科创学院上课数据传输控制规程

5.1物理层的定义和功能（1）物理层的定义ISO/OSI关于物理层的定义：物理层提供机械的、电气的、功能的和规程的特性，目的是启动、维护和关闭数据链路实体之间进行比特传输的物理连接。这种连接可能通过中继系统，在中继系统内的传输也是在物理层的。物理层的功能在两个网络设备之间提供透明的比特流传输。研究内容物理连接的启动和关闭，正常数据的传输，以及维护管理。4.1物理层的定义和功能（2）几点说明连接方式（点到点，点到多点）通信方式（单工，半双工，全双工）位传输方式（串行，并行）物理层的四个重要特性机械特性(mechanicalcharacteristics)电气特性(electricalcharacteristics)功能特性(functionalcharacteristics)规程特性(proceduralcharacteristics)4.2物理层的特性（1）机械特性主要定义物理连接的边界点，即接插装置。规定物理连接时所采用的规格、引脚的数量和排列情况。常用的标准接口ISO2110，25芯连接器，EIARS-232-C，EIARS-366-AISO2593，34芯连接器，V.35宽带MODEMISO4902，37芯和9芯连接器，EIARS-449ISO4903，15芯连接器，X.20、X.21、X.224.2物理层的特性（2）电气特性规定传输二进制位时，线路上信号的电压高低、阻抗匹配、传输速率和距离限制。早期的标准是在边界点定义电气特性，例如EIARS-232-C、V.28；最近的标准则说明了发送器和接受器的电气特性，而且给出了有关对连接电缆的控制。CCITT标准化的电气特性标准CCITTV.10/X.26：新的非平衡型电气特性，EIARS-423-ACCITTV.11/X.27：新的平衡型电气特性，EIARS-422-ACCITTV.28：非平衡型电气特性，EIARS-232-CCCITTX.21/EIARS-4494.2物理层的特性（3）功能特性主要定义各条物理线路的功能。线路的功能分为四大类：数据控制定时地规程特性主要定义各条物理线路的工作规程和时序关系。4.3典型的物理层标准接口（1）4.3.1EIARS-232-C1960年美国电子工业协会EIA提出RS-232，1963年提出RS-232-A，1965年提出RS-232-B，1969年提出RS-232-C。用于DTE/DCE之间的接口。机械特性25芯连接器，DTE为插头，DCE为插座。电气特性采用非平衡型电气特性，低于-3V为“1”，高于+4V为“0”，最大20Kbps，最长15m。非平衡传输（unbalancedtransmission）：所有电路共享一个公用的地线。平衡传输（balancedtransmission）：每个主要电路需要两根线，没有公用的地线。4.3典型的物理层标准接口（2）功能特性定义了21条线，许多子集，基本与CCITTV.24兼容。Fig.2-21规程特性对不同的功能子集，有不同的规程。RS-232-C有14中不同的接口类型，适合于：单工，半双工，全双工，同步，异步

RS-232-C的不足与改进不足传输性能低，距离短，速率低。改进重新设计，X.21；以RS-232-C为基础改进，1977年提出RS-449。Caption:RS-232connectors,showingwiringforthree-wireconnection.4.3典型的物理层标准接口（3）4.3.2EIARS-449/422-A/423-AEIARS-449是为替代RS-232-C而提出的物理层标准接口。实际上是一体化的三个标准。主要改进改善了性能，加长了接口电缆距离，加大了数据传输率；增加了新的接口功能，例如，回送检查；解决了机械接口问题。机械特性37芯或9芯连接器。电气特性与RS-232-C相连，采用非平衡型电气特性RS-423-A，20Kbps以下其他情况，采用平衡型电气特性RS-422-A和RS-423-A，20Kbps~2Mbps4.3典型的物理层标准接口（4）功能特性定义了30条功能线。规程特性基本上以RS-232-C为基础。4.3.3CCITTX.21X.21：在公共数据网PDN中进行同步操作的DTE/DCE之间的通用接口。1980年的X.21由两部分组成：“通用接口”：真正的物理层部分；用于电路交换网络的呼叫控制规程，用于DTE之间的连接，涉及到许多数据链路层和网络层的功能。4.3典型的物理层标准接口（5）机械特性15针连接器，ISO4903。电气特性采用非平衡型电气特性和平衡型电气特性。传输速率：600，2400，4800，9600，48000bpsDTE使用非平衡型电气特性和平衡型电气特性；DCE使用平衡型电气特性功能特性定义了8条功能线。规程特性分成四个工作阶段：空闲，呼叫控制，数据传送，清除5.2.数据链路层协议的分类介绍高级数据链路控制（High-levelDateLinkControl——HDLC）规程、点到点协议（PointtoPointProtocol——PPP）和帧中继FR（FrameRelay）

位定时：在逐位传送的串行通信中，接收端必须能识别每个二进制位从什么时刻开始

字符定时：除了位定时外，还需要在接收端能识别每个字符从哪位开始

5.2.1数据链路层协议的分类（续）数据链路层协议可分为异步协议和同步协议两类

异步协议

把每个字符看作一个独立的信息，在每个字符起始处同步，但各个字符之间的间隔时间是可以变化的

由于发送器和接收器近似于同一频率的两个时钟（要两个时钟频率严格完全相同是不可能的）能够在一段短时间内保持同步，就可以用字符起始处同步的时钟来采样该字符中的各位，而不需要每位都严格地同步了同步协议

把许多字符组织成一个数据块（即前面所述的帧），除在该数据块的起始处同步外，还要在后面维持固定的时钟，实际上是发送端通过某种技术将时钟混合到数据中一起发送出来，而接收端又从输入数据中分离出时钟来5.2.1数据链路层协议的分类（续）同步与异步的主要区别在字符之间同步是指连续传送的字符之间是同步的实现起来较复杂由于同步协议是许多字符组成一个数据块发送的，它能更有效地利用信道，也便于实现差错控制和其它更强的控制功能异步则指字符之间不是同步的典型的异步数据链路层协议是起止式异步规程5.错2.涌1数据钞链路张层协柄议的楚分类（起掌止式漏异步劳规程阶）起止庙式异兄步规域程句（典界型的刺异步崖数据津链路毛层协湾议推）它是趴一个诸字符脆一个援字符位传输苹的，晓字符担与字鸭符间迹没有宽固定扒的时芦间间涨隔要戴求00/10/10/10/10/10/10/10/10/11起始位5至8位数据奇偶校验位（可有可无）空闲或前一字符的终止位1图5.杆17起止裁式规梨程传门输的遥格式5.荐2.塞1数据毛链路轻层协顿议的紫分类（起前止式坦异步照规程仇）采用苗起止屠式规馋程传孔输AS收CI银I字符E（10暗00么10肆1），堤并带讽偶校总验时差，应据如图5.弹18所示偶校验位终止位11010001起始位数据位图5.尝18起止捐式规约程传颈输AS纳CI战I字符E5.利2.奏1数据颤链路龄层协午议的愚分类（起搜止式鼓异步锡规程晴）上图饿示出皆了一匠个频欠率为挂位频中率16倍的邮接收云端时住钟。弄利用替这个杰时钟失，接缸收端芝能在图一个冠位周狗期1/悲16时间惑内决村定字岔符的漆开始蛛，并蜜按如恭下步嫂骤进调行后报面各缝位采榜样图5.让19用16倍频包时钟妇采样5.尚2.占1数据关链路雷层协梳议的忧分类（起做止式志异步等规程奴）⑴当检货测到根起始很位下苏降前厕沿时迁将某亚个计争数器拍清零秘。⑵惑1电6倍频承时钟盐的每愿个脉失冲使酸计数暗器加1。⑶当计狠数器湿第一略次到苗达值8时，燥表示服已到侵达起塔始位夺的中朋间。矿此时庄采样愚值应咏为0，并践把计珠数器乎清零慨。若钉采样迷值不寺为0，那改末表黄示一以开始淋检测戚到的屠下降捏沿不袄是真由正起磨始位给的前冠沿，搏而可渔能只捏是一慎次干弊扰，醋此次早检测笼应作双废。⑷以后牙，计目数器守每次博到达刮值16时，降就采蠢样输尽入波数形，畜将采同样到眠的数白值暂板存起糖来，深并将乒计数绕器清雹零。洞采样肥重复汤直至言最后都的终饥止位鱼被采遣样。⑸如果序终止歌位采司样正沃确（朴为1），筒那么猛字符脚被接袭收，游由暂摧存处急装入漏寄存途器。弯若应躲该为检终止冰位处幼采样夕到逻进辑值0，说碗明同佣步或险者传疑输有拦问题肢，该矮次采蜜样的坚字符弟作废原，不昂被接贵收。5.缎2.丈1数据抚链路陈层协煮议的告分类同步届式的稳数据浓链路懂层规薄程又葛可分等为三带种面向提字符绢的面向否比特叛的面向核字节向计数县的同步蝴式佣－－面向讯字符质的SY皱N是同跑步字叫符，陵每帧苏开始碰处有衫若干服个SY由N。同撞步字爹符表斤示一舱帧开捏始。接着久的SO练H（St毯ar狱t杰Of壮H递ea庄de锅r）标弟志着鹿标题重的开肆始，流也是址一种讲特殊朽定义息的字肾符，艘称为牵序始颠字符风。标题悔中可掩以包稼括源威地址欠、目州标地烂址和糟路由适指示质等有球关的宇信息辆。ST翼X（St展ar嫌t奴of稍T翁eX柏t）称劈燕为文居始字霞符，堵该特藏殊定嚷义的浪字符储标志猫着传振送的岗数据还（正剂文）装开始拒。数据碧段中柄就是鞭要传煎送的鼠正文赴本身啄的内锯容。蛙数据欣段后占面可案以是期组终首字符ET罪B（En厌d幻玉of丝式T兽ra雹ns轰mi系ss尊io忠n较Bl演oc套k）或闻者是恒文终汇字符ET岩X（En惧d鞠of童T遵eX惭t）。块校奔验码厅可以竟通过遮横向认奇偶揉校验率产生坑，此丝式时若晴每个贤字符螺还带榜有纵脾向奇颈偶校撒验位启（如列带偶盏校验件的AS狼CI送I码）茧，则岸实际晶上是蚊纵横旦奇偶者校验迈。面向社字符宵同步较规程恒的帧迫格式同步主式展－－面向葛字符犯的“数盯据透端明”司：规程粒应有余将特拳定模集式字汗符也性作为渣普通会数据外字符丝式处理残的能屿力可以勒使用偷转义价字符DL记E（Da光ta其L绕in沉k册Es训ca泡pe）来帮完成遇所需内的“运透明议”通常精的做层法岸：将每蚀个独而立的训控制吉字符荒都作半为普但通的歼数据拍字符驻对待芽，因显而它孕可以莲出现秆在数已据正散文段侨中，司而不推具有悉通信轧控制书的含效义而只背有在沙这些模字符妖紧随粒着一访个DL小E转义霞字符班后面辰时才畜具有司通信公控制吵的含天义同步单式总－－面向抽字符冰的字符带填充图5.贪21字符嘉填充同步归式仪－－面向登字符屈的（搜小结鲁）同步涝比异示步的事优点皱：避免墙了异缸步方芳式中张许多坝起始陈和终爱止信犁号，告信道脾的有身效利语用率藏提高葵了（亡特别麻是在吨传输差较长奸的数岁据时伍）由于液有标末题字盛段，泥可以况具备柔更为炊复杂嗓的通爽信控挽制能通力，软校验茶的功遣能也驳增强衰了。面向赶字符狱的缺厦点：它和证特定位的字坦符编离码集打的关劣系过幻玉于密柳切，继不利详于兼姑容为了熊实现嫩“数饼据透扁明”嫩而采是用的冬字符动填充痰方法胜，无火论用永硬件霉或软喊件实兼现起匪来都无较麻贝烦，挤而且驴它也秆要依榆赖于侵所采挣用的傲字符便编码糕集同步哪式欺－－面向队比特臣的介绍定义猴：帧脸中所炕传输天的数肺据可惊以含盲有任夕意数声量的负比特启位，需不必否是某江一特行定字诸符码偏的整立数倍馆，而况且它绵是靠月约定败的比威特模葵式，雨而不醒是靠认使用窃特殊摘定义闲的字划符（序字符洁的编阿码与林字符童集密枪切相瞒关）核来定文界帧弱的开抛始和霜结束磨的由IB与M率先工推出图5.酿22面向设比特漆同步啦规程周的帧从格式同步瞎式订－－面向堂比特喉的比特跪位的闻填充图5.怒23比特坐填充同步挽式每－－面向吐字节少计数阻的面向喘字节溉计数昏的同紫步典型馅代表询是美秒国原抬数据皱设备亿公司DE怎C的数班字数烫据通丘信报道文协胶议DD鸡CM男P（Di遣gi洞ta速l损Da旁ta绳C镜om磁mu势ni纱ca坊ti让on头s镇Me桨ss惹ag茎e浪Pr硬ot缺oc毒ol）此时声在两专帧间封就没施有同季步字拳符了SO却H（序呈始）江字符兴标志恋着数恩据帧热的开言始Co写un筑t后面乞是两有位标找志（Fl剥ag）位Ac沸k、Se茂q和Ad亚dr字段软的功捎能则俗分别围存放悔确认框帧号许、帧恐顺序篇号和乘目的迅地址两段CR普C校验盖码，色它们柄分别碑对前卡面的改标题背部分是和后斤面的袄数据凑部分卡进行趴校验图5.之24奇DD路CM董P的帧兔格式最早魂由IB赌M开发漏提出SD滴LC劈燕(s内yc刃hr核on甚ou肚s装da矮ta皇l拒in诵k历co晓nt久ro阔l)民,I现SO修改赞了SD膀LC，成堂为HD系LC怪(h锐ig测h宇le侍ve探l违da匙ta铜l洲in御k促co线nt纯ro徐l)。IT细U修改百了HD易LC，成医为LA遍PB洁(l捡in尼k学ac肉ce瞧ss明p掀ro服ce年du宏re等b摧al贷an摔ce接d)。2.着HD盟LC(1悲)特点a.协议药不依见赖于很任何闷一种赔字符鼓编码毅集；b.数据绸报文巴可透接明传岗输，草用于判实现述透明泳传输粱的“0比特牲插入东法”易于裕硬件汽实现辨；c.全双寄工通蛇信，践不必日等待划确认瘦便可漠连续网发送柱数据爆，有叶较高案的数弦据链蹈路传滋输效峡率；d.所有茂帧均坐采用CR列C校验衡，对申信息知帧进运行顺涝序编半号，浇可防常止漏嚼收或符重复慨，传忌输可斧靠性文高；HD慨LC从站B主站A响应（B）命令（B）a.点对点工作二种遮配置掠：即群非平供衡配蝴置与浑平衡盖配置链路真上用桌于控阶制目苹的的达站称与为主舅站，葡其它突的受深主站距控制肢的站城称为针从站枝。主还站对盒数据币流进与行组烂织，膊并且接对链驳路上称的差差错实峡施恢吵复。货由主蓄站发哄往从卖站的倡帧称扔为命依令帧拉，而搅从从绩站返弄回主罢站的锡帧称榨为响际应帧乘。b.多点工作主站Ａ从站Ｂ从站Ｃ命令（Ｂ）或（Ｃ）响应Ｂ响应Ｃc.平衡配置复合站Ａ复合站Ｂ响应命令Ｂ命令Ａ响应Ｂ2.数据胖传送龙方式浸：１）设ＮＲ盟Ｍ，民２）附ＡＲ印Ｍ,３）活ＡＢ沙Ｍ１）缺正常初响应际方式沉ＮＲ烧Ｍ（No胳rm预al准r见es帝po胖ns沃e辟mo缴de弊)特点秩：只抱有主塞站才冬能发戚起向肝次站肝的数隙据传测输,而次谷站以肚响应皱帧的谣形式喝回答世主站.２）不异步估响应事方式羡ＡＲ雾Ｍ（As费yn察ch莲ro中no银us搞r盛es浩po赛ns纤e社MD异)杜,特点跃：允贵许次炮站向恨主站舰的数短据传畜输，惨可以鸣主动招向主啊站发盲送响爹应帧哲。３）昼异步北平衡左方式纸ＡＢ爹Ｍ（芽Ａsy捡nc古hr访on圆ou湖s杨ba众la设nc逮ed争M弟D），状特点质：每澡个站蚀都可伴以平乓等的萍发起轿数据疮传输类，不匆需要笛得到窝对方滚复合刑站的输允许.(3箭)H泡DL蛾C帧格薯式在HD屈LC中，夕数据枕和控顾制报森文均穷以帧拜的标胜准格前式传绸送。蹦完整鸽的HD遇LC帧由况标志厉字段(F女)、地套址字忌段(A抽)、控精制字素段(C器)、信如息字犬段(I铅)、帧女校验遭序列昌字段(F嗽CS姥)等组骆成，驳其格告式如座下：①标志届字段(F遗)：标扇志字袋段01岭11学11管10的比舅特模绕式，花用以绢标志晚帧的仓起始俩和前躁一帧韵的终帜止。愁采用后“0比特街插入讨法”香可以母实现戒数据交的透布明传填输。②地址陈字段(A格)：地起址字坦段的避内容游取决亚于所日采用属的操外作方革式。拳在操锤作方碎式中阔，有责主站巾、从创站、胖组合芳站之叛分，崖每一添个从平站和绢组合陕站都眯被分赤配一脏个惟株一的针地址四。命扮令帧阅中的特地址长字段钻携带雅的地斗址是港对方悠站的社地址冈，而麦响应瞒帧中锹的地爬址字颜段所虽携带勒的地耻址是恨本站项的地追址③控制围字段(C慎)：控踩制字竞段用快于构矮成各售种命刃令和专响应翅，以减便对皂链路擦进行驱监视恋和控艰制。奖发送杠方主遣站或棋组合倘站利线用控指制字胀段来尿通知帽被寻裂址的启从站呢或组乌合站落执行魂约定逢的操圆作；钓相反朽，从叙站用称该字窜段作善为对翻命令待的响兵应，浮报告槐已完遗成的浆操作袜或状扑态的叠变化周。④信息纵字段(I糟)：信翠息字恨段可苹以是誓任意闹的二冤进制鸦比特壮串。应比特钱串长畏度未吸做严枣格限崖定，稠其上姑限由FC炕S字段耀或站摧点的湖缓冲犹器容穴量来纪确定蹦，目神前用搬得最脂较多境的是10准00～20浙00比特;而下袖限可牙以为0平,即无获信息谁字段声。但获是，泳监控餐帧(S帧)中规桐定不烘可有探信息因字段符。⑤帧校集验序巷列字境段(F程CS叼)：帧曲校验蜻序列湖字段拜可以炮使用16位CR奥C，对此两个交标志本字段廉之间笋的整孤个帧微的内运容进况行校诸验。FC牺S的生译成多若项式兰由CC武IT腰T辛V.册41建议湖规定陵为X1隐6+授X1晶2+跌X5承+1。(3卖)H吵DL禽C的帧垄类型妄。HD匙LC有信兆息帧(I帧)、监椒控帧(S帧)和无聋编号怒帧(U帧)三种暖不同辨类型铲的帧移，各会类帧溪中控能制字卷段的寄格式风及比饺特定锁义如湾下表迷。控制搏字段殿中的逮第1位或荷第1、第2位表陕示传蹈送帧鸣的类邀型。谢第五顷位是P/失F位，脾即轮谢询/终止(P红ol离l/陷Fi宏na鸦l)位。朱当P/酷F位用后于命钓令帧(由主你站发辫出)时，涌起轮果询的兔作用肿，即扶当该迷位为姐“1”时，钞要求