计算机网络最低层--物理层

一、

物理层是计算机网络5层体系结构中的最底层，物理层为数据链路层提供二进制位流传输的服务，涉及信号的编码解码和同步等。物理层需要有传输介质的接口，接口由连接器实现，连接器有多根传输线组成，每根线都需要标识特定的作用，各根线之间需要规定哪根线先动作，哪根线后动作，线上的信号电平是怎样的。

二、

网络中的每个节点都需要实现物理层协议。例如一台电脑和通信子网边缘的连接设备(路由器)之间就存在物理层协议。物理层涉及的问题是怎样在网络中的信道上传输二进制数据位流，给上层数据链路层提供数据比特流服务，这些服务包括：

1. 物理连接的建立、维持和释放；
2. 确定物理连接的类型是点对点连接还是点与多点连接；
3. 确定是双向同时传输(全双工)，双向交替传输(半双工)还是单向传输(单工传输)；
4. 确定是串行传输还是并行传输。其中并行传输又分为同步传输和异步传输。

物理层协议的四个特性：

1. 机械特性，网络中的网络设备与传输介质之间接口连接器的外形和尺寸、接口引线数目、引线排列方式等；
2. 电气特特性，涉及接口引线上信号电平的表示，什么电平代表1，什么电平代表0；
3. 功能特性，规定接口某一条引线上出现某一电平表示的含义；
4. 规程特性，接口上各种信号线以及各种电平出现的先后顺序；

三、

物理层的物理连接例子：RS232-C标准特性描述。

DTE:数据终端设备(Data Terminal Equipment)

DCE:数据电路端接设备(Data Circuit-terminating Equipment)，或者叫信号变换设备

物理层的连接物理连接示意图

数据终端设备具有数据处理和发送接收数据的能力；数据电路端接设备能够通过信号子网发送和接收信号形式的设备。本地DTE将产生数据并传输给本地的DCE，本地的DCE将数据变换成在通信子网传输介质上可以传输的信号形式和传输格式，并将信号发送给远端DCE，远端的DCE再将信号变换成远端DTE可以接收的信号形式和格式。

在DTE-DCE接口上既有数据信息又有控制信息。为了使不同厂商生产的设备可以方便的连接，需要制定DTE-DCE的接口标准。下面介绍RS232-C的接口标准：

RS-232的DTE-DCE连接的信号定义

RS-232-C标准的4个特性：

1. 机械特性，使用DB-25插头、插座，有25根引线分为上下两排，上排13根引线，下排12根引线。面对引线针脚，编号从左到右分别为1-13，14-25. DTE位插头(针)，DCE为插座(孔)。
2. 电气特性，采用负逻辑，也就是逻辑0对应与对信号地线有3V的电压；逻辑1对应于对地线有-3V的电压。一般连接电缆控制在15m以内，数据传输速率可以达到20kbit/s。
3. 功能特性，常用的信号线和控制线为9根，外加一根保护底线，如上图。
4. 规程特性，各信号线和控制线的动作顺序。

如果在两台计算机之间通过RS-232直接连接时注意采用交叉连接，也就是A端的发送信号与B端的接收信号连接；A端的接收信号与B端的发送信号连接。这种方式也称为‘零’调制解调连接方式。

附: RS-232连接编码、引线编号及引线功能

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什么是串行传输？什么是并行传输？串行传输中的同步传输和异步传输有什么区别？