通信信息网络第7章计算机网络及Internet物理层及数据链路层.ppt

二、物理层与数据链路层 （一）物理层 （二）数据链路层 物理层的主要特性： 1）机械特性：接口的形状和尺寸，引脚数与排列方式。 2）电气特性：规定信号线的电气连接及电路特性。包括在物理连接上传输二进制位流时，线路上的信号电平，输出阻抗、输入阻抗、平衡特性、负载要求、传输速率和连接距离等 3）功能特性：说明接口信号引脚的功能分配和确切定义。 4）规程特性：规定利用信号线进行二进制位流传输的一组操作过程。即在传输过程中事件发生的合法顺序。 ！！物理层并不考虑比特流的意义和格式问题。 物理层标准举例 现在已定义的物理层标准接口有：RS-232、RS-449/422/423、 EIA-232-E、 X.20、 X.21 、V.24、V.28等。大多数物理层接口都具有四方面的属性 1969年，美国电子工业协会(EIA)公布了RS-232C作为串行通信接口的电气标准，该标准定义了数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)间按位串行传输的接口信息，合理安排了接口的电气信号和机械要求，在世界范围内得到了广泛的应用 RS（Recommeded standard）：推荐标准，232:编号 1962:RS-232 → 1969: RS-232-C → 1987:EIA-232-D → 1991:EIA-232-E 为了克服EIA-232接口的传输速率和电缆最大长度限制(20Kb/s和15m)，EIA制定了RS-449。 EIA-232 接口特性如下： 数据链路层 数据链路层使用的信道主要有以下两种类型： 点对点信道。这种信道使用一对一的点对点通信方式。 广播信道。这种信道使用一对多的广播通信方式，因此过程比较复杂。广播信道上连接的主机很多，因此必须使用专用的共享信道协议来协调这些主机的数据发送 链路管理：数据链路连接的建立、维持和释放的操作。 帧同步：准确地区分帧的起始与终止（帧标志）。 寻址：必须保证每一帧都能送到正确的地址，接收方要能够知道谁是发送方（MAC地址及路由）。 流量控制：控制相邻两个节点之间数据链路上的流量（如停等协议、ARQ协议等） 透明传输：在数据链路层中，对所传输的数据无论它们是由什么样的比特组合起来的，在数据链路上都应该能够传输，如：零比特插入法（5个连1插1个0） 差错控制：如错误帧或帧丢失，常用的差错控制方法有检错重发（自动请求重发ARQ）、前向纠错FEC、反馈检验法 当接收端通过差错检测发现了帧在传输中出了差错，或者默默丢弃而不进行任何其他处理（当使用PPP协议或CSMA/CD协议时），这是现在的大多数情况；或者使用重传机制要求发送方重传（当使用HDLC协议时），但这种情况现在很少使用。 封装成帧 封装成帧(framing)就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧。确定帧的界限。 首部和尾部的一个重要作用就是进行帧定界。 用控制字符进行帧定界的方法举例 帧同步：准确地区分帧的起始与终止（帧标志）。 F 透明传输：在数据链路层中，对所传输的数据无论它们是由什么样的比特组合起来的，在数据链路上都应该能够传输，如：零比特插入法（5个连1插1个0），即零比特的填充与删除 零比特填充的具体做法： 在发送端，先校验再填充：在加上标志字段之前，计算出FCS帧校验序列并将其加在校验数据之后，扫描透明传输区间，只要发现有5个连续1，则立即填入一个0，以保证不会出现6个连续1。填充之后再加上标志字段。 在接收端，先去0再校验。接收到一个帧时，先找到F字段以确定帧的边界。接着再对其中的比特流进行扫描。每当发现5个连续1时，就将这5个连续1后的一个0删除，以还原成原来的比特流。然后再进行校验计算。 差错检验： 循环冗余检验原理 M：待传送数据; n：供差错检测的冗余位数; P：除数; 发送方：用2nM÷P，得到商Q和余数R(R表示为n 位，不足位的在前面添0) 最终发送的数据是：2nM＋R； 收端收到数据后，用P去除该数据，余数为0则说明没有差错。 循环冗余检验原理 多项式表示法： M(X)= 1010001101 →X9+X7+X3+X2+1 除数P的多项式称为生成多项式 发送端的运算: XnM(X)/P(X)，得到商Q(X)和余数R(X) 发送或码多项式T(X)= Xn M(X)+R(X) 接收端运算： (Xn M(X)+R(X))/P(X)=Q(X) 接收端运算的余数不为0，就表示检测到了差错 常用的P(X)有： CRC-16=X16＋ X15 ＋X2＋ 1 CRC-CCITT= X16＋ X12 ＋X5＋ 1 CRC-32= X32＋ X26 ＋X23＋ X22＋ X16 ＋X12＋ X11＋ X10 ＋X8＋ X7＋ X5 ＋X4＋ X2＋ X ＋ 1 循环冗