《数据通信接》PPT课件.ppt

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1、第 2章 数 据 通 信 接 口 与 协 议 2 主 要 内 容u2.1 接 口u2.2 协 议 与 标 准u2.3 OSI体 系 结 构 3 学 习 目 标u了 解 计 算 机 的 各 类 数 据 通 信 接 口u了 解 与 通 信 相 关 的 主 要 标 准 化 组 织u了 解 协 议 的 分 层 结 构 和 层 间 关 系u了 解 PDU及 其 封 装 和 开 销 的 概 念u掌 握 协 议 及 其 三 要 素 、 标 准 的 概 念和 OSI参 考 模 型 的 体 系 结 构u了 解 OSI参 考 模 型 各 层 主 要 功 能 等 4 2.1 接 口 数 据 通 信 接 口 （ 连

2、接计 算 机 与 外 部 设 备 ） 硬 件 接 口通 信 软 件 接 口实 现 计 算 机 或网 络 设 备 间 通信 网 络 接 口 5 2.1.1 硬 件 接 口定 义 ： 连 接 两 个 设 备 （ 计 算 机 ） 的 媒 介 和 接 头具 体 来 说 ， 需 要 定 义 ：q 机 械 属 性 （ 如 尺 寸 大 小 、 针 脚 排 列 和 电 缆 类 型 等）q 电 气 特 性 （ 如 电 压 高 低 、 电 流 大 小 等 ）q 功 能 属 性 （ 如 针 脚 的 功 能 、 交 互 过 程 等 ） 6 常 用 硬 件 接 口1、 COM接 口q COM接 口 又 叫 串 口 ，

3、是 计 算 机 主 要 的 外 部 接 口 之 一 ,现 在 的 PC 一 般 有 两 个 串 行 口 COM 1 和 COM 2 ,通 常 COM 1 使 用 的 是 9 针 D 形 连 接 器 ， 也 称 之 为 RS-232而 COM 2 使 用 的 是 老 式 的 DB25 针 连 接 器 ,也 称 之 为RS-422接 口 ， 这 种 接 口 目 前 已 经 很 少 使 用 。 7 常 用 硬 件 接 口1、 COM接 口q COM接 口 又 叫 串 口 ， 是 计 算 机 主 要 的 外 部 接 口 之 一常 用 的 9针 串 口 ： 8 串 口 数 据 传 输 速 率 ：q 标

4、准 型 串 口 ： 115Kbpsq 增 强 型 串 口 （ 如 ESP、 SuperESP等 ） ： 460Kbps串 口 通 信 的 应 用 ：q 以 前 ： 串 口 鼠 标 、 MODEM、 手 写 板 等 （ 现 基 本上 被 USB 口 取 代 ）q 现 在 ： 在 工 业 网 络 ， 特 别 是 设 备 控 制 方 面 有 较多 应 用 9 2、 USB接 口q 连 接 电 脑 与 移 动 存 储 设 备 （ 如 U盘 等 ） 及 鼠 标 、 键 盘 等外 部 设 备 的 接 口q 是 计 算 机 上 使 用 最 广 泛 的 外 设 接 口USB接 口 ： 10USB1.1标 准

5、接 口 传 输 速 率 为 12Mbps USB2.0有 高 速 、 全 速 和 低 速 三 种 工 作 速 度 ， 高 速 是 480Mbit/s， 全 速 是 12Mbit/s，低 速 是 1.5Mbit/s。 11 3、 LAN接 口q 又 叫 以 太 网 接 口 ， 负 责 计 算 机 和 局 域 网 的 连 接8针 的 RJ-45接 口 ： 12 4、 PS/2接 口q 俗 称 “ 小 口 ” ， 是 键 盘 和 鼠 标 的 专 用 接 口 ， 是 一 种 6针 的 圆 形 接口q 传 输 速 率 比 COM稍 快 ， 是 ATX主 板 的 标 准 接 口 ， 不 支 持 热 插 拔

6、q PS/2的 鼠 标 键 盘 接 口 不 能 互 换 13 5、 VGA接 口 （ Video Graphics Array） ， 也 叫 D-SUB接 口 。 q 显 示 器 专 用 接 口 14 6、 LPT接 口q 又 称 并 口 ， 常 用 来 连 接 打 印 机 、 扫 描 仪 等 ， 是 相 当 重 要 的 外 部 接 口 15 想 一 想u计 算 机 技 术 的 发 展 非 常 快 ， 现 在 计 算 机 上 有 很 多 新 的接 口 ， 你 能 说 出 其 中 几 个 吗 ？ 它 们 用 在 什 么 地 方 ？ 16 17 2.1.2 软 件 接 口q 硬 件 接 口 在 数

7、 据 传 输 中 会 发 生 很 多 问 题 （ 如 坏 包、 丢 包 、 重 复 包 、 包 序 错 误 等 ） ， 需 要 交 换 控 制信 息 来 解 决 上 述 问 题q 控 制 信 息 的 交 换 还 可 以 提 供 寻 址 功 能传 递 控 制 信 息 的 方 法 ：1、 在 硬 件 接 口 中 增 加 针 脚 2、 将 控 制 信 息 和 数 据 一 起传 输 18 控 制 信 息 和 数 据 一 起 传 输 时 ， 为 了 区 分 它 们 ， 设 计 了 专 门 的 通 信 软 件 19 软 件 接 口 的 定 义 ： 软 件 间 交 换 的 数 据 和 控 制 信息 的 格

8、式 和 意 义 、 处 理 过 程 和 时 序 等通 信 软 件 中 包 含 三 种 软 件 接 口 ：q 与 所 在 计 算 机 中 应 用 程 序 的 接 口q 与 所 在 计 算 机 中 硬 件 接 口 间 的 接 口q 与 通 信 对 方 计 算 机 中 通 信 软 件 的 接 口 20 2.2 协 议 与 标 准2.2.1 协 议 及 其 三 要 素q 协 议 ： 通 信 双 方 必 须 共 同 遵 从 的 一 组 约 定例 ： 通 信 语 言 的 约 定 21 网 络 协 议 的 三 要 素 ：（ 1） 语 法 （ syntax） ， 就 是 控 制 信 息 和 数 据 的 结构

9、和 格 式 ， 表 示 信 号 的 电 平 等（ 2） 语 义 （ semantics） ， 就 是 信 息 的 含 义 ，包 括 控 制 信 息 和 差 错 控 制 等（ 3） 时 序 （ timing） ， 包 括 对 事 件 实 现 顺 序 的详 细 说 明 和 数 据 传 输 速 率 等 22 例 ： 语 法 、 语 义 和 时 序 23 2.2.2 标 准 与 标 准 化 组 织标 准 ： 多 个 设 备 相 互 通 信 需 要 的 一 种 所 有 设 备 都 共 同 遵 循的 语 言标 准 的 制 定 ：（ 1） 由 国 际 标 准 组 织 或 各 国 家 的 标 准 组 织 制

10、定（ 2） 部 分 大 的 厂 商 自 己 制 订 （ 事 实 上 的 标 准 （ De facto标 准 ） ） 24 通 信 领 域 的 主 要 国 际 标 准 联 盟 ：q 国 际 电 信 联 盟（ International Telecommunication Union， ITU）q 因 特 网 工 程 任 务 组（ Internet Engineering Task Force， IETF） q 欧 洲 电 信 标 准 化 协 会 （ European Telecommunications Standards Institute， ETSI）q 第 三 代 移 动 通 信 标 准

11、化 的 伙 伴 项 目 （ The 3rd Generation Partnership Project， 3GPP和 The Third Generation Partnership Project 2， 3GPP2） SS7,Q.931TCP/IP,SIPWCDMA/CDMA2000 25 q 国 际 标 准 化 组 织（ International Organization for Standardization， ISO）q 国 际 电 工 委 员 会（ International Engineering Consortium， IEC）q 万 维 网 联 盟 （ World Wide

12、 Web Consortium， W3C）q 电 子 电 气 工 程 师 学 会（ Institute of Electrical and Electronics Engineers， IEEE）ISO9000,OSIHTML/XML负 责 电 工 /电 子 领域 标 准 化 工 作 IEEE802 26 q 光 互 联 网 论 坛 （ Optical Internetworking Form， OIF ）q 电 气 工 业 联 盟 （ Electrical Industries Alliance， 简 称 EIA）EIA232/EIA568 27 2.3 OSI体 系 结 构2.3.1 协

13、议 族 与 协 议 分 层 结 构q 协 议 设 计 者 倾 向 于 设 计 一 起 工 作 的 一 组 协 议 ， 称 为 协 议 族q 在 协 议 族 中 协 议 按 层 划 分 ， 每 层 分 别 解 决 不 同 的 子 问 题两 个 主 体 通 过 一 个 三 层 的 分 层 协 议 通 信 的 结 构 ： 28 分 层 结 构 中 层 与 层 之 间 的 两 种 关 系 ：（ 1） 上 下 层 间 的 服 务 与 被 服 务 关 系（ 2） 两 个 通 信 主 体 同 层 间 的 虚 拟 链 路 关 系 29 2.3.2 OSI参 考 模 型为 了 规 范 协 议 族 的 体 系 结

14、 构 ， ISO/IEC（ 国 际 标 准 化 组 织 和 国 际 电 工委 员 会 ） 提 出 了 ISO/IEC 7498， 亦 称 为 X.200建 议 ， 这 就 是 著 名 的 开 放系 统 互 连 参 考 模 型 （ Open System Interconnect Reference Model， 简 称 OSI 参 考 模 型 ） 30 异 质 系 统 互 联 的 七 层 框 架1. 物 理 层 （ Physical Layer） ： 实 现 实 体 间 的 信 息 的 按 位 传 输 。定 义 电 压 、 接 口 、 线 缆 标 准 、 传 输 距 离 等 。完 成 物 理

15、连 接 的 建 立 维 护 释 放 以 及 数 据 的 传 输 服 务 。 31 2. 数 据 链 路 层 （ DataLink Layer） ： 实 现 实 体 间 数 据 的 可 靠 传 送 将 传 输 数 据 增 加 的 同 步 信 息 、 校 验 信 息 及 地 址 信 息 封 装 成 数 据 帧 （ 位 组 ） 。 差 错 检 测 与 控 制 。 数 据 流 量 控 制 。 32 自 动 请 求 重 发 （ ARQ） 接 收 方 利 用 检 错 码 检 测 出 差 错 ， 设 法 通 过 反 馈 信 道通 知 发 送 方 重 发 数 据 信 息 的 方 法 。完全重传确认数据包A 错

16、 误 数据 包 A数 据包 A 数 据包 A数 据包 A丢弃要求重传数 据 包 B发送接收效率低时延长 差 错 检 测 与 控 制 33 前 向 纠 错 （ FEC）接 收 方 自 动 检 测 出 差 错 ， 确 诊 定 位 ， 并 自 动 纠 正 错 误 。 信 源 纠 错 码编 码 器 发 送 机 信 道 发 送 机 纠 错 码译 码 器 信 宿噪 声 源 34 3. 网 络 层 （ Network Layer） ： 提 供 路 由 ， 也 就 是 为 信 息 包 在 网 络 中 的 传 送 选 择一 条 最 佳 路 径 。 35 4. 传 输 层 （ Transport Layer） ：

17、通 过 实 体 间 建 立 端 对 端 的 连 接 ， 从 而 实 现 数 据 的 可靠 传 输 。 36 5. 会 话 层 （ Session Layer） ： 用 于 建 立 、 管 理 和 终 止 两 个 应 用 系 统 间 的 对 话 。 37 u6. 表 示 层 （ Presentation Layer） ： 提 供 格 式 化 的 表 示 和 转 换 数 据 服 务 。 38 u7. 应 用 层 （ Application Layer） ： 为 用 户 应 用 软 件 提 供 使 用 网 络 协 议 软 件 的 接 口 . 39 数 据应 用 层 头 部 数 据表 示 层 头 部

18、数 据会 话 层 头 部 数 据传 输 层 头 部 数 据网 络 层 头 部0101101010110001数 据数 据 链 路 层 头 部应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数 据 链 路 层物 理 层 应 用 层表 示 层会 话 层传 输 层网 络 层数 据 链 路 层物 理 层 数 据 封 装 与 解 封 装 40 数 据E-mail 信 息 数 据数 据 封 装 示 例 41 段 头 部 数 据数 据E-mail 信 息 数 据 数 据 段数 据 封 装 示 例 42 段 头 部 数 据数 据包 头 部 段 头 部 数 据E-mail 信 息 数 据 数 据 段数 据 包数 据 封 装 示 例 43 包 头 部 段 头 部 帧 尾数 据段 头 部 数 据数 据帧 头 部 包 头 部 段 头 部 数 据E-mail 信 息 数 据 数 据 段数 据 包 数 据 帧(取 决 于 不 同 传 输 介 质 )数 据 封 装 示 例 44 包 头 部 段 头 部 帧 尾数 据段 头 部 数 据数 据帧 头 部 包 头 部 段 头 部 数 据0111111010101100010101101010110001E-mail 信 息 数 据 数 据 段 数 据 帧(取 决 于 不 同 的 传 输 介 质 )比 特 流数 据 包数 据 封 装 示 例