4.2.1物理层（教学设计）-《计算机网络基础(第2版)》同步教学(机械工业出版社）

课题 第4章 4.2.1物理层 授课人 课型 新课 课 时 2课时 教学目标    通过本节的学习，学生能理解开放系统互联参考模型的分层及各层的功能和服务。 教学重点 1物理层 2数据链路层 3 网络层 4 传输层 5 其它各层简介 6 OSI环境中的数据传输过程 教学难点 1物理层 2数据链路层 3 网络层 4 传输层 5 OSI环境中的数据传输过程 教学方法 以课堂讲授为主，对本节难点进行讨论 教学手段和教具 微机 板 书 设 计 课 后 记 教学过程 教师活动 学生活动 组织教学 复习提问、导入新课 讲授新课 谈到网络不能不谈OSI参考模型，OSI参考模型（OSI/RM）的全称是开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM），它是由国际标准化组织ISO提出的一个网络系统互连模型。虽然OSI参考模型的实际应用意义不是很大，但其的确对于理解网络 协议内部的运作很有帮助，也为我们学习网络协议提供了一个很好的参考。 国际标准组织（ISO）制定了OSI模型。这个模型把网络通信的工作分为7层，从下向上依次是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。最高层为应用层，面向用户提供服务；最低层为物理层，连接通信媒体实现数据传输。1至3层被认为是低层，这些层与数据移动密切相关。第4层被认为是中间层。5至7层是高层，包含应用程序级的数据。每一层负责一项具体的工作，然后把数据传送到下一层。如图4-1所示。两个用户的计算机通过网络进行通信时，除物理层之外，其余和对等层之间不存在直接的通信关系，而是通过各对等层的协议来进行通信。 图4-1 OSI 七层模型示意图 4.2.1物理层 物理层位于 OSI参与模型的最低层，它直接面向实际承担数据传输的物理媒体(即信道)。物理层的传输单位为比特。物理层是指在物理媒体之上为数据链路层提供一个原始比特流的物理连接。 物理层协议规定了与建立、维持及断开物理信道所需的机械的、电气的、功能性的和程性的特性。其作用是确保比特流能在物理信道上传输。 1．通信接口与传输媒体的物理特性 CCITT在X.25建议书第一级（物理级）中也做了类似的定义：利用物理的、电气的、功能的和规程的特性在DTE和DCE之间实现对物理信道的建立、保持和拆除功能。这里的DTE(Date Terminal Equipment)指的是数据终端设备，是对属于用户所有的连网设备或工作站的统称，它们是通信的信源或信宿，如计算机、终端等；DCE(Date Circuit Terminating Equipment 或 Date Communications Equipment)，指的是数据电路终接设备或数据通信设备，是对为用户提供入接点的网络设备的统称，如自动呼叫应答设备、调制解调器等。 DTE-DCE的接口框如图4-2所示，物理层接口协议实际上是DTE和DCE或其它通信设备之间的一组约定，主要解决网络节点与物理信道如何连接的问题。物理层协议规定了标准接口的机械连接特性、电气信号特性、信号功能特性以及交换电路的规程特性，这样做的主要目的，是为了便于不同的制造厂家能够根据公认的标准各自独立地制造设备。使各个厂家的产品都能够相互兼容。 图4-2 DTE-DCE接口框图 （1）机械特性 规定了物理连接时对插头和插座的几何尺寸、插针或插孔芯数及排列方式、锁定装置形式等。 图4-3 常用连接机械特性 图4-3列出了各类已被ISO标准化了的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连接器成镜像对称。 （2）电气特性 电气特性规定了在物理媒体上传输比特流时信号电平的大小、数据的编码方式、阻抗匹配、传输速率和传输距离限制等。 （３）功能特性 规定了接口信号的来源、作用以及其它信号之间的关系。 （４）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。 ２．物理层协议举例 RS-232D是美国电子工业协会制定的物理接口标准，也是目前数据通信与网络中应用最为广泛的一种标准。它的前身是RS-232C标准。由于相差不大，通常简称它们为“RS-232标准”。 RS-232D接口标准机械特性是：规定使用一个25根插针（DB-25）的标准连接器，宽度为47.04±0.13mm，每个插座有25针插头，上面一排针从左至右分别编号为1~13，下面一排针为14~25，及其它一些严格的尺寸说明。 RS-232D接口标准机械特性是：采用负逻辑，即逻辑０用+5~+15V表示，逻辑1用-5~-15V表示，允许的最大数据传输率为20Kbps，最长可驱动电缆15m。 在功能特性方面，RS-232D定义了连接器中20条连接线的功能，表4-1给出了其中最常用的9根信号的功能特性。 表4-1 DB-25常用连接线的功能 针号 功能 信号功能/传输方向 1 保护性接地 地线 2 发送数据 数据/DTE→DCE 3 接收数据 数据/DTE←DCE 4 请求发送 控制信号/ DTE→DCE 5 清除发送 控制信号/ DTE←DCE 6 数据设备准备好 控制信号/ DTE←DCE 7 信号地 地线 8 载波检测 控制信号/ DTE←DCE 20 数据终端准备好 控制信号/ DTE→DCE 目前，许多计算机和终端都采用RS-232D接口标准。但RS－232D只适用于短距离使用，距离过长，可靠性将降低。 小结： 作业： 4-2-1选择题 学科网（北京）股份有限公司 $$