计算机网络低层协议.ppt

第2章计算机网络低层协议,2.1物理层2.2数据链路层2.3面向比特的链路控制规程（HDLC）2.4网络层2.5拥塞控制,本章主要内容,2.1物理层,本节主要内容2.1.1物理层的基本概念2.1.2物理层下的传输媒体2.1.3物理层协议举例,2.1.1物理层的基本概念,物理层研究的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据的比特流，而不是指连接计算机的具体物理设备或具体的传输媒体。物理层协议主要解决的是主机、工作站等数据终端设备与通信线路上的通信设备之间的接口问题。,2.1.1物理层的基本概念,物理层有4个特性：机械特性：指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列方式，定义接插及锁紧方式等。电气特性：指明在接口电缆的线路上出现的电压、电流等范围。功能特性：指明某条线上出现的某一电平的电压信号表示何种意义，通信过程中完成何种功能。规程特性：指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序，是功能事件时序的描述。,2.1.2物理层下的传输媒体,1.双绞线,双绞线在网络中的接线标准有以下几种：,（1）一一对应接法。即双绞线的两端芯线要一一对应，即如果一端的第1脚为绿色，另一端的第1脚也必须为绿色的芯线，这样做出来的双绞线通常称之为“直连线”。但要注意的是4个芯线对通常不分开，即芯线对的两条芯线通常为相邻排列，这个，由于太简单且随意，图上未标出。这种网线一般是用在集线器或交换机与计算机之间的连接。,（2）13、26交叉接法。虽然双绞线有4对8条芯线，但实际上在网络中只用到了其中的4条，即水晶头的第1、第2和第3、第6脚，它们分别起着收、发信号的作用。这种交叉网线的芯线排列规则是：网线一端的第1脚连另一端的第3脚，网线一端的第2脚连另一头的第6脚，其他脚一一对应即可。这种排列做出来的通常称之为“交叉线.这种网线一般用在集线器（交换机）的级连、服务器与集线器（交换机）的连接、对等网计算机的直接连接等情况下。经常用于两台电脑直接互连传送数据！,（3）100M接法。这是一种最常用的网线制作规则。所谓100M接法，是指它能满足100M带宽的通讯速率。它的接法虽然也是一一对应，但每一脚的颜色是固定的，具体是：第1脚橙白第2脚橙色第3脚绿白第4脚蓝色第5脚蓝白第6脚绿色第7脚棕白第8脚棕色，从中可以看出，网线的4对芯线并不全都是相邻排列，第3脚、第4脚、第5脚和第6脚包括2对芯线，但是顺序已错乱。这种接线方法也是应用于集线器（交换机）与工作站计算机之间的连接，也就是“直连线”所应用的范围。,2.1.2物理层下的传输媒体,2.同轴电缆,3光缆（1）物理特性（2）传输特性,2.1.2物理层下的传输媒体,2.1.2物理层下的传输媒体,（3）连通性光纤最普遍的连接方式是点点方式，但是在某些实验系统中，也可以采用多点连接方法。（4）地理范围光纤信号衰减极小，它可以在6km8km的距离内，在不使用中继器的情况下，实现高速率的数据传输。（5）抗干扰性光纤不受外界电磁干扰与噪声的影响，能在长距离、高速率的传输中保持低误码率。（6）价格目前，光纤价格高于同轴电缆与双绞线。,2.1.2物理层下的传输媒体,4红外传输5微波通信6激光通信7卫星通信,双绞线、同轴电缆、光纤和无线介质比较,一、双绞线视频传输设备：优点-价格便宜，双绞线视频传输设备具有超强的干扰抑制能力。缺点-衰减较大，带宽也较低。二、同轴电缆（有粗缆和细缆）：优点-安装费用低，维护成本低，扩充方便，衰减度较双绞线轻。缺点较双绞线制作成本高，速度太慢。三、光纤：优点-不受杂讯、串音、电磁波等之干扰；频宽高，信号损益低，传输距离远；机密性高，不易被窃听。重量轻、柔性佳，体积小；对环境的容忍性较大。缺点-价位高，需由专业人员安装，且新节点安装不易。四、无线介质有：无线电、短波、微波、卫星、光波。优点-使用电磁波或光波携带信息，无需物理连接，适用于长距离或不便布线的场合。缺点-易受干扰,2.1.3物理层协议举例,1EIARS-232C接口标准DTE与DCE接口示意图RS-232针脚排列图,RS-232机械特性,2.1.3物理层协议举例,（3）功能特性,2.1.3物理层协议举例,（3）功能特性,RS-232C信号功能与连接图,9针RS-232针脚排列,2.1.3物理层协议举例,（4）规程特性,RS-232零调制解调器连接示意图,2.1.3物理层协议举例,（4）规程特性DTE-A向DTE-B发送数据的过程:当DTE-A要和DTE-B进行通信时，DTE-A将DTR置有效，同时通过TXD向DCE-A发送电话号码信号。DCE-B将RI置为有效，通知DTE-B有呼叫信号到达。DTE-B将DTR置为有效，DCE-B接着产生载波信号，并将CTS置为有效，表示已准备好接收数据。DCE-A检测到载波信号，将DCD及CTS置为有效，通知DTE-A通信电路已连接好。DCE-A向DCE-B发送载波信号，DCE-B将CTS置为有效。DTE-A若有发送的数据，将DSR置为有效，DCE-A作为回应信号，将RTS信号置为有效。DTE-A通过TXD发送串行数据，DCE-A将数据通过通信线路发向DCE-B。DCE-B将收到的数据通过RXD传送给DTE-B。,2.1.3物理层协议举例,2RS-499接口标准(1)RS-449规定了接口的机械特性、功能特性和过程特性，采用37根引脚的插头座。(2)RS-423A采用非平衡传输方式，即单线传送信号，公共参考电平为地。(3)RS-422A采用平衡传输方式，即双端发送，双端接收，所有电路没有公共地，抗干扰能力大大加强。,2.2数据链路层,本节主要内容2.2.1停止等待协议2.2.2连续ARQ协议2.2.3流量控制,2.2.1停止等待协议,网络两个结点数据链路层进行通信的模型,2.2.1停止等待协议,停待协议工作原理,2.2.2连续ARQ协议,连续ARQ协议工作原理,2.2.3流量控制,利用窗口进行流量控制,2.3面向比特的链路控制规程（HDLC）,本节主要内容2.3.1HDLC概述2.3.2HDLC的帧结构,2.3.1HDLC概述,面向字符的链路控制协议面向字符就是说在链路上所传送的数据必须是由规定字符集（例如ASCII码）中的字符所组成的。同时在链路上传送的控制信息也必须由同一个字符集中的若干规定的控制字符构成。例如：BISYNC。,面向比特的链路控制协议面向比特的链路控制规程则采用带填充位的首尾标志将一组比特封装成帧，通过定义不同类型的帧格式，实现链路层的功能。例如：HDLC。,2.3.1HDLC概述,HDLC的基本配置,2.3.2HDLC的帧结构,HDLC的帧结构,2.3.2HDLC的帧结构,1标志字段在一个帧的开头和结尾各放入一个特殊的标记，作为一个帧的边界。这个标志称为标志字段F。零比特填充法：,2.3.2HDLC的帧结构,2地址字段8个比特。在使用非平衡方式传送数据时，地址字段总是写入次站的地址。但在平衡方式时，地址字段总是填入应答站的地址。全1地址是广播方式，而全0地址是无效地址。3信息字段4帧校验帧校验序列（FCS）字段共占16个比特。它采用的生成多项式是CRC-CCITT。,2.3.2HDLC的帧结构,5控制字段（1）信息帧（2）监督帧（3）无编号帧,2.3.2HDLC的帧结构,4种监督帧的名称和功能,2.3.2HDLC的帧结构,无编号帧命令编码,2.4网络层,本节主要内容2.4.1广域网的概念2.4.2网络层提供的服务2.4.3路由选择机制2.4.4路由选择的一般原理,2.4.1广域网的概念,广域网,2.4.1广域网的概念,OSI模型的7层结构,2.4.2网络层提供的服务,网络层提供的服务,2.4.3路由选择机制,广域网在给接入到网络的每一台计算机进行编址时，采用层次结构的编址方案。最简单的层次编址方案就是把一个地址分成前后两部分。前一部分表示分组交换机，后一部分表示连接在分组交换机上的计算机。,2.4.3路由选择机制,计算机的编址和网络层结点交换机的路由表,交换机2中的路由表就可进一步简化,2.4.4路由选择的一般原理,1理想的路由算法（1）算法必须是正确的和完整的（2）算法在计算上应简单（3）算法应能适应通信量和网络拓扑的变化（4）算法应具有稳定性（5）算法应是公平的（6）算法应是最佳的,2.4.4路由选择的一般原理,2路由算法的分类（1）非自适应路由选择固定路由算法分散通信量法洪泛法随机走动法（2）自适应路由选择分布式路由选择策略集中式路由选择策略混合式路由选择策略,2.5拥塞控制,本节主要内容2.5.1拥塞控制的概念2.5.2拥塞控制的基本原理,2.5.1拥塞控制的概念,当（一部分）通信子网中有太多的分组时，其性能降低，这种情况叫做拥塞。,2.5.2拥塞控制的基本原理,开环功能包括决定何时接受新的通信，何时丢弃分组以及丢弃哪些分组，还包括在网络的不同点作计划表。所有这