3.1 物理层
3.1.1 物理层简介
物理层是OSI的第一层,它虽然处于最底层,却是整个开放系统的基础。物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备,为数据传输提供可靠的环境。
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、文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。
物理层的主要功能:
为数据端设备提供传送数据的通路,数据通路可以是一个物理媒体,也可以是多个物理媒体连接而成.一次完整的数据传输,包括激活物理连接,传送数据,终止物理连接.所谓激活,就是不管有多少物理媒体参与,都要在通信的两个数据终端设备间连接起来,形成一条通路.
传输数据.物理层要形成适合数据传输需要的实体,为数据传送服务.一是要保证数据能在其上正确通过,二是要提供足够的带宽(带宽是指每秒钟内能通过的比特(BIT)数),以减少信道上的拥塞.传输数据的方式能满足点到点,一点到多点,串行或并行,半双工或全双工,同步或异步传输的需要.
完成物理层的一些管理工作.
物理层的四个重要特性:
机械特性
电气特性
功能特性
规程特性
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:
ISO 2110,25芯连接器,EIA RS-232-C,EIA RS-366-A
ISO 2593,34芯连接器,V.35宽带MODEM
ISO 4902,37芯和9芯连接器,EIA RS-449
ISO 4903,15芯连接器,X.20、X.21、X.22.
以下简单介绍几种标准接口:
(1)V.35
V.35是通用终端接口的规定,其实V.35是对60-108kHz群带宽线路进行48Kbps同步数据传输的调制解调器的规定,其中一部分内容记述了终端接口的规定。V.35对机械特性即对连接器的形状并未规定。但由于48Dbps-64Kbps的美国Bell规格调制解调器的普及,34引脚的ISO2593被广泛采用。模拟传输用的音频调制解调器的电气条件使用V.28(不平衡电流环互连电路),而宽频带调制解调器则使用平衡电流环电路。
(2)X.21
X.21是对公用数据网中的同步式终端(DTE)与线路终端(DCE)间接口的规定。主要是对两个功能进行了规定:其一是与其他接口一样,对电气特性、连接器形状、相互连接电路的功能特性等的物理层进行了规定;其二是为控制网络交换功能的网控制步骤,定义了网络层的功能。在专用线连接时只使用物理层功能,而在线路交换数据网中,则使用物理层和网络层的两个功能。
(3)X.22
X.22接口是指用户业务类别3~6的DTE/DCE复用接口,X.22建议规定了DTE和复用DCE之间的接口,该接口的操作速率为4800bit/s,并且能复用多条符合X.21建议规定的同步传输的用户信道,用户信道数目受限于网络自用结构所允许的用户信道数目。X.21建议支持的所有业务规定都是可行的。
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EIA RS-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
CCITT V.10/X.26:新的非平衡型电气特性,EIA RS-423-A
CCITT V.11/X.27 :新的平衡型电气特性,EIA RS-422-A
CCITT V.28:非平衡型电气特性,EIA RS-232-C
CCITT X.21/EIA RS-449
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。
4.规程特性
主要定义各条物理线路的工作规程和时序关系
物理层向数据链路层提供的服务:
物理连接的建立、文护与释放
物理连接分为点-点连接与多点连接
数据传输分为全双工、半双工与单工方式
数据传输分为串行传输方式与并行传输方式
串行传输方式的物理数据服务单元是位
并行传输方式的物理数据服务单元是N位,N为并行连接的物理通道数。
数据传送要通过信道传输,信道channel一般是用来表示向某一方向传送信息的媒体。因此,一条通信电路往往包含一条发送信道和一条接收信道。通信方式有三个基本方式即单工通信,半双工通信,全双工通信。
3.1.2 用UDP报文模拟传输
用户数据报协议UDP增加了端口的功能和差错检测功能,发送数据前不需要建立连接,减少了开销和发送数据之前的时延。不使用拥塞控制,也不保证可靠交付,主机不需要文持具有许多参数的、复杂的连接状态表。由于UDP没有拥塞控制,因此网络出现的拥塞不会使源主机的发送速率降低。
Dynamips在模拟思科路由器的过程中,用UDP报文模拟传输是一种非常重要的传输方式。
3.2 数据链路层
3.2.1 数据链路层简介
在发送数据时,数据链路层的任何是将在网络层交下来的IP数据报组装成帧,在两个相邻结点间的链路上传送以帧为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息(如同步信息,地址信息,差错控制,以及流量控制信息等)。控制信息使接收端能够知道一个帧从哪个比特开始和到哪个比特结束。控制信息还使接收端能够检测到所收到的帧中有无差错。如发现有差错,数据链路层就放弃这人出了差错的帧,然后采取下面两种方法之一:或者不作任何其他的处理;或者由数据链路层通知对方重传这一帧,直到正确无误地收到此帧为止。数据链路层有时也常简称为链路层。
在数据链路层主要需要仿真部分:帧中继交换机,以太网交换机。
3.2.2 虚拟帧中继交换机
帧中继是一种高性能的WAN协议,它运行在OSI参考模型的物理层和数据链路层。它是一种数据包交换技术,是X.25的简化版本。它省略了X.25的一些强健功能,如提供窗口技术和数据重发技术,而是依靠高层协议提供纠错功能,这是因为帧中继
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