新生成的信号将具有的良好波形，中继器一般用于方波信号的传输 中继器必须放置在噪声使信号中任一位信号的含义受到影响之前 。 网桥 (Bridge)网桥是存储转发设备，用来连接同一类型的局域网。网桥同时作用在物理层和数据链路层
