数据通信的基础知识

数据通信的基础知识汇报人：AA2024-01-19目录数据通信概述数据传输技术数据编码与差错控制数据交换技术通信协议与网络体系结构数据通信网络设备数据通信应用与发展趋势01数据通信概述数据通信是指通过传输媒介，在数据源和数据宿之间实现信息传输与交换的过程。从早期的电报、电话通信，到现代的计算机网络通信，数据通信经历了漫长的发展历程，不断推动着人类社会的进步。定义与发展历程发展历程定义

数据通信的重要性信息时代的基础数据通信是信息时代的基础，它使得人们能够跨越时空限制，实现信息的快速、准确传输。促进社会经济发展数据通信的发展促进了社会经济的全球化，使得世界各地的资源、信息得以共享，推动了全球经济的发展。改变生活方式数据通信改变了人们的生活方式，如远程办公、在线教育、电子商务等，使得人们的生活更加便捷、高效。数据通信系统的基本组成数据源与数据宿数据源是信息的发送端，负责将原始数据转换为适合传输的信号；数据宿是信息的接收端，负责将接收到的信号还原为原始数据。传输媒介传输媒介是连接数据源和数据宿的物理通道，如电缆、光纤、无线电波等。通信协议通信协议是数据通信中双方共同遵守的规则和约定，它规定了数据的格式、传输方式、传输速率等。通信设备通信设备是实现数据通信的硬件设备，如调制解调器、交换机、路由器等。02数据传输技术由两根互相绝缘的铜导线组成，成本低，传输距离短，常用于局域网连接。双绞线同轴电缆光纤由内导体、绝缘层、外导体和护套组成，传输性能较双绞线好，成本较高，常用于电视信号传输。以光波为载体进行信息传输，传输距离远、速度快、抗干扰能力强，但成本较高。030201传输介质及特性利用模拟信号进行信息传输，信号连续变化，易受干扰和失真。模拟传输利用数字信号进行信息传输，信号不连续、离散，抗干扰能力强，适用于远距离传输。数字传输模拟传输与数字传调制技术将基带信号转换为适合在信道中传输的已调信号的过程，包括振幅调制、频率调制和相位调制等。解调技术将已调信号还原为基带信号的过程，与调制过程相对应。解调是调制的逆过程，通过解调可以恢复出原始的信号。调制与解调技术03数据编码与差错控制高、低电平表示二进制的1和0，简单但无法判断开始和结束。非归零编码位周期中心的电平跳变表示0，位周期边界的电平跳变表示1。曼彻斯特编码在每一位的中心处始终都有跳变，位开始边界有跳变代表0，没有跳变代表1。差分曼彻斯特编码数据编码方式随机差错由信道中随机的热噪声引起，具有随机性。突发差错由信道中的脉冲干扰引起，具有成串出现的特性。差错产生原因及类型03反馈检验接收端将收到的信息原样返回发送端，发送端与原始信息比较，发现错误则重发。01检错重发发送端经检错编码后发出，接收端检验后如发现有错则通过反馈信道请求重发。02前向纠错发送端经纠错编码后发出，接收端不仅能发现错误还能自动纠正错误。差错控制方法04数据交换技术电路交换原理及特点电路交换是一种直接的交换方式，它为一对需要进行通信的装置（站）之间提供一条临时的专用通道，即提供一条专用的传输通道，既可是物理通道又可是逻辑通道（使用时分或频分复用技术）。这条通道是由节点内部电路对节点间传输路径经过适当选择、连接而完成的，由多个节点和多条节点间传输路径组成的链路。原理呼叫建立时间长，并且存在呼损；对传送信息没有差错控制；对通信双方信息同步要求较高；通信双方必须同时工作。特点原理报文交换采用“存储-转发”方式进行传送，无需事先通过呼叫建立连接，因此可以随时接收报文。其整个过程为：发信端用户首先把要发送的报文暂时存放在本地交换机，当本地交换机与对端交换机之间有信道空闲时，就转发过去，接收端交换机在收到报文后，也是先暂存，等到电路空闲时再转发给接收端用户。要点一要点二特点报文交换的主要特点是用户信息要经交换机存储和处理，报文以存储转发的方式通过交换机，故其输入与输出电路的速率、编码格式等可以不同，因而容易实现各种不同类型终端间的相互通信；由于采用排队机制，加之交换网络具有多路径的路由选择功能，故报文交换可以实现多用户之间不同速率、不同规程的终端间实时互通通信。报文交换原理及特点分组交换是将用户传送的数据划分成一定的长度，每个部分叫做一个分组。在每个分组的前面加上一些必要的控制信息组成的首部，分组的首部包含了发送地址和接收地址等控制信息，其长度固定。分组交换采用存储转发的方式进行传输处理。原理传输质量高；信息传递安全、可靠；允许不同类型的终端相互通信；电路利用率高；传送信息有一定时延；可实现全国漫游；易于实现各种新业务。特点分组交换原理及特点05通信协议与网络体系结构通信协议是计算机之间进行数据交换和通信时必须遵循的一组规则和约定。定义确保不同计算机之间能够正确、可靠地进行数据传输和通信。重要性根据应用场景和需求，通信协议可分为多种类型，如TCP/IP、HTTP、FTP等。分类通信协议概述负责传输比特流，提供物理连接和数据传输服务。物理层负责将数据组合成帧，进行差错控制和流量控制。数据链路层负责路由选择和分组传输，确保数据从源端传输到目的端。网络层OSI七层网络体系结构传输层提供端到端的可靠数据传输服务，如TCP协议。会话层负责建立、管理和终止会话，提供同步和对话控制功能。表示层负责数据格式转换和加密解密等数据处理功能。应用层提供应用程序使用的网络服务接口，如HTTP、FTP等协议。OSI七层网络体系结构网络接口层对应于OSI的物理层和数据链路层，负责数据的传输和接收。传输层提供可靠的端到端数据传输服务，如TCP协议；或提供无连接的数据报服务，如UDP协议。应用层提供应用程序使用的网络服务接口，如HTTP、FTP、SMTP等协议。TCP/IP协议族中的协议分布在这四层中，每层都有相应的协议进行数据的传输和处理。网络层对应于OSI的网络层，负责路由选择和分组传输。TCP/IP四层网络体系结构06数据通信网络设备网卡01网络接口卡（NIC）是计算机与局域网相互连接的设备，用于将计算机连接到网络中的电缆或其他媒介上。集线器02集线器（Hub）是一种多端口的中继器，它提供了多个端口，允许多个设备连接在一起，形成一个星型拓扑结构的局域网。中继器03中继器（Repeater）是网络物理层上的连接设备，适用于完全相同的两个网络的互连，主要功能是通过对数据信号的重新发送或者转发，来扩大网络传输的距离。网卡、集线器和中继器网桥网桥（Bridge）是数据链路层上的连接设备，用于连接两个具有相同或相似体系结构逻辑上独立的网络。交换机交换机（Switch）是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。路由器路由器（Router）是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。路由器是互联网络的枢纽，"交通警察"。网桥、交换机和路由器010203网关网关（Gateway）又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。防火墙防火墙技术是通过有机结合各类用于安全管理与筛选的软件和硬件设备，帮助计算机网络于其内、外网之间构建一道相对隔绝的保护屏障，以保护用户资料与信息安全性的一种技术。服务器服务器指的是网络环境下为客户机提供某种服务的专用计算机，服务器安装有网络操作系统和各种服务器应用系统软件的服务器软件.服务器具有高速CPU运算能力、长时间可靠运行、强大I/O外部数据吞吐能力以及更好的扩展性.网关、防火墙和服务器07数据通信应用与发展趋势FTP文件传输协议，用于从一个主机到另一个主机上的文件传输。SFTP/SCP安全文件传输协议，提供加密的文件传输服务。Telnet远程终端服务，用户通过网络连接到远程计算机，使用其资源和服务。远程登录与文件传输服务SMTP简单邮件传输协议，用于发送电子邮件。POP3/IMAP邮件获取协议，用于从邮件服务器接收电子邮件。Webmail基于Web的电子邮件服务，用户可以通过浏览器访问和管理电子邮件。电