数据通信协议

第四章数据通信协议数据通信协议本章内容第一节通信协议及协议分层结构第二节物理层协议第三节数据链路传输控制规程第四节X.25建议第五节PAD及X系列建议数据通信协议本章重点难点熟悉通信协议以及协议的分层结构掌握物理层接口的特性及相关的物理层协议掌握数据链路传输控制规程，尤其是HDLC掌握X.25建议功能及组成熟悉PAD及X系列建议功能数据通信协议第一节通信协议及协议分层结构一、通信协议的一般概念1、协议的概念协议是通信双方都要遵守的约定的集合，是网络内使用的语言，用于协调网络的运行，以达到互连互通、互换互控的目的。协议的组成要素语法：确定数据和控制信息的结构或格式。语义：规定双方要交流哪些数据信息。定时关系：规定事件执行的顺序。2、协议的功能信号的发送与接收、差错控制、顺序控制、透明性、链路控制与管理、流量控制、路径选择、对话控制。数据通信协议第一节通信协议及协议分层结构二、通信协议的分层1、通信协议分层的原则2、OSI参考模型及各层功能应用层应用层表示层表示层会话层会话层运输层通信子网运输层网络层网络层网络层数据链路层数据链路层数据链路层物理层物理层物理层物理媒质图2-1OSI参考模型数据通信协议第一节通信协议及协议分层结构二、通信协议的分层2、OSI参考模型及各层功能物理层：讨论在通信线路上比特流的传输问题。此层协议描述传输媒质的电气、机械、功能和过程的特性。其典型的设计问题有：信号的发送电平、码元宽度、线路码型、物理连接器插脚的数量、插脚的功能、物理拓扑结构、物理连接的建立和终止、传输方式等。数据链路层：讨论在数据链路上帧流的传输问题。此层协议的内容包括：帧的格式，帧的类型，比特填充技术，数据链路的建立和终止信息流量控制，差错控制，向物理层报告一个不可恢复的错误等。常见的数据链路协议有两类：一是面向字符的传输控制规程，如基本型传输控制规程（BSC）；另一类是面向比特的传输控制规程，如高级数据链路控制规程（HDLC）。数据通信协议第一节通信协议及协议分层结构二、通信协议的分层2、OSI参考模型及各层功能网络层：要处理分组在网络中的传输。这一层协议的功能是：路由选择、数据交换，网络连接的建立和终止一个给定的数据链路上网络连接的复用，根据从数据链路层来的错误报告而进行的错误检测和恢复，分组的排序，信息流的控制等。网络层的典型例子是ITU-T的X.25建议的第三层标准。传输层：是第一个端到端的层次，也就是计算机-计算机的层次。OSI的前三层可组成公共网络，它可被很多设备共享，并且计算机-节点机、节点机-节点机是按照“接力”方式传送的，为了防止传送途中报文的丢失，两个计算机之间可实现端到端控制。其基本功能是实现建立、维持和拆除传送连接等。数据通信协议第一节通信协议及协议分层结构二、通信协议的分层2、OSI参考模型及各层功能会话层：指用户与用户的连接，它通过在两台计算机间建立、管理和终止通信来完成对话。会话层的主要功能：在建立会活时核实双方身份是否有权参加会活；确定何方支付通信费用等。表示层：表示层主要处理应用实体间交换数据的语法，其目的是解决格式和数据表示的差别，从而为应用层提供一个一致的数据格式，从而使字符、格式等有差异的设备之间相互通信。应用层：应用层与提供网络服务相关，这些服务包括文件传送、打印服务、数据库服务、电子邮件等。应用层提供了一个应用网络通信的接口。数据通信协议第二节物理层协议一、基本概念1、物理层接口协议物理层提到的连接主要是DTE和DCE之间的连接（接口）；物理层并不是DTE和DCE的物理设备或物理传输介质，而是有关物理设备通过物理传输介质进行互连的描述和规定；目前我们使用的物理层协议是物理接口标准，定义了物理层和传输介质之间的边界和接口。物理层协议举例：数据链路层实体物理实体物理实体物理实体P1接口MFEC物理媒体连接物理媒体连接与媒体接口数据链路层实体系统连接的实际环境系统连接的逻辑环境（物理层模型）DTEDCEDCEDTE公用电话交换网P1数据通信协议第二节物理层协议一、基本概念2、物理层接口特性机械特性DTE和DCE之间的接口首先涉及从机械上分界的问题，即规定机械上分界的方法。DTE、DCE作为两种分立的不同设备通常采用连接器实现机械上的互连，即一种设备的引出导线连接插头、另一种设备的引出导线连接插座，然后通过插头、插座将两种设备连接起来。为了使不同厂家生产的DTE、DCE设备便于连接，物理层的机械特性对插头和插座的几何尺寸、插针或插孔芯数及其排列方式、锁定装置形式等作了详细的规定。数据通信协议第二节物理层协议一、基本概念2、物理层接口特性机械特性下图列出了各类DCE连接器的几何尺寸及插孔芯数和排列方式。一般来说，DTE的连接器常用插针形式，其几何尺寸与DCE连接器相配合，插针芯数和排列方式与DCE连接器成镜象对称。数据通信协议第二节物理层协议一、基本概念2、物理层接口特性电气特性DTE与DCE之间有多根导线相连，这组导线中除了地线是无方向性的以外，其它信号线均有方向性。电气特性规定了这组导线的电气连接及有关电路的特性，一般包括：接收器和发送器电路特性的说明、表示信号状态的电压／电流电平的识别、最大数据传输的说明，以及与互连电缆相关的规则等。DTE与DCE接口的各根导线（也称电路）的电气连接方式，有非平衡方式、采用差动接收器的非平衡方式和平衡方式三种。数据通信协议第二节物理层协议一、基本概念2、物理层接口特性电气特性数据通信协议第二节物理层协议一、基本概念2、物理层接口特性功能特性指接口的信号根据其来源、作用以及与其它信号之间的关系而各自具有的特定功能。接口信号线按功能一般可分为数据信号线、控制信号线、定时信号线和接地线等类。CCITTV.24建议采用每根接口信号线定义一个功能的方法。而CCITTX.24则建议采用每根接口信号线可定义多个功能的方法，可以减少接口信号线的数量。EIARS－232和EIARS－499标准采用Ｖ.24建议，CCITTX.21接口则采用X.24建议。数据通信协议第二节物理层协议一、基本概念2、物理层接口特性规程特性规定了使用交换电路进行数据交换的控制步骤，这些控制步骤的应用使得比特流传输得以完成。在物理层使用的规程有V.24、V.25、V.54等V系列标准，以及X.20、X.20bis、X.21、X.21bis等X系列标准，它们分别适用于各种不同的交换电路中。物理层中较重要的新规程是EIARS－499及X.21，然而经典的EIARS－232C仍是目前最常用的计算机异步通信接口。数据通信协议第二节物理层协议二、CCITTV.24/RS-232CEIA1969年提出RS-232-C，用于DTE/DCE之间的接口。CCITTV.24是CCITT建议定义的V系列接口电路和名称功能。机械特性V.24采用ISO2110规定的25芯DTE/DCE接口连接器和引线分配或规定的37芯的DTE/DCE接口连接器和引线分配；RS-232-C接口规范并没有对机械接口作出严格规定，一般有9针、15针和25针3种类型。电气特性RS-232-C接口使用负逻辑，即逻辑“1”用负电平（范围为-5～-15V）表示，逻辑“0”用正电平（范围为+5～+15V）表示，-3～+3V为过渡区，逻辑状态不确定；CCITTV.24接口的电气特性由CCITTV.28给出，V.24的电气特性和RS-232-C的相同。数据通信协议第二节物理层协议二、CCITTV.24/RS-232CEIA1969年提出RS-232-C，用于DTE/DCE之间的接口。CCITTV.24是CCITT建议定义的V系列接口电路和名称功能。功能特性V.24接口功能特性定义了100系列和200系列接口电路。本质上与RS-232C相同，只是信号引线的命名有些差别。RS-232C与V.24接口电路略。规程特性数据通信协议第二节物理层协议三、X系列建议X系列建议是作为公用数据网中DCE/DTE间的接口。机械特性采用ISO4903中15芯连接器。电气特性采用CCITT的V10/X26或V11/X27建议。V10/X26用于集成电路设备非平衡双流接口电路（详细接口电路及描述见书）；V11/X27建议是用于集成电路设备的平衡双流接口电路。功能特性（以X.21为例说明）X21功能特性定义了8条接口电路，利用一线多功能、功能复用和用多条电路组合来决定工作状态以减少接口线路数。数据通信协议第二节物理层协议三、X系列建议功能特性规程通信将DTE与DCE接口的工作过程分为四个阶段：空闲、呼叫控制、数据传送和清除。平衡电路的X.21接口标准线路代号针号信号方向功能1保护地G8信号地T2，9DTE到DCE传送数据或控制信息R4，11DCE到DTE接收数据或控制信息C3，10DTE到DCE控制I5，12DCE到DTE指示S6，13DCE到DTE信号元定时B7，14DCE到DTE字节定时数据通信协议第二节物理层协议四、G.703建议G.703建议是数字传输系统（PDH和SDH）所用接口。G．703建议定义了分级数字接口的物理/电气特性，G．703给出了数字比特率分级规定，其中64kbit/s和2.048Mbit/s是我国数字数据用户使用的接口速率。数据通信协议第三节数据链路传输控制规程一、概述1、数据链路的概念数据链路定义数据链路是具有传输控制功能的数据电路，包括有发送装置到接收装置的物理传输设备和物理传输路径的总和。数据链路不仅包括屋里链路还包括使数据能正确传送的链路控制功能，它是一条收发双方证实可靠传输数据的路由。数据链路的功能在已经形成物理电路的基础上把易出错的物理电路变成相对无差错的逻辑电路，以便通信各方能可靠有效地传输数据。数据通信协议第三节数据链路传输控制规程站的功能组合站：兼有主站和从的站点并发出认可信息或响应从站：接受信息和命令的站点主站：发送信息和命令点到点＝辅助站中性站：除从站以外的站从站：接受信息的辅助则控制站为主站息，辅助站接收信息，主站：若控制站发送信的站点辅助站：除控制站以外上不可恢复差错的站点上数据流，并处理链路控制站：负责组织链路点到多点＝一、概述1、数据链路的概念数据链路的结构点到点结构点到多点结构数据通信协议第三节数据链路传输控制规程一、概述2、数据链路控制规程的功能3、数据传输控制功能的过程建立物理连接：物理层若干数据电路的互连。数据电路有交换型和专用型线路；建立数据链路：在建立了物理连接后就要建立数据链路。建立数据链路有争用方式和探询/选择方式；数据传送释放数据链路拆除物理连接注：上面完成数据传输控制功能的五个过程中间三个阶段属于数据链路控制规程的范围。数据通信协议第三节数据链路传输控制规程二、面向比特型的传输控制规程：HDLC1、概述高级数据链路控制是一个在同步网上传输数据、面向比特的数据链路层协议。基本特点协议不依赖于任何一种字符编码集；数据报文可透明传输，用于实现透明传输的“0比特插入法”易于硬件实现；全双工通信,不必等待确认便可连续发送数据，有较高的数据链路传输效率；所有帧均采用CRC校验,对信息帧进行顺序编号，传输可靠性高；传输控制功能与处理功能分离，具有较大灵活性。数据通信协议第三节数据链路传输控制规程二、面向比特型的传输控制规程：HDLC1、概述站点链路上用于控制目的的站称为主站，其它的受主站控制的站称为从站；主站负责对数据流进行组织，并且对链路上的差错实施恢复。由主站发往从站的帧称为命令帧，而由从站返回主站的帧称响应帧；连有多个站点的链路通常使用轮询技术，轮询其它站的站称为主站，而在点到点链路中每个站均可为主站。主站需要比从站有更多的逻辑功能，所以当终端与主机相连时，主机一般总是主站；数据通信协议第三节数据链路传输控制规程二、面向比特型的传输控制规程：HDLC1、概述站点在一个站连接多条链路的情况下，该站对于一些链路而言可能