三.OSI参考模型
1, 物理层(physical layer)
(1)主要作用:实现相邻节点之间比特数据流的透明传送,尽可能屏蔽具体传输介质和物理设备的差异.利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接(物理信道),为数据链路层提供比特流服务.
物理层是所有网络的基础,主要关心的问题有:
用多少伏特电压表示"1",多少伏特电压表示"0"; 一个比特持续多少微秒;
是单工,半双工还是全双工;
最初的连接如何建立和完成,通信后连接如何终止
网络接插件有多少针以及各针的用途.
信道的最大带宽;
传输介质(例如,是有导线的还是无导线的等);
传输方式:是基带传输还是频带传输,或者二者均可;
多路复用技术(FDM,TDM和WDM波分多路复用Wave-length Division Multiplexing);
等等.
(2)物理层的主要功能:
物理连接的建立,维持和拆除.
实体之间信息的按比特传输.
实现四大特性的匹配(机械特性,电气特性,功能特性,规程特性)
(3)物理层标准
物理层标准主要任务就是要规定DCE设备和DTE设备的接口,包括接口的机械特性,电气特性,功能特性和规程特性.
DTE 是数据终端设备.数据电路端接设备DCE .DCE的作用就是在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码的功能,并且负责建立,保持和释放数据链路的连接.DTE通过DCE与通信传输线路相连,如图所示.是美国电子工业协会EIA制定的著名物理层标准.
物理或机械特性:规定了DTE和DCE之间的连接器形式,包括连接器形状,几何尺寸,引线数目和排列方式等.
电气特性:规定了DTE和DCE之间多条信号线的连接方式,发送器和接收器的电气参数及其他有关电路的特征.电气特性决定了传送速率和传输距离.
功能特性:对接口各信号线的功能给出了确切的定义,说明某些连线上出现的某一电平的电压表示的意义.
规程特性:规定了DTE和DCE之间各接口信号线实现数据传输的操作过程(顺序).
物理层标准举例
EIA RS-232C/V.24接口标准
RS是Recommended Standard的缩写,即推荐标准.RS-232-C接口标准与国际电报电话咨询委员会CCITT的V.24标准兼容,是一种非常实用的异步串行通信接口.
RS-232-C 建议使用25针的D型连接器DB-25,但是在微型计算机的RS-232C串行端口上,大多使用9针连接器DB-9,如下图所示.
(4)常见物理层设备与组件
物理传输中存在的主要问题
第一大问题:
信号衰减
信号衰减限制了信号的传输距离
信号衰减还常常会同时伴随着信号的变形
采用信号放大和整形的方法来解决信号衰减及其变形问题.
第二大问题:
噪声干扰
噪声可能导致信号传输错误,即接收端难以从混杂了较大噪声的信号中提取出正确的数据.
减少噪声的措施,如抵消与屏蔽,良好的端接和接地技术等
常见物理组件
RJ-45插座
RJ-45头
DB-25 到 DB-9 的转换器
常见物理层设备
中继器(repeater)和集线器(hub)
功能:连接相同的LAN网段;对从入口输入的物理信号进行放大和整形,然后再从出口输出(转发).
中继器具有典型的单进单出结构.
集线器是多端口中继器.集线器常见的端口规格有4口,8口,16口和24口等.如下图所示:
2,数据链路层(Data link layer)
(1)主要任务是负责相邻节点之间的可靠传输,通过加强物理层传输原始比特的功能,使之网络层表现为一条无错线路,数据链路层的传输单元为帧.
主要关心:
成帧与拆帧.以帧(frame)为单位(产生帧,识别帧的边界);
差错控制;
(流量控制(防止高速的发送方的数据将低速的接收方"淹没").
广播式网络在数据链路层还要处理:如何控制对共享信道的访问等等.
(2)主要设备:交换机 网桥
3, 网络层(Network layer)
(1)网络层的任务就是要选择合适的路由,使发送站传输层所传下来的数据能够正确无误地按地址送到目的站.网络层的传输单元被称为分组(或称包).
执行路径选择算法,使分组在通信子网中有一条最佳路径;
拥塞控制.防止子网中同时出现过多的分组而相互阻塞通路,形成瓶颈;
记帐功能;
异种网络互联.
(2)主要设备:路由器: 三层交换机
4, 传输层(Transport layer)(核心层)
主要任务:负责端到端节点间数据传输和控制功能 .
传输层是OSI中承上启下层,下三层面向网络通信,确保信息准确传输;上三层面向用户主机,为用户提供各种服务.
传输层不涉及中间转发节点,即与使用的网络无关.
主要功能:弥补网络层服务质量的不足,为会话层提供端-端的可靠数据传输服务.包括两端主机之间的流量控制.
5, 会话层( Session layer)
主要目的是组织和同步在两个通信的会话用户之间的对话,并管理数据的交换.
会话层的功能是在两个节点间建立,维护和释放面向用户的连接.会话连接的建立是在传输连接的基础上进行的.
6, 表示层(Presentation layer)
主要用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式.它包括数据格式变换,数据加密与解密,数据压缩与恢复等功能.
7, 应用层(Application layer)
应用层是OSI的最高层,它为OSI模型以外的应用程序提供服务.
应用层中包含大量的,人们普遍需要的协议.如网络虚拟终端(VT,Virtual Terminal,文件 传输,电子邮件,目录服务,远程数据库访问等.
常用设备:网关
网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备.在使用不同的通信协议,数据格式或语言,甚至体系结构完全不同的两种系统之间,网关是一个翻译器.与网桥只是简单地传达信息不同,网关对收到的信息要重新打包,以适应目的系统的需求.同时,网关也可以提供过滤和安全功能.大多数网关运行在OSI 7层协议的顶层--应用层.
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