第二章 物理层协议.docx

《网络协议分析——第二章 物理层协议》 在计算机网络的世界里，物理层协议是构建通信的基础，它是整个网络协议栈的底层，负责在实际传输媒介上传输原始比特流。这一章我们将深入探讨物理层协议的核心概念、任务、特点，以及常见的物理层协议实例。 2.1 物理层协议概述 物理层协议定义了如何在各种传输媒介上传输数据比特流，而不涉及具体的媒介类型。它的主要任务是确定与传输媒介接口的相关特性，包括机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。机械特性涉及到接口的物理形状、引线布局等；电气特性则定义了接口上电压的范围；功能特性明确了电压水平所代表的信号含义；而过程特性规定了事件发生的顺序。 2.1.5 数据通信系统的物理模型 数据通信系统由源系统、传输系统和目的系统三部分构成。源系统发送数据，传输系统承载数据，目的系统接收数据。通信过程中的信号有数据、模拟信号、数字信号、码元等概念。模拟信号连续变化，而数字信号是离散的；码元则是数字信号在时间上的基本表示。 2.1.6 信道相关概念 信道是信号传输的路径，包括单项、双向交替和双向同时通信模式。基带信号是未经调制的信号，而调制分为基带调制和带通调制，前者仅改变信号波形以适应信道，后者通过载波调制将信号频率转移到较高频段。 2.2 典型的物理层协议 2.2.1 EIA-RS-232/CCITT V.24 协议 RS-232-C协议是早期广泛使用的串行通信标准，包括25针和9针连接器的机械特性，负逻辑的电气特性，以及定义了数据传输、联络信号等功能特性的规程特性。 2.2.2 X.21 协议 X.21协议是面向分组交换的数据通信网络接口，采用15芯DTE-DCE接口，支持不同的传输速率，并有明确的控制阶段和数据传输阶段。 2.3 数据编码和调制解调 2.3.1 数字基带传输码型 不归零编码（NRZ）分为NRZL和NRZI，前者根据电平表示数据，后者根据电压变化来区分0和1；归零编码（RZ）在每个码元内部恢复到零电平；曼彻斯特编码则通过码元中间的电平跳变实现同步，且每个码元都有跳变。 物理层协议的细节不仅关乎信号的传输，还直接影响到整个网络的性能和可靠性。理解这些基本概念和技术对于网络工程师来说至关重要，因为它们是构建高效、稳定网络的基石。通过对物理层协议的深入研究，我们可以更好地设计和优化网络通信，确保数据准确无误地从一端传输到另一端。