CH2-b2.2數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

1、12.2 數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)2.2.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念l數(shù)據(jù)：預先約定的、具有某種含義的任何一個數(shù)字、字母或符號以及它們的組合。l數(shù)據(jù)通信：依照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術在兩個功能單元之間傳遞數(shù)據(jù)信息。l數(shù)據(jù)通信可實現(xiàn)計算機與計算機、計算機與終端以及終端與終端之間的數(shù)據(jù)信息傳遞。l通常而言，數(shù)據(jù)通信是計算機與通信相結合而產(chǎn)生的一種通信方式和通信業(yè)務。數(shù)據(jù)通信是一種把計算機技術和通信技術結合起來的新型通信方式。 l數(shù)據(jù)通信包括數(shù)據(jù)的傳輸和數(shù)據(jù)傳輸前后的處理（例如數(shù)據(jù)的集中、交換和控制等）。22.2.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構成數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構成數(shù)據(jù)通信系

2、統(tǒng)是通過數(shù)據(jù)電路將分布在遠地的數(shù)據(jù)終端設備與計算機系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、交換、存儲和處理的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本構成示意圖數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本構成示意圖31、數(shù)據(jù)終端設備、數(shù)據(jù)終端設備l 數(shù)據(jù)終端設備（Data Terminal Equipment，DTE）由數(shù)據(jù)輸入（產(chǎn)生數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源）/輸出設備（接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)宿）和傳輸控制器組成。l DTE在數(shù)據(jù)通信中的作用類似于電話與電報通信中的電話機和電傳機，它把人們的信息變成以數(shù)字代碼表示的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)輸送到遠端的計算機系統(tǒng)，同時，可以接收遠端計算機系統(tǒng)的處理結果數(shù)據(jù)，并將它變?yōu)槿藗兡芾斫獾男畔?。所以，DTE相當于人和機器（計算機）之間的

3、接口。l DTE是一個總稱，根據(jù)實際需要采用不同的設備。例如，在發(fā)送數(shù)據(jù)中，DTE可以用鍵盤輸入器；在接收數(shù)據(jù)中，它可以是屏幕顯示設備（CRT），也可以是激光打印機，等等。當然，具有一定處理功能的個人計算機也可稱為DTE。42、數(shù)據(jù)電路、數(shù)據(jù)電路l 數(shù)據(jù)電路由傳輸信道（傳輸數(shù)據(jù)）及其兩端的數(shù)據(jù)電路終接設備（Data Circuit-Terminating Equipment，DCE）組成。l 數(shù)據(jù)電路位于DTE與計算機系統(tǒng)之間，它的作用是為數(shù)據(jù)通信提供數(shù)字傳輸信道。l 在數(shù)據(jù)電路兩端收發(fā)的是二進制“1”或“0”的數(shù)字數(shù)據(jù)信號。數(shù)據(jù)傳輸電路要保證將DTE的數(shù)據(jù)信號送到計算機系統(tǒng)以及由計算機系統(tǒng)送

4、回DTE。5l 傳輸信道包括通信線路和通信設備。l 通信線路一般采用電纜、光纜、微波線路等；l 通信設備可分為模擬通信設備和數(shù)字通信設備，從而使傳輸信道分為模擬傳輸信道和數(shù)字傳輸信道。l 另外，傳輸信道中還包括通過交換網(wǎng)的連接或是專用線路的固定連接。6lDCE是DTE與傳輸信道的接口設備。發(fā)送方的DCE有兩項功能（接收方的DCE則實現(xiàn)與發(fā)送方相反的功能）：n將來自DTE的數(shù)據(jù)信號進行變換，使之消除原數(shù)據(jù)信號內的直流分量，使信號功率譜與信道頻帶相適應，并采取措施消除數(shù)據(jù)信號序列中長串“1”或長串“0”碼，因為數(shù)據(jù)信號序列中的長串“1”和長串“0”碼不利于提取定時信號而可能導致收發(fā)雙方的失步；n當

5、傳輸信道為模擬信道時，使來自DTE的基帶數(shù)據(jù)信號調制為載頻信號，實現(xiàn)頻譜搬移。l調制解調器（Modem）是模擬信道最常見的DCE，它是調制器和解調器的結合。l當數(shù)據(jù)信號在數(shù)字信道上傳輸時，DCE變?yōu)閿?shù)據(jù)服務單元（Data Service Unit，DSU）。l如果數(shù)據(jù)信號直接在電纜中傳輸（即基帶傳輸），這時DCE只需要實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的變換功能。73、中央計算機系統(tǒng)、中央計算機系統(tǒng)l中央計算機系統(tǒng)由通信控制器、主機及外圍設備組成。具有處理從數(shù)據(jù)終端設備輸入的數(shù)據(jù)信息并將處理結果向相應的數(shù)據(jù)終端設備輸出的功能。l通信控制器是數(shù)據(jù)電路和計算機系統(tǒng)的接口，控制與遠程數(shù)據(jù)終端設備連接的全部通信信道，接收遠

6、端DTE發(fā)來的數(shù)據(jù)信號，并向遠端DTE發(fā)送數(shù)據(jù)信號。通信控制器的主要功能：n對遠程DTE一側來說，是差錯控制、終端的接續(xù)控制、確認控制、傳輸順序控制和切斷等控制；n對計算機系統(tǒng)一側來說，其功能是將線路上傳來的串行比特信號變成并行比特信號，或將計算機輸出的并行比特信號變成串行比特信號。n在遠程DTE一側有時也有類似的通信控制功能，但一般作為一塊通信控制板合并在DTE之中。l主機又稱中央處理機，由中央處理單元（CPU）、主存儲器、輸入/輸出設備以及其它外圍設備組成。其主要功能是進行數(shù)據(jù)處理。 8l 數(shù)據(jù)鏈路是由控制裝置和數(shù)據(jù)電路組成。l 控制裝置包括DTE中的傳輸控制器和中央計算機系統(tǒng)中的通信控制

7、器?？刂蒲b置是按照雙方事先約定的規(guī)程進行控制的。l 一般來說，只有在建立起數(shù)據(jù)鏈路之后，通信雙方才能真正有效地進行數(shù)據(jù)通信。92.2.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要技術指標數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要技術指標l 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)技術指標主要從數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|量和數(shù)量來體現(xiàn)。l 質量指信息傳輸?shù)目煽啃?，一般用誤碼率來衡量。l 數(shù)量指標包括兩方面：n信道的傳輸能力用信道容量來衡量；n信道上傳輸信息的速度相應的指標是數(shù)據(jù)傳輸速率。10（一）數(shù)據(jù)傳輸速率（一）數(shù)據(jù)傳輸速率l 數(shù)據(jù)傳輸速率有兩種度量單位：“波特率”和“比特率”。（1）波特率l 波特率又稱為波形速率或碼元速率。指數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，線路上每秒傳送的波形個數(shù)。其單位是“

8、波特”。l 設一個波形的持續(xù)周期為T，則波特率B可以由下式給出：B = 1/T（波特）11（一）數(shù)據(jù)傳輸速率（一）數(shù)據(jù)傳輸速率（2）比特率l 比特率又稱為信息速率，反映一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)每秒所傳輸?shù)亩M制位數(shù)，單位是每秒比特（位），以bit/s或bps 表示。信息速率直接與波形速率和一個波形所攜帶的信息量有關，因此比特率S可以按下式計算： (bps)l 不難得知，當n2時，數(shù)值上SB。但在多進制時，S與B不相同。比如八進制中n8，如果B1200波特，則信號傳輸速率S1200* 3600bps。nBS2log8log212（二）誤碼率（二）誤碼率l 誤碼率是衡量通信系統(tǒng)線路質量的一個重要參數(shù)。l

9、其定義為：二進制符號在傳輸系統(tǒng)中被傳錯的概率，近似等于被傳錯的二進制符號數(shù)與所傳二進制符號總數(shù)的比值，即：l 在計算機網(wǎng)絡通信系統(tǒng)中，一般要求誤碼率低于10-9。傳輸?shù)目偙忍財?shù)接收的錯誤比特數(shù)誤碼率eP13（三）信道容量（三）信道容量l 信道容量指信道能傳輸信息的最大能力，用單位時間內最大可傳送的比特數(shù)表示。l 模擬信道是一種連續(xù)信道，其信道容量可以根據(jù)香農(nóng)（Shannon）公式計算。l 香農(nóng)公式指出：如果輸入信道的加性高斯白噪聲功率為N（W），信道的帶寬為B（Hz），信號功率為S（W），則理論上該信道單位時間內可能傳輸信息量的極限數(shù)值（即信道容量）為： （bit/s）)1 (log2NSBC

10、14（三）信道容量（三）信道容量l 數(shù)字信道是一種離散信道，對于對稱、平穩(wěn)、無記憶二進制信道而言，如果正確傳輸?shù)母怕蕿閜，錯誤傳輸?shù)母怕蕿閝（p+q=1），符號速率為r波特，則信道容量為： )/(loglog1 )/()(22sbitqqppryxHxHrC152.3 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲數(shù)據(jù)通信網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲2.3.1 環(huán)型拓撲環(huán)型拓撲l環(huán)型網(wǎng)絡將所有的節(jié)點連接形成一個閉合環(huán)路，任一節(jié)點送出的信號沿環(huán)單向傳輸，當網(wǎng)絡上的節(jié)點收到信號后，會對其做判斷，若本身即是目的地節(jié)點，則接收此信號；若不是，則繼續(xù)將信號往下一個節(jié)點傳送。l環(huán)型網(wǎng)絡中的每個節(jié)點有類似于中繼器的功能，可將接收到的信息恢復其原有的強度

11、后，再往下一節(jié)點傳送，因此，信息在傳送過程中，不會有衰減的現(xiàn)象。l環(huán)型網(wǎng)絡應用的例子有：IEEE802.5的令牌環(huán)及光纖環(huán)網(wǎng)。16環(huán)型拓撲結構示意圖 17環(huán)型網(wǎng)絡的優(yōu)點：環(huán)型網(wǎng)絡的優(yōu)點：（1）結構簡單，傳輸延遲確定；（2）傳輸方向為單一方向，簡化了信號傳輸路徑，這樣在高負載時，還可維持高速度和寬頻帶的傳輸效率。環(huán)型網(wǎng)絡的缺點：環(huán)型網(wǎng)絡的缺點：（1）只要任一節(jié)點故障，整個網(wǎng)絡就會癱瘓。針對這一缺點，在某些應用場所，可增加備用環(huán)路來提高系統(tǒng)的可靠性；（2）如果要新添加或移動節(jié)點，都需要首先停止整個網(wǎng)絡的工作，將網(wǎng)絡切斷，然后插入新的節(jié)點或移動節(jié)點，這樣會增加架設成本。182.3.2 星型拓撲星型拓

12、撲l 星型網(wǎng)絡將所有的工作站節(jié)點均連接至中央控制器（一般為服務器加上集線器HUB、交換機、路由器等），各節(jié)點呈星型分布，每個節(jié)點都通過單獨的通信線路與中心節(jié)點相連。l 整個網(wǎng)絡由中央控制器來管理控制，任何一對節(jié)點之間的通信必須通過中央控制器的交換才能實現(xiàn)。l 星型網(wǎng)絡應用的例子有：PBX、IEEE 802.3以太網(wǎng)局域網(wǎng)。這類網(wǎng)絡多采用雙絞線作為傳輸介質。19星型拓撲結構示意圖20星型網(wǎng)絡主要的優(yōu)點：星型網(wǎng)絡主要的優(yōu)點：（1）結構簡單，容易實現(xiàn)；（2）擴展性好，移動方便：增加新的節(jié)點時，只需要從集線器或交換機等集中設備處新增一條連接線即可。同時，在一個節(jié)點出現(xiàn)故障后，也可很方便的移除故障節(jié)點，

13、易于維護；（3）保密安全性較高。星型網(wǎng)絡主要的缺點：星型網(wǎng)絡主要的缺點：（1）可靠性較低，因為一旦中央控制器故障，整個網(wǎng)絡通信便會完全癱瘓。（2）其中央控制器往往相當復雜。尤其對于一個大型系統(tǒng)而言，該缺點尤其突出。212.3.3 總線拓撲總線拓撲l 總線型網(wǎng)絡是利用總線作為所有節(jié)點的共同信道，其傳輸信息的方向為雙向，當要新增節(jié)點時，只要將節(jié)點接到最近的總線上即可。l 總線的端點必須連接終端組件，以避免網(wǎng)絡上回傳末端產(chǎn)生的無用回音信號。l 總線型網(wǎng)絡的應用實例有：IEEE802.4的令牌總線網(wǎng)、ARCNET網(wǎng)。22總線型拓撲結構示意圖23總線型網(wǎng)絡優(yōu)點：總線型網(wǎng)絡優(yōu)點：（1）新增節(jié)點容易；（2）

14、任一節(jié)點故障，不會影響到整個網(wǎng)絡的運行?？偩€型網(wǎng)絡缺點：總線型網(wǎng)絡缺點：（1）同一時刻只允許一次通信，其它用戶必須等待該通信完成后，才可使用通信線路；（2）保密性差。242.3.4 樹型拓撲樹型拓撲l 樹型網(wǎng)絡可以看成是星型網(wǎng)絡的擴充。樹型網(wǎng)絡適用于匯集信息的應用場合。l 節(jié)點按層次進行連接，信息交換主要在上下節(jié)點之間進行，同層節(jié)點之間一般不進行數(shù)據(jù)交換或交換數(shù)據(jù)量很小。25樹型拓撲結構示意圖 262.4 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)交換技術數(shù)據(jù)通信網(wǎng)交換技術l 交換技術就是按照某種方式動態(tài)分配傳輸線路資源所采用的技術。l 多用戶之間進行數(shù)據(jù)通信時，為避免構成全網(wǎng)狀的網(wǎng)絡結構，一般將各用戶終端通過一個具有交換功

15、能的網(wǎng)絡連接起來，使任何接入該網(wǎng)絡的用戶終端之前的數(shù)據(jù)通信均可通過網(wǎng)絡適當?shù)慕粨Q操作來實現(xiàn)。l 常用的交換技術有三種：電路交換、報文交換和分組交換（包交換）。272.4.1 電路交換電路交換l 電路交換技術是面向連接的一種交換技術，即必須經(jīng)過“建立連接數(shù)據(jù)傳輸釋放連接”三個步驟的連網(wǎng)方式。l 在用戶雙方進行通信之前，需要預先為通信雙方分配一條具有固定帶寬的實際的通信電路，通信雙方在通信過程中將自始至終占用所分配的資源，直到通信結束后拆除該通信電路。l 在電路的建立和釋放過程中都需要利用相關的信令協(xié)議。l 一般來說，公眾電話網(wǎng)（PSTN網(wǎng)）和移動網(wǎng)（GSM網(wǎng)和CDMA網(wǎng)）采用的都是電路交換技術。

16、 GSM-R就是采用電路交換技術。28電路交換方式的原理示意圖29l 電路交換的三個步驟：電路交換的三個步驟：（1）建立連接：n源節(jié)點發(fā)出呼叫請求，完成交換網(wǎng)中對所需節(jié)點逐個接續(xù)的過程，建立一條由源節(jié)點到目的節(jié)點的傳輸通道。（2）數(shù)據(jù)傳輸：n此時專用的物理傳輸通道已建立完畢，通信雙方可雙向交換數(shù)據(jù)。（3）釋放連接：n由源節(jié)點或目標節(jié)點提出終止通信，發(fā)送釋放請求，各節(jié)點依次將建立的物理連接釋放。l 電路交換必定是面向連接的。電路交換必定是面向連接的。30電路交換優(yōu)點：電路交換優(yōu)點：（1）實時性強（2）時延?。?）交換設備成本較低 電路交換缺點：電路交換缺點：網(wǎng)絡的帶寬利用率不高，一旦電路被建立，

17、不管通信雙方是否處于通話狀態(tài)，分配的電路都一直被占用。 312.4.2 報文交換報文交換l 報文交換不要求在兩個通信節(jié)點之間建立專用的通信電路，而是采用存儲轉發(fā)方式進行通信，以報文為傳送單元。 l 報文交換網(wǎng)中的用戶進行通信時，發(fā)送節(jié)點把要發(fā)送的所有信息組織成一個數(shù)據(jù)包，稱之為報文。報文是邏輯上完整的信息段，由傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和報頭組成，報頭中含有源地址和目標地址。l 節(jié)點根據(jù)報頭中的目標地址進行路徑選擇，使完整的報文在網(wǎng)絡中按節(jié)點依次向前傳送。每一個節(jié)點接收整個報文，并檢查目標節(jié)點地址，然后根據(jù)網(wǎng)絡中的通信狀況在適當?shù)臅r候轉發(fā)到下一個節(jié)點。l 經(jīng)過多次的“存儲-轉發(fā)”，最后到達目標節(jié)點，因而這樣的

18、交換方式又稱為“存儲-轉發(fā)”方式。l 由于需要緩存收到的長報文，因此交換節(jié)點需要有足夠大的存儲空間。32報文交換方式的原理示意圖33l 與電路交換相比，報文交換的優(yōu)點是不建立專用的通信電路，線路空閑時可用于傳送其它通信對象的報文，因此線路利用率較高。l 但交換節(jié)點需要對收到的各路報文進行緩存和排隊，然后查找各自的下一節(jié)點，依次進行轉發(fā)，因此會因為節(jié)點報文的排隊等待而造成傳輸延遲。l 在實際應用中，報文交換主要用于傳輸報文較短、實時性要求較低的通信業(yè)務，如公用電報網(wǎng)、電子郵件系統(tǒng)（E-mail）等適合采用報文交換方式。342.4.3 分組交換分組交換l 分組交換屬于“存儲-轉發(fā)”和面向無連接的交

19、換方式，以更短、標準的“分組”為單位進行交換和傳輸。l 分組交換將需要傳送的數(shù)據(jù)按照一定的長度分割成許多小段數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)之前增加相應的用于對數(shù)據(jù)進行選路和校驗等功能的頭部字段，作為數(shù)據(jù)傳送的基本單元，即分組。然后采用類似于報文交換的存儲轉發(fā)機制，在各網(wǎng)絡節(jié)點中依次傳送分組。l 每個節(jié)點首先將前一節(jié)點送來的分組收下并保存在緩沖區(qū)中，然后根據(jù)分組頭部中的地址信息選擇適當?shù)逆溌穼⑵浒l(fā)送至下一個節(jié)點，這樣在通信過程中可以根據(jù)用戶的要求和網(wǎng)絡的能力來動態(tài)分配帶寬。l 最后，目的節(jié)點把收到的所有分組進行組合，生成報文。35分組交換方式的原理示意圖36l 分組交換比電路交換的電路利用率高，比報文交換的數(shù)據(jù)

20、傳送效率高。l 分組交換分為數(shù)據(jù)報和虛電路兩種方式。n數(shù)據(jù)報方式中，每個分組均帶有全稱網(wǎng)絡地址（源地址、目標地址），可走不同的路徑，例如：IP網(wǎng)絡。n虛電路方式是電路交換和分組交換的結合，分建立虛電路、沿建立的虛電路傳輸數(shù)據(jù)、拆除虛電路三個階段。372.4.4 三種交換技術的總結三種交換技術的總結l 電路交換方式對于語音通信是最優(yōu)的一種交換方式。另外，若要傳送的數(shù)據(jù)量很大，且其傳送時間遠大于呼叫時間，則采用電路交換較為合適。l 但由于數(shù)據(jù)通信具有很強的突發(fā)性，其峰值比特率和平均比特率相差較大，同時，數(shù)據(jù)通信對實時性要求較低，但需要保證無差錯傳輸。因此，電路交換具有較大的局限性。l 數(shù)據(jù)通信最適

21、合的交換方式是分組交換。而且，當端到端的數(shù)據(jù)通路有很多段的鏈路組成時，采用分組交換傳送數(shù)據(jù)較為合適。從提高整個網(wǎng)絡的信道利用率上看，報文交換和分組交換優(yōu)于電路交換。l 其中分組交換比報文交換的時延小，尤其適合于計算機之間的突發(fā)式的數(shù)據(jù)通信。在高帶寬的通信中更為經(jīng)濟、合理、可靠，是目前公認較好的一種交換技術。382.5 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的網(wǎng)絡體系結構數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的網(wǎng)絡體系結構2.5.1 網(wǎng)絡體系結構的基本概念網(wǎng)絡體系結構的基本概念l 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是由許多具有信息交換和處理功能的節(jié)點互聯(lián)而成的，要求每個節(jié)點必須遵守為實現(xiàn)網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換而建立的有關數(shù)據(jù)格式及時序等規(guī)則、約定或標準，這些規(guī)則、約定或標準稱為網(wǎng)絡協(xié)

22、議。網(wǎng)絡協(xié)議是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)不可缺少的組成部分。l 為了減少協(xié)議設計的復雜性，最好的組織方式是層次結構模型。大多數(shù)網(wǎng)絡都按層或級的方式來組織，每一層都建立在它的下層之上。不同的網(wǎng)絡，其層的數(shù)量、各層的內容和功能都不盡相同。然而，各層的協(xié)議相互獨立。l 由每一層實現(xiàn)一種相對獨立的功能，可將一個難以處理的復雜問題分解為若干個較容易處理的較小的問題。這就是網(wǎng)絡體系結構所要解決的問題。l 網(wǎng)絡體系結構是一種形式化的邏輯結構，定義了網(wǎng)絡設備和軟件如何相互作用和運行。它詳細說明了通信協(xié)議、消息格式和互操作所需要的標準。在特定的體系結構內創(chuàng)建的新硬件或軟件產(chǎn)品通常與在相同體系結構中創(chuàng)建的其它產(chǎn)品兼容。網(wǎng)絡體系結

23、構由標準化組織和生產(chǎn)廠商設計。l 這樣做的好處是：各層之間是獨立的；靈活性強；結構上可分割；易于實現(xiàn)和推廣；能促進標準化工作。392.5.2 國際標準化組織（國際標準化組織（ISO）/開放系統(tǒng)互連（開放系統(tǒng)互連（OSI ）網(wǎng)絡體系結構網(wǎng)絡體系結構OSI參考模型圖40表2-1 OSI參考模型中的七個層次層號層的中文名稱層的英文名稱層的英文縮寫7應用層Application LayerA6表示層Presentation LayerP5會話層Session LayerS4運輸層Transport LayerT3網(wǎng)絡層Network LayerN2數(shù)據(jù)鏈路層Data Link LayerDL1物理層P

24、hysical LayerPHOSI參考模型中的七個層次參考模型中的七個層次41物理層物理層l 物理層處于OSI模型的最低層。物理層的主要功能是利用物理傳輸媒介為它的上一層（數(shù)據(jù)鏈路層）提供物理連接，以便透明地傳送比特流。 在物理層上所傳數(shù)據(jù)的單位是比特流。l 物理層要解決的是比特流在通信信道的傳輸問題?！巴该鳌边@一術語表示某一個實際存在的事物看起來好像不存在一樣?！巴该鞯貍魉捅忍亓鳌北硎窘?jīng)過實際線路的傳送后，比特流沒有發(fā)生變化，即這個實際電路對比特流來說是透明的?；蛘哒f，對于比特流來說，這個實際線路好像是看不見的。l 設計這一層時，主要考慮的是有關機械方面及電氣方面的功能和規(guī)程。它應保證當發(fā)

25、送方發(fā)“1”碼時，接收方也應收到“1”碼，而不是“0”碼。還要考慮多少伏特的電壓代表“1”碼，多少伏特的電壓代表“0”碼等。同時，還要確定網(wǎng)絡的有關設備的連接需要多少引腳，每一引腳用作什么用途等問題。42數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層l 數(shù)據(jù)鏈路層的功能是提供建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路連接的有關功能和規(guī)程。l 在物理層提供比特流傳輸服務的基礎上，數(shù)據(jù)鏈路層負責建立數(shù)據(jù)鏈路連接，傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)。l 每一幀中包括一定數(shù)量的數(shù)據(jù)信息和一些必要的控制信息。這一層通過差錯控制、流量控制等方法，使可能有差錯的物理線路變成無差錯的數(shù)據(jù)鏈路，即從網(wǎng)絡層向下看到的好像是一條無差錯的鏈路。 43網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層l 網(wǎng)絡層是

26、OSI參考模型七層中最為復雜的一層。在網(wǎng)絡層，數(shù)據(jù)的傳送單位是分組（或稱為包）。l 在計算機通信網(wǎng)中進行通信的兩個系統(tǒng)之間可能要經(jīng)過多個節(jié)點和鏈路，也可能還要經(jīng)過若干個通信子網(wǎng)。網(wǎng)絡層的功能是通過路由選擇，使通信系統(tǒng)中的發(fā)送端的傳輸層傳下來的分組能夠準確無誤地找到接收端，并交付給其傳輸層。l 當一個通信子網(wǎng)中到達某個節(jié)點的分組過多時，網(wǎng)絡層要具有擁塞控制功能，以防止產(chǎn)生網(wǎng)絡擁塞以至癱瘓的現(xiàn)象發(fā)生。l 網(wǎng)絡層還有一項任務，就是向網(wǎng)絡工作人員提供每個用戶通過網(wǎng)絡發(fā)出的信息分組數(shù)，或者字符數(shù)，或者比特數(shù)，以此作為收費的依據(jù)。l 對于一個通信子網(wǎng)，它只包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層這樣的最低三層。44

27、運輸層運輸層l 運輸層是網(wǎng)絡體系結構中最為關鍵的一層，也稱為傳輸層或者傳送層等。l 運輸層的功能是向高層屏蔽下層數(shù)據(jù)通信的細節(jié)，透明地傳送報文，達到為用戶提供可靠的端到端的服務的目的。l 在傳輸層，數(shù)據(jù)的傳送單位是報文。當報文較長時，先要把它分割成若干個分組，然后再交給網(wǎng)絡層進行傳輸。l 傳輸層要通過通信子網(wǎng)的特性，最佳地利用網(wǎng)絡資源，并以最可靠、最經(jīng)濟的方式為上一層建立運輸連接，即為上一層提供一個可靠的端到端的服務。l 傳輸層只存在于端系統(tǒng)中（即主機中），所以有時這一層又稱為主機-主機層。45會話層會話層l 會話層也可稱為會晤層或對話層。此層及以上各層中，數(shù)據(jù)的傳送單位一般都稱為報文。l 會

28、話層可視為進入網(wǎng)絡的接口。在用戶之間建立一個連接，可視為一次會話。通過一次會話，可以使兩個系統(tǒng)之間傳送文件。l 會話層的功能就是在兩個互相通信的應用進程之間，建立、組織和同步其會話，并管理數(shù)據(jù)的交換。l 會話層的另一功能是對會話連接進行管理和控制。46表示層表示層l 表示層的主要功能是對兩個通信系統(tǒng)中所交換信息的表示方式進行處理，其中包括數(shù)據(jù)格式交換、數(shù)據(jù)加密與解密、數(shù)據(jù)壓縮與恢復等功能。l 表示層的配置是獨立的，它將欲交換的數(shù)據(jù)從適合于某一用戶的抽象語法，變換為適合于OSI系統(tǒng)內部使用的傳送語法。l 正是由于表示層提供的服務，才使得各應用進程間可以相互通信。47應用層應用層l 應用層向終端用

29、戶提供直接服務。應用層的功能是確定應用進程之間通信的性質，以滿足用戶的需要。同時應用層還要負責用戶信息的語義表示，并在兩個通信用戶之間進行語義匹配。l 開放系統(tǒng)互聯(lián)管理的主要內容是在各應用進程中進行數(shù)據(jù)傳輸所需連接的建立、維持、釋放和數(shù)據(jù)記錄等功能?？梢哉J為在OSI的七層模型中，所有其它各層的目的只是為了支持應用層。l OSI的七層中低三層（一至三層）是面向網(wǎng)絡通信的，高三層（五至七層）是完全面向信息處理的，而第四層是負責數(shù)據(jù)通信的最高層，介于面向通信的低三層與面向信息處理的高三層之間，起連接作用。48l OSI參考模型作為一個通用參考模型，需要考慮如何解決各方面可能遇到的問題，需要具備豐富的功能。l 實際使用的通信網(wǎng)絡，要構成開放互聯(lián)系統(tǒng)，應該如何制定和選擇通信模型，七層OSI參考模型是否適應通信環(huán)境，這是應該考慮的重要問題。l 例如：對于工業(yè)控制網(wǎng)絡，u如果按照七層OSI參考模型，由于層間操作與轉換的復雜性，網(wǎng)絡接口的造價與時間開銷顯得過高。u因此，為滿足實時性要求，也為了實現(xiàn)工業(yè)網(wǎng)絡的低成本，現(xiàn)場總線采用的通信模型大都在ISO模型的基礎上進行了不同程度的簡化。492.6 網(wǎng)絡互聯(lián)與網(wǎng)絡互聯(lián)設備網(wǎng)絡互聯(lián)與網(wǎng)絡互聯(lián)設備2.6.1 網(wǎng)絡互聯(lián)的基本概念網(wǎng)絡互聯(lián)的基本概念l 網(wǎng)絡互聯(lián)是指將分