数据通信与计算机网络_第3章_物理层
数据通信与计算机网络(第二版)-作业答案
第1章计算机网络概论1、什么是计算机网络？计算机网络的最主要的功能是什么？答：利用通信线路将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来，以功能完善的网络软件实现资源共享和信息传递的系统就是计算机网络。
计算机网络的主要功能：资源共享、数据通信、分布式处理、负载均衡、提高系统的可靠性和可用性等等。
2、计算机网络的发展可划分为几个阶段？每个阶段有什么特点？答：计算机网络的发展可划分为三个阶段。
第一个阶段是从单个网络APPANET向互联网发展的过程。
最初只是一个单个的分组交换网，并不是一个互联网络。
后来，ARPA才开始研究多种网络互联的技术。
第二个阶段是建成了三级结构的因特网。
分为：主干网、地区网和校园网（或企业网）。
这种三级网络覆盖了全美国主要的大学和研究所，并且成为因特网中的主要部分。
第三个阶段是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。
3、说明网络协议的分层处理方法的优缺点。
答：优点：可使各层之间互相独立，某一层可以使用其下一层提供的服务而不需知道服务是如何实现的；灵活性好，当某一层发生变化时，只要其接口关系不变，则这层以上或以下的各层均不受影响；结构上可以分割开，各层可以采用最合适的技术来实现；易于实现和维护；能促进标准化工作。
缺点：层次划分得过于严密，以致不能越层调用下层所提供的服务，降低了协议效率。
4、将TCP/IP和OSI的体系结构进行比较，讨论其异同之处。
答：TCP/IP和OSI的相同点是二者均采用层次结构，而且都是按功能分层，不同点有：OSI分七层，而TCP/IP分为四层；OSI层次间存在严格的调用关系，两个层实体的通信必须通过下一层实体，不能越级，而TCP/IP可以越过紧邻的下一层直接使用更低层次所提供的服务，因而减少了一些不必要的开销，提高了协议效率;OSI只考虑用一种标准的公用数据网。
5、计算机网络的硬件组成包括哪几部分？答：计算机网络的硬件组成包括服务器、主机或端系统设备、通信链路等6、计算机网络可从哪几个方面进行分类？答：计算机网络可以从网络的交换功能、网络的拓扑结构、网络的覆盖范围、网络的使用范围等方面进行分类。
计算机网络课后习题答案(第三章)
计算机网络课后习题答案（第三章）(2009-12-14 18:16:22)转载▼标签：课程-计算机教育第三章数据链路层3-01 数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别? “电路接通了”与”数据链路接通了”的区别何在?答：数据链路与链路的区别在于数据链路出链路外，还必须有一些必要的规程来控制数据的传输，因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。
“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了，但是，数据传输并不可靠，在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链路接通了”，此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路，进行可靠的数据传输当数据链路断开连接时，物理电路连接不一定跟着断开连接。
3-02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能?试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点.答：链路管理帧定界流量控制差错控制将数据和控制信息区分开透明传输寻址可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境：对于干扰严重的信道，可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路，防止全网络的传输效率受损；对于优质信道，采用可靠的链路层会增大资源开销，影响传输效率。
3-03 网络适配器的作用是什么?网络适配器工作在哪一层?答：适配器（即网卡）来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层（OSI中的数据链里层和物理层）3-04 数据链路层的三个基本问题(帧定界、透明传输和差错检测)为什么都必须加以解决？答：帧定界是分组交换的必然要求透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆差错检测防止合差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源3-05 如果在数据链路层不进行帧定界，会发生什么问题？答：无法区分分组与分组无法确定分组的控制域和数据域无法将差错更正的范围限定在确切的局部3-06 PPP协议的主要特点是什么？为什么PPP不使用帧的编号？PPP适用于什么情况？为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输？答：简单，提供不可靠的数据报服务，检错，无纠错不使用序号和确认机制地址字段A 只置为0xFF。
计算机网络第3章习题及答案
第三章习题（物理层）一．名词解释1. ______ 基带传输2. ______ 频带传输3. ______ 线路交换4. ______ 数据报5. ______ 虚电路6. ______ 单工通7. ______ 半双工通信8. ______ 全双工通信A. 两台计算机进行通信前，首先要在通信子网中建立实际的物理线路连结的方法。
B. 同一报文中的所有分组可以通过与现在通信子网中建立的传输路径来传输的方法。
C. 在数字通信信道上直接传输基带信号的方法。
D. 在一条通信线路中信号只能向一个方向传送的方法。
E. 在一条通信线路中信号可以双向传送，但一个时间只能向一个方向传送的方法。
F. 利用模拟通信信号传输数字信号的方法。
G. 同一报文中的分组可以由不同的传输路径通过通信子网的方法。
H. 在一条通信线路中可以同时双向传输数据的方法。
二．单项选择1．在常用的传输介质中，带宽最宽、信号传输衰减最小、抗干扰能力最强的一类传输介质是_______ ：。
A .双绞线B.光缆C. 同轴电缆D. 无线信道2．通过改变载波信号的频率来表示数字信号1、0的方法叫作_______ 。
A. 绝对调相B. 振幅键控C. 相对调相D. 移频键控3．两台计算机利用电话线路传输数据信号时必备的设备是_______ 。
A. 调制解调器B. 网卡C. 中继器D. 集线器4．哪种数字数据编码方式属于自含时钟编码？_______A. 非归零码B. 脉冲编码C. 曼彻斯特编码D. 二进制编码5．利用载波信号频率的不同来实现电路服用的方法有_______ 。
A. 频分多路复用B. 数据报C. 时分多路复用D. 码分多路复用6．当通信子网采用_______ 方式时，我们首先要在通信双方之间建立起逻辑连接。
A. 线路连接B. 虚电路C. 数据报D.无线连接7．在ATM技术中，信元作为数据传输的基本单位，它的长度为_______ 。
A. 43BB. 5BC. 48BD. 53B三．判断对错1．在数据传输中，多模光线的性能要优于单模光纤。
计算机网络 第三章课后答案
第三章数据链路层3-01 数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别? “电路接通了”与”数据链路接通了”的区别何在?答：数据链路与链路的区别在于数据链路出链路外，还必须有一些必要的规程来控制数据的传输，因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。
“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了，但是，数据传输并不可靠，在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链路接通了”，此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路，进行可靠的数据传输当数据链路断开连接时，物理电路连接不一定跟着断开连接。
3-02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能?试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点.答：链路管理帧定界流量控制差错控制将数据和控制信息区分开透明传输寻址可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境：对于干扰严重的信道，可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路，防止全网络的传输效率受损；对于优质信道，采用可靠的链路层会增大资源开销，影响传输效率。
3-03 网络适配器的作用是什么?网络适配器工作在哪一层?答：适配器（即网卡）来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层（OSI中的数据链里层和物理层）3-04 数据链路层的三个基本问题(帧定界、透明传输和差错检测)为什么都必须加以解决？答：帧定界是分组交换的必然要求透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆差错检测防止合差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源3-05 如果在数据链路层不进行帧定界，会发生什么问题？答：无法区分分组与分组无法确定分组的控制域和数据域无法将差错更正的范围限定在确切的局部3-06 PPP协议的主要特点是什么？为什么PPP不使用帧的编号？PPP适用于什么情况？为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输？答：简单，提供不可靠的数据报服务，检错，无纠错不使用序号和确认机制地址字段A 只置为0xFF。
数据通信与计算机网络第五版（习题答案）——第三章数据链路层
数据通信与计算机网络第五版第三章数据链路层3-1 数据链路（即逻辑链路）与链路（即物理链路）有何区别？“电路接通了”与“数据链路接通了”的区别何在？解答：所谓链路就是从一个结点到相邻结点的一段物理线路，而中间没有任何其他的交换结点。
在进行数据通信时，两个计算机之间的通信路径往往要经过许多段这样的链路。
可见链路只是一条路径的组成部分。
数据链路则是另一个概念。
这是因为当需要在一条线路上传送数据时，除了必须有一条物理线路外，还必须有一些必要的通信协议来控制这些数据的传输（这将在后面几节讨论）。
若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路。
这样的数据链路就不再是简单的物理链路而是个逻辑链路了。
“电路接通了”仅仅是物理线路接通了通信双方可以在上面发送和接收0/1比特了，而“数据链路接通了”表明在该物理线路接通的基础上通信双方的数据链路层协议实体已达成了一致并做好了在该链路上发送和接收数据帧的准备（可能互相要协商某些数据链路层参数）。
3-2 数据链路层包括哪些主要功能？试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点。
解答：数据链路层的链路控制的主要功能包括：封装成帧、透明传输和差错检测，可选功能包括可靠传输、流量控制等。
在数据链路层实现可靠传输的优点是通过点到点的差错检测和重传能及时纠正相邻结点间传输数据的差错。
若在数据链路层不实现可靠传输由高层如运输层通过端到端的差错检测和重传来纠正这些差错会产生很大的重传时延。
但是在数据链路层实现可靠传输并不能保证端到端数据传输的可靠，如由于网络拥塞导致路由器丢弃分组等。
因此，即使数据链路层是可靠的，在高层如运输层仍然有必要实现端到端可靠传输。
如果相邻结点间传输数据的差错率非常低，则在数据链路层重复实现可靠传输就会给各结点增加过多不必要的负担。
3-3 网络适配器的作用是什么？网络适配器工作在哪一层？解答：网络适配器的作用就是实现数据链路层和物理层的功能。
适配器接收和发送各种帧时不使用计算机的CPU 。
计算机网络课后习题答案解析(第三章)
计算机网络课后习题答案（第三章）(2009-12-14 18:16:22)转载▼标签：课程-计算机教育第三章数据链路层3-01 数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别? “电路接通了”与”数据链路接通了”的区别何在?答：数据链路与链路的区别在于数据链路出链路外，还必须有一些必要的规程来控制数据的传输，因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。
“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了，但是，数据传输并不可靠，在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链路接通了”，此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路，进行可靠的数据传输当数据链路断开连接时，物理电路连接不一定跟着断开连接。
3-02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能?试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点.答：链路管理帧定界流量控制差错控制将数据和控制信息区分开透明传输寻址可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境：对于干扰严重的信道，可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路，防止全网络的传输效率受损；对于优质信道，采用可靠的链路层会增大资源开销，影响传输效率。
3-03 网络适配器的作用是什么?网络适配器工作在哪一层?答：适配器（即网卡）来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层（OSI中的数据链里层和物理层）3-04 数据链路层的三个基本问题(帧定界、透明传输和差错检测)为什么都必须加以解决？答：帧定界是分组交换的必然要求透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆差错检测防止合差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源3-05 如果在数据链路层不进行帧定界，会发生什么问题？答：无法区分分组与分组无法确定分组的控制域和数据域无法将差错更正的范围限定在确切的局部3-06 PPP协议的主要特点是什么？为什么PPP不使用帧的编号？PPP适用于什么情况？为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输？答：简单，提供不可靠的数据报服务，检错，无纠错不使用序号和确认机制地址字段A 只置为0xFF。
计算机网络_吴功宜3版_ch03_物理层
3.5 多路复用技术86
3.7 接入技术92
3.6 同步光纤网SONET与同步数字体系SDH90
11
信息、数据与信号
信息 (infomation)：文字、语音、图形、图像和视频 数据 (data)：信息的二进制编码表示 信号 (signal)：表征0、1的不同电平或频率等物理量
本章目录
3.1 物理层与物理层协议的基本概念63
3.2 数据通信的基本概念66 3.3 频带传输技术78
3.4 基带传输技术81
3.5 多路复用技术86 3.6 同步光纤网SONET与同步数字体系
SDH90 3.7 接入技术92
2
本章知识点结构
物理层协议的基本概念 数据通信的基本概念
3.3 频带传输技术78 3.4 基带传输技术81
3.5 多路复用技术86
3.6 同步光纤网SONET与同步数字体系SDH90 3.7 接入技术92
7
通信线路的类型
点-点通信线路
计算机 ADSL Modem PPP协议 PPP协议 路由器 PPP协议 路由器 Internet ADSL Modem PPP协议 计算机
计算机网络基础
application transport network data link physical
network data link physical
第3章
物理层
蒋巍巍 浙江中医药大学信息技术学院 1219室
application transport network data link physical
掌握：基带传输与频带传输的基本概念 掌握：多路复用技术的分类与特点
掌握：同步数字体系SDH的基本概念
物理层的接口特性_计算机网络与通信(第2版)_[共3页]
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第3章 物 理 层31式中，n 是在一定时间内系统传输的码元总数；n e 是在相同时间内传输中产生差错的码 元数。
（2）误比特率。
在系统传输中发生差错的比特数占传输总比特数的比例称为误比特率。
记为n p n b b lim Ğ→= 式中，n 是在一定时间内系统传输的比特总数；n b 是在同一时间内传输中产生差错的比 特数。
对于二进制数据信号，误码率和误比特率相等。
而对于多进制数字信号，其误码率总是大于等于误比特率。
3.2 物理层概述3.2.1 物理层的基本概念物理层通常不是指连接计算机的具体物理设备，而是指在连接开放系统的传输介质上为上一层（指数据链路层）提供传送比特流的一个物理连接。
用OSI 的术语来说，物理层的主要功能就是为它的服务用户即数据链路层的实体在具体的传输介质上提供发送或接收比特流的能力。
这种能力具体表现为物理层要建立（或激活）一个连接，然后在整个通信过程中保持这种连接，当通信结束时，释放连接。
目前，可供计算机网络使用的物理设备和传输介质种类很多，特性各异，物理层的作用就在于要屏蔽这些差异，使得数据链路层不必去考虑物理设备和传输介质的具体特性，而只要考虑完成本层的协议和服务。
物理层的协议（面向通信的协议通常也称为通信规程）与具体的物理设备、传输介质及通信手段有关。
物理层的许多协议是在OSI 模型公布之前制定的，并为众多的厂商接受和采纳，当然这些物理层协议与OSI 的严格要求相比是有一定的差距的，因为它们既没有按照OSI 那样严格的分层来制定，也没有像OSI 那样将服务语言和协议规范区分开来。
因此，对物理层协议就不便利用OSI 的术语加以阐述，而只能将物理层实现的主要功能描述为与传输介质接口有关的4个特性,即机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。
物理层就是通过这4个特性的作用，在数据终端设备（Data Terminal Equipment，DTE）和数据电路终接设备（Data Circuit-Terminating Equipment，DCE）之间，实现物理通路的连接。
计算机网络原理复习第三章习题
计算机网络原理复习习题第三章物理层一、选择题1．以下哪个是物理层的协议？( )A．EIA RS-232C B．HDLC C．BSC D．TCP2 ．以下哪个不是物理层的协议A ． EIA RS-232CB ．． X. 213 ．采用RS-232C 接口标准连接PC 机和RTS ）的连接方向为（）。
A ．DCE→DTEB ．DCE→DCEC ．DTE→DTE4．在RS-232C RIA．DTE→．DCE→DCE D．DTE→DTE(DTR)信号的连接方向为( )． DCE→DTE． DTE→DTE6．RS—232CA． DB—15连接器C． DB—20连接器( )． -5V至-15V． 0V至-5V8．EIA RS-232C）。
A．+12伏B．-12伏C．+15伏9．X.21）。
A．DB-25连接器 B．DB-9连接器C．DB-15连接器D．RJ11连接器。
．过滤与转发帧 C．路由选择D．协议转换( )。
．数字信号的编码D．数字信号的放大( )B．将模拟信号转换成数字信号．使用不同频率的载波将信号变换到不同频率范围,实现模拟信号与数字信号间转换功能的是( )。
A．D/A B．A/D D．MODEM14为数字信号的设施为（）．编码解码器（CODEC）中的解码器．调制解调器（MODEM）中的解调器15( )。
A．编码．解码D．解调16( )。
A．解调 B．解码 C．调制17A．调频 B．调幅 C．正交相移18．）B．调频C．相位调制D．幅度相位调制方式进行。
A．单工．半双工D．全双工20种通信方式为( )A．并行．单工D．全双工( )．只能在一个方向上传输D．以上均不对22( )A．单工方式 B．半双工方式．多路复用方式B．报文交换D．分组交换与电路交换结合( )B．信道所能提供的同时通话的路数．信道所允许的最大误码率( )C．计算机与外设之间的通信都采用并行方式D．与并行方式相比，串行方式的传输速率更大27．在下面的说法中，( )是正确的。
计算机网络原理——物理层
105 106 双绞线 调幅 海事 无线电 无线电
107 同轴电缆
108
109
1010 卫星
1011 1012
1013
1014
1015 光纤
1016
地面微波
调频 移动 无线电 无线电 电视 HF VHF UHF SHF EHF THF
波段
LF
MF
地表 对流层 电离层 空间及视线
空间
26
物理层
微波通信
允许发送 振铃指示
物理层
TD DTR SG DSR RTS
CTS RI
16
RS-232-C的规程特性
• 过程特性指RS-232-C的各条控制线在下列不同情况下接通
（ON，逻辑0）和断开（OFF，逻辑1）的顺序：
• 建立物理连接 • 传输数据比特流 • 释放物理连接
PSTN
物理层
17
建立物理连接
• 当DTE-A要与DTE-B通信时，将DTR(20)臵为ON ，同时通过TD(2)向 DCE-A发送电话号码信号，请求与对方建立物理连接； • DCE-B将RI(22)臵为ON，通知DTE-B有呼叫到达。DTE-B将DTR(20)臵 为ON，DCE-B接着产生载波信号，并将DSR(6)臵为ON ，表示已准备好；
30
[例1]
•采用四相调制方式，即N=4，且T=833x10-6秒，则 S=1/T*log2N=1/(833x10-6)*log24=2400 (bps) B=1/T=1/(833x10-6)=1200 (Baud)
物理层
31
信道容量
1)信道容量表示一个信道的最大数据传输速率，单位：位/秒(bps) 信道容量与数据传输速率的区别是，前者表示信道的最大数据 传输速率，是信道传输数据能力的极限，而后者是实际的数据传输 速率。 2)离散的信道容量 奈奎斯特(Nyquist)无噪声下的码元速率极限值B与信道带宽H 的关系： B=2*H (Baud) ......⑸ 奈奎斯特公式--无噪信道传输能力公式： C=2*H*log2N (bps) ......⑹ 式中 H为信道的带宽，即信道传输上、下限频率的差值，单 位为Hz； N为一个码元所取的离散值个数。
第3章 物理层
第三章
物理层
通信系统的质量指标
数据传输速率 bps 1Kbps=1000 bps 1Mbps=1000 Kbps 1Gbps=1000 Mbps 误码率 误码率= 发生错误bit数 传送的bit数
第三章
物理层
信源、信宿和信道
物理层协议的四个特性 机械特性 电气特性 功能特性 规程特性
第三章
物理层
3.4.2 常见的国际标准组织
国际标准化组织 ISO 美国电子工业协会 EIA 国际电报电话咨询委员会CCITT 国际电信联盟ITU 欧洲电信标准组织 电气电子工程师协会 IEEE IEEE802 ATM 论坛
第三章
物理层
1.不归零编码(Non-Return Zero，简称NRZ)
0 1 0 0 1 0 1 1
缺点：由于不能判断位的开始和结束，收发双方不能保持 同步因此必须使用另一个信道同时传送同步时钟信号
第三章
物理层
2．曼彻斯特(Manchester)编码
曼彻斯特编码将每比特信号周期T分为前T/2和后T/2，用前T/2 传送该比特的反（原）码，用后T/2传送该比特的原（反）码
并行通信：使用多个传输信道，有多个数据位同
时传输
b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7
适合近距 离通信
发送端
接收端
第三章
物理层
数据通信方式
（2）单工通信/半双工通信/全双工通信
单工通信：
A
B
数据只能在一个固定的方向上传送 eg 广播、电视信号
模拟信号 连续的，普遍存在于自然界
第3章：物理层
地球表面
电离 层
地球表面
《计算机网络》第3章 物理层
（2）蜂窝无线通信 小区制：每个小区设立一个基站(覆盖半径1～20km)。基站 之间通过电缆、光缆或微波与移动交换中心连接。
第一代蜂窝移动通信（1G）系统属于模拟移动通信。 第二代蜂窝移动通信（2G，80年代中期）系统为数字移动通信。 第三代蜂窝移动通信（3G，90年代中期）系统将地面、卫星移动通信 网和固定通信网互连。
10
《计算机网络》第3章 物理层
模拟信号波型
V(t)
0
t
数字信号波型
V(t)
0
t
11
《计算机网络》第3章 物理层
3.2.2 数据传输类型与通信方式
网络中两台计算机通信的过程
通信子网
路由器E 路由器A 主机A 路由器C
路由器F 路由器B 主机B 路由器D
12
《计算机网络》第3章 物理层
网络通信系统设计中要解决的几个基本问题：
28
《计算机网络》第3章 物理层
3.3.2 模拟数据编码方法
传统的电话通信信道是为传输语音信号设计的，只适 用于传输音频范围（300Hz～3400Hz）的模拟信号， 无法直接传输计算机的数字信号； 为了利用模拟语音通信的电话交换网实现计算机的数 字数据信号的传输，必须首先将数字信号转换成模拟 信号； 将发送端数字数据信号变换成模拟数据信号的过程称 为调制，将调制设备称为调制器（modulator）； 将接收端模拟数据信号还原成数字数据信号的过程称 为解调，将解调设备称为解调器（demodulator）； 同时具备调制与解调功能的设备称为调制解调器 （modem）。
03 物理层概述、数据通信、传输介质
22
计算机网络技术基础
人民邮电出版社
屏蔽双绞线
优点
传输质量较高；电缆尺寸和重量与UTP相当。
缺点
安装不合适有可能引入外界干扰；成本较高。
2、同轴电缆
同轴电缆由两个导体组成，是一个空心圆柱 形网状导体围裹着一个实心导体的结构。
光纤的特点
传输特性：数据传输率可达几千Mb/s，传输 距离达几千米。 连 通 性：普遍用于点到点的链路。 地理范围：6km～8km的距离内不用中继器传 输。 抗干扰性：不受电磁波干扰或噪声影响。 价 格：目前价格较高，但随着技术的改 进会大幅下降。
32
计算机网络技术基础
人民邮电出版社
无线传输介质
计算机网络技术基础 人民邮电出版社
DTE
DCE
DTE 2 3 4 5 8 7 6 20 （b）近程连接
DTE 2 3 4 5 8 7 6 20
1 2 3 4 5 8 7 6 20
（a）远程连接
1 2 3 4 5 8 7 6 20
EIA RS-232-C接口的物理特性
两个DTE通过DCE进行通信的例子
人民邮电出版社
信道容量
2、香农公式 香农公式表明，信道的带宽或信道中的信噪 比越大，则信息的极限传输速率就越高。只要信 息传输速率低于信道的极限信息传输速率，就一 定可以找到某种办法来实现无差错的传输。 由于码元传输速率受奈氏准则的制约，所以 要提高信息的传输速率，就必须设法使每一个码 元能携带更多个比特的信息量。这就需要采用多 元制（又称多进制）的调制方法。
DTE-A 信号线与控制线 DCE-A 调制解调器 EIA-232/V.24 接口 用户环境 用户设施
计算机网络_第3章习题解答
第三章习题解答3.1简述数据链路层的功能。
答：数据链路层是在物理层提供的比特流传送服务的基础上，通过一系列的控制和管理，构成透明的、相对无差错的数据链路，向网络层提供可靠、有效的数据帧传送的服务。
其主要功能包括：链路管理，帧定界，流量控制，差错控制，数据和控制信息的识别，透明传输，寻址。
3.2 试解释以下名词：数据电路，数据链路，主站，从站，复合站。
答：数据电路是一条点到点的，由传输信道及其两端的DCE构成的物理电路段，中间没有交换节点。
数据电路又称为物理链路，或简称为链路。
数据链路是在数据电路的基础上增加传输控制的功能构成的。
一般来说，通信的收发双方只有建立了一条数据链路，通信才能够有效地进行。
在链路中，所连接的节点称为“站”。
发送命令或信息的站称为“主站”，在通信过程中一般起控制作用；接收数据或命令并做出响应的站称为“从站”，在通信过程中处于受控地位。
同时具有主站和从站功能的，能够发出命令和响应信息的站称为复合站。
3.3 数据链路层流量控制的作用和主要功能是什么？答：流量控制简称“流控”，是协调链路两端的发送站、接收站之间的数据流量，以保证双方的数据发送和接收达到平衡的一种技术。
在计算机网络中，由于接收方往往需要对接收的信息进行识别和处理，需要较多的时间，通常发送方的发送速率要大于接收方的接收能力。
当接收方的接收处理能力小于发送方的发送能力时，必须限制发送方的发送速率，否则会造成数据的丢失。
流量控制就是一种反馈机制，接收方随时向发送方报告自己的接收情况，限制发送方的发送速率。
保证接收方能够正常、有序地接收数据。
3.4 在停止-等待协议中，确认帧是否需要序号？为什么？答：在停止-等待协议中，由于每次只确认一个已经发送的帧，确认帧可以不需要序号。
但在一些特殊情况下会出现问题。
如果发送方在超时重发一个帧后又收到了迟到的确认，就不能确定该应答是对哪一个帧的确认，并可能导致随后的传送过程重新差错。
3.5 解释为什么要从停止-等待协议发展到连续ARQ协议。
计算机网络第三章习题答案
第三章数据链路层3-01 数据链路(即逻辑链路)与链路(即物理链路)有何区别? “电路接通了”与”数据链路接通了”的区别何在?答：数据链路与链路的区别在于数据链路出链路外，还必须有一些必要的规程来控制数据的传输，因此，数据链路比链路多了实现通信规程所需要的硬件和软件。
“电路接通了”表示链路两端的结点交换机已经开机，物理连接已经能够传送比特流了，但是，数据传输并不可靠，在物理连接基础上，再建立数据链路连接，才是“数据链路接通了”，此后，由于数据链路连接具有检测、确认和重传功能，才使不太可靠的物理链路变成可靠的数据链路，进行可靠的数据传输当数据链路断开连接时，物理电路连接不一定跟着断开连接。
3-02 数据链路层中的链路控制包括哪些功能?试讨论数据链路层做成可靠的链路层有哪些优点和缺点.答：链路管理帧定界流量控制差错控制将数据和控制信息区分开透明传输寻址可靠的链路层的优点和缺点取决于所应用的环境：对于干扰严重的信道，可靠的链路层可以将重传范围约束在局部链路，防止全网络的传输效率受损；对于优质信道，采用可靠的链路层会增大资源开销，影响传输效率。
3-03 网络适配器的作用是什么?网络适配器工作在哪一层?答：适配器（即网卡）来实现数据链路层和物理层这两层的协议的硬件和软件网络适配器工作在TCP/IP协议中的网络接口层（OSI中的数据链里层和物理层）3-04 数据链路层的三个基本问题(帧定界、透明传输和差错检测)为什么都必须加以解决？答：帧定界是分组交换的必然要求；透明传输避免消息符号与帧定界符号相混淆；差错检测防止有差错的无效数据帧浪费后续路由上的传输和处理资源3-05 如果在数据链路层不进行帧定界，会发生什么问题？答：无法区分分组与分组；无法确定分组的控制域和数据域；无法将差错更正的范围限定在确切的局部3-06 PPP协议的主要特点是什么？为什么PPP不使用帧的编号？PPP适用于什么情况为什么PPP协议不能使数据链路层实现可靠传输？答：简单，提供不可靠的数据报服务，检错，无纠错不使用序号和确认机制地址字段A 只置为0xFF。
计算机网络第三章参考答案
第三章作业参考答案1.什么是网络体系结构？网络体系结构中的基本原理是什么？答：（1）计算机网络中，层、协议和层间接口的集合被称为计算机网络体系结构（2）网络体系结构中的基本原理是分层原理：计算机网络中采用了分层方法，把复杂的问题划分为若干个较小的、单一的局部问题，在不同的层次上予以解决。
2.什么是实体？什么是对等实体？什么是服务数据单元？什么是协议数据单元？答：（1）实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程；（2）对等实体：分别位于不同系统对等层中的两个实体；（3）服务数据单元：指定层的接口数据的总和；（4）协议数据单元：网络体系结构中，对等层之间交换的信息报文统称为协议数据单元。
3．什么是网络协议？它在网络中的作用是什么？网络协议的三要素是什么？答：（1）网络协议：计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合;(2)作用：约定通信双方在通信时必须遵守的规则;(3)三要素：语法、语义、时序（“同步”也可以，但不如“时序”更贴切）。
4. 协议与服务之间的区别是什么？答：协议：对等实体间通信时必须遵守的规则；服务：某一层向它的上一层提供的一组操作，定义了该层要代表其用户执行哪些操作；协议是不同网络系统对等层之间的关系，而服务则是相同网络系统上下层之间的关系。
5. 服务分哪两类？有什么区别？比较数据报与虚电路两种服务各自的优缺点及适用场合？答：（1）服务分为：面向连接服务和无连接服务；区别如下：1）面向连接服务：在数据交换之前，必须先建立连接，当数据交换结束后，则应终止这个连接；具有连接建立、数据传输和连接释放三个阶段；静态分配资源，传输前需建立连接；提供可靠的传输服务，无错、按序、无丢失、不重复；仅在连接阶段需要完整的目的地址；适用在一段时间内向同一目的地发送大量报文，实时性要求高的场合。
2）无连接服务：两个实体在数据传输时动态地进行分配通信时所需的资源。
动态分配资源，不能防止报文的损失、失序、丢失和重复；需要为每一个报文提供完整的目的地址，适用少量零星报文的场合。
计算机网络第3章 物理层
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3.2 数据通信基础知识 基本概念： 数据通信：依照一定协议，利用数据传输技术在两个终端之 间传递数据信息的一种通信方式和通信业务。
数据(Data)：传递（携带）信息的实体。 模拟(Analog)数据：用连续变化形式表示的数据。 数字(Digital)数据：用不连续变化形式表示的数据。 信号(Signal)：数据的物理量编码（通常为电编码），是数据 的电气或电磁表现，数据以信号的形式传播。 模拟信号：是指随时间连续变化的信号，时间上连续，包 含无穷多个值。 数字信号：是指其值用离散状态（即所谓的“二进制信号 ”） 表示的信号。时间上离散，仅包含有限数目的 预定值。 2015/7/7 page 6
基带信号：将数字信号1或0直接用不同的电压来表示，然后送
到线路上去传输。 宽带信号：将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。 经过调制的基带信号在不同频段，可以在一条电缆 中同时传输多路信号而不会发生相互干扰，提高
线路利用率。
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信号种类图示： t
用电平的高低分 别表示0或1
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由于计算机和终端设备之间的数据通信一般是双向的，所以把 这两个设备合在一起形成我们通常所说的调制解调器（Modem）。 调制解调器提供全双工的数字信道。
数据
调制器
解调器
数据
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电话 线 RS232电缆线 COM1或COM2 串行口
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构成：本地回路、交换局、干线
双绞线
光纤、微波、同轴
双绞线
端局
长途局
自考计算机网络原理第三章课后答案
1．物理层协议包括哪些内容？包括：EIA RS232C 接口标准、EIA RS 449 及RS -422 与RS -423 接口标准、100 系列和200 系列接口标准、X.21 和X.21bis 建议四种。
RS232C 标准接口只控制DTE 与DCE 之间的通信。
RS-449 有二个标准的电子标准：RS -422(采用差动接收器的平衡方式)与RS -423(非平衡方式)这些标准重新定义了信号电平，并改进了电路方式，以达到较高的传输速率和较大的传输距离。
100 系列接口标准的机械特性采用两种规定，当传输速率为：200bps~9600bps 时，采有V.28 建议；当传输速率为48Kbps 时，采用34 芯标准连接器。
200 系列接口标准则采用25 芯标准连接器。
X.21 是一个用户计算机的DTE 如何与数字化的DCE 交换信号的数字接口标准，以相对来说比较简单的形式提供了点-点的信息传输，通过它能够实现完全自动的过程操作，并有助于消除传输差错。
2．比较RS-232 与RS-449 的电气特性。
RS-232 规定逻辑“1”的电平为：-15 ~ -5 ，逻辑“0”的电平为+5 ~+15。
两设备的最大距离也仅为15 米，而且由于电平较高，通信速率反而影响。
接口通信速率小于等于20Kbps。
RS-422 由于采用完全独立的双线平衡传输，抗串扰能力大大增强。
又由于信号电平定义为正负6伏，当传输距离为10m 时，速率可达10Mbps；当传输距离为1000m 时，速率可达100Kbps。
RS-423，电气标准是非平衡标准。
它采用单端发送器和差动接收器。
当传输距离为10m 时，速率可达100Kbps；当传输距离为1000m 时，速率可达10Kbps。
3．请说明和比较双绞线、同轴电缆与光纤3 种常用传输价质的特点。
双绞线是最常用的传输介质。
双绞线芯一般是铜质的，能提供良好的传导率。
既可以用于传输模拟信号也可以用于传输数字信号。
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4.2.1 机械特性
机械特性
主要涉及接口的物理结构。规定所用接线器的形状 和尺寸、插针或插孔的数目和排列次序、固定和锁 定装置等做出详细的规定。
常用的标准接口
ISO 2110 25芯接线器，用于串行和并行音频调制 解调器、公用数据网接口、电报接口和自动呼叫设备。 ISO 2593 34芯接线器，高速数据终端设备接线器 和引线分配，V.35宽带调制解调器 ISO 4902 37芯和9芯接线器，串行音频和宽带调制 解调器 ISO 4903 15芯接线器，X.20、X.21、X.22所规定 的公用数据网接口 10
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4.3.4 RJ45 (续1)
RJ45插头上的网线排序的两种方式
T568A线序，用于网络设备需要交叉互连的场合。 所谓“交叉”是指网线的一端按T568A线序连接， 另一端按T568B线序连接(见图4-6)。交叉连接适用 于连接两个网络设备，如两台计算机、集线器或 交换机之间。 T568B线序，用于网络设备直接互连的场合。网线 两端都使用T568B线序(见图4-7)。直通连接适用于 布线系统用户工作区的墙壁插座到计算机，以及 两台不同网络设备之间的连接。 现在市场上的很多网络设备具有自动翻转功能， 无论是直连还是交叉都可是设备连通 26
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第4章：内容提纲
4.1 物理层概述
4.2 物理层接口特性 4.3 物理层的常用标准
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4.3 物理层的常用标准
4.3.1 EIA RS-232
EIA RS-232是美国电子工业协会EIA于1962年制 订的著名物理层异步通信接口标准。
RS-232-C接口的机械特性
使用25芯接线器(与ISO 2110兼容)：数据线(4 条)、控制线(11条) 、定时线(3条)和地线(2条) 。 其余5条是未定义或专用的，常用的只有9根。 在DTE侧采用针式(凸插头)结构，DCE侧采用孔 式(凹插座)结构。 实际使用可采用芯针较少的9芯接线器。
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4.3.1 EIA RS-232(续3)
RS-232-C接口的规程特性
规程特性描述了在不同的条件下，各条信号线呈现 “接通”(正电平，逻辑“0”)或“断开”(负电平， 逻辑“1”)状态的顺序和关系。例如， DTE若想将 数据发往传输线路，必须做到CC、CD、CA、CB这 4条控制线全部呈“接通”状态，也就是既做到设 备就绪，又做到线路就绪。 由于RS-232-C对许多用户环境有所限制，而用户 又迫切要求改善原有特性，如提高速率、增大距离、 追加某些必要的功能(如环回测试)等。于是，EIA 于1987年将C版本修订为D版本，1991年又修订为 E版本，1997年再修订为F版本。因各版本修订内 容不多，许多厂商仍用为原来的旧名称RS-232-C20 。
DTE/DCE接口 串行比特流 DCE
公用交换网
用户环境 DTE
DTE/DCE接口
用户环境 DTE
DCE
通信设施
用户设施
通信环境
用户设施
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4.2 物理层接口特性(续1)
DTE(Data Terminal Equipment) 数据终端设备 的英文缩写，它是一种具有一定的数据处理和转 发能力的设备。DTE可以是一台计算机、终端或 各种I/O设备。 DCE(Data Circuit-Terminating Equipment) 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设备。典 型的DCE，如调制解调器。 DTE/DCE接口是标准化的。它具有机械、电气、 功能和规程四个方面的特性。
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4.2.3 功能特性
功能特性
主要对各接口信号线作出确切的功能定义以及相 互间的操作关系。 对接口线按具有的功能多少分为两类：
一线一义法：每个信号线定义一种功能。 EIA RS232-C，EIA RS-449和ITU-T V.24采用此法。 一线多义法：每根信号线被定义多种功能，有利于减 少接口信号线的数目。ITU-T X.24, ITU-T X.21.
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第4章：内容提纲
4.1 物理层概述
4.2 物理层接口特性
4.3 物理层的常用标准
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4.2 物理层接口特性
物理层协议实际上是DTE（ Data Terminal Equipment ）与DCE （ Data Circuit-Terminating Equipment ）之间的一组约定。这 组约定规定了DTE与DCE之间标准接口特性。
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4.3.1 EIA RS-232(续1)
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4.3.1 EIA RS-232(续1)
RS-232-C接口的电气特性
采用单端发送单端接收、双极性电源供电，其逻辑 “1”电平为-5V～-15V，逻辑“0”电平为+5V～ +15V，过渡区为-3V～+3V。噪声容限为2V。
RS-232-C的接口电平不能和TTL、DTL输出、输 入的电平(“1”为2.4V，“0”为0.4V)相兼容， 而必须外加传输线驱动/接收器（ MAX232 ）实 现电平的转换。 RS-232-C的最大传输距离为15m（目前使用的多 芯电缆线间电容为150pF/m，而信号线上最大负 载电容应低于2500pF ）。实际的数据传输速率应 根据传输距离和信道质量加以选择。 18
4.3.1 EIA RS-232(续4) 利用零调制解调器的两台计算机远程连接
插头 （1）保护地 （2）发送 （3）接收 （4）请求发送 （5）允许发送 （6）DCE 就绪 （7）信号地 （8）载波检测 （20）DTE 就绪 （22）振铃指示 计算机 插座 插座 插头
（1）保护地 （2）发送 （3）接收 （4）请求发送 （5）允许发送 （6）DCE 就绪 （7）信号地 （8）载波检测 （20）DTE 就绪 （22）振铃指示
4.3.4 RJ45 (续2)
1橙白 2橙 3绿白
4蓝
1橙白 2橙 3绿白 4蓝 5蓝白 6绿
1橙白 2橙 3绿白
1橙白 2橙 3绿白
4蓝
5蓝白
4蓝
5蓝白
5蓝白
6绿
6绿
7棕白
6绿
7棕白 8棕
7棕
8棕 图4－6
7棕白
8棕
8棕
交叉连接示意图
图4－7
直通连接示意图
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4.3.4 RJ45 (续3) RJ45插头上的网线排序
568A线序：1—绿白， 2—绿，3—橙白，4—蓝， 5—蓝白，6—橙，7—棕 白，8—棕。
568B线序：：1—橙白， 2—橙，3—绿白，4—蓝， 5—蓝白，6—绿，7—棕 白，8—棕
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4.3.4 RJ45 (续4) RJ45上各条网线的用途
线序 1 功用 发送 + 线序 5 功用 不用
2
3 4
4.2.1 机械特性(续1) ISO标准化的部分接线器
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4.2.2 电气特性
电气特性
指明在接口电缆的各条线上电气连接及有关电路 特性，包括发送器和接收器的电路特性（发送信 号电平、发送器的输出阻抗、接收器的输入阻抗、 平衡特性等）、负载要求、传输速率和连接距离 等。 CCITT 标准化的电气特性标准，涉及CCITT V.10/X.26、CCITT V.11/X.27、CCITT V.28、 CCITT X.21/EIA RS-449等建议的电气特性。
发送－
接收 + 不用
6
7 8
接收－ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
不用 不用
注意： 1、线序不能随意改动的。如果将线序随意搞乱，将1 和3作为发送，2和4作为接收，那么这些线的抗干 扰能力就会下降，从而不能保证网络的正常工作。 2、在10/100Mb/s自适应网卡，第4芯和5芯可用于话 音服务。 29
5
4.1 物理层概述(续1)
物理层的协议与具体的物理设备、传输媒体及通 信手段有关。用于物理层的协议也常称为规程。 物理层的许多协议是在OSI/RM公布以前制定的， 并没有用OSI术语进行描述，只能将物理层实现 的主要功能描述为与传输媒体接口有关的四个重 要特性： 机械特性 (mechanical characteristics) 电气特性 (electrical characteristics) 功能特性 (functional characteristics) 规程特性 (procedural characteristics)
数字通信与计算机网络
第 3 章 物理层
1
第 3 章 物理层
教学目的
学习内容
掌握物理层的基本概念 掌握物理层的四个接口 特性 熟知物理层的常用标准 (RS-232，RS-449， RS485，RJ45)
物理层概述 物理层接口特性 物理层的常用标准
2
第3章：内容提纲
3.1 物理层概述
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4.3.3 EIA RS-485 (续1)
RS485的机械特性 使用DB-9的9芯接线器,与智 能终端连接的RS-485为插孔式，与键盘连接的 RS-485采用插针式。 RS-485的电气特性 采用差分传输方式(或称平 衡传输)，以增强抗共模干能力，可获得较好的 抗噪声干扰性。逻辑“1” 为+2～+6V表示；逻 辑“0”为2～6V表示。接口信号电平与TTL电 平兼容。最高传输速率为10Mb/s。最大传输距离 为1200m(最远可达3000m)。接口总线上可连接 128个收发器。接口具有良好的抗噪声干扰性。
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4.3.4 RJ45
RJ45连接器指的是由IEC(60)603-7标准化的接插 件标准定义的8芯的模块化插孔或插座，又称RJ45 插头。 IEC (60)603-7是ISO/IEC 11801国际通用 综合布线标准的连接硬件的参考标准。 RJ45插头是一种只能沿固定方向插入并自动防止 脱落的塑料接头，俗称“水晶头”。