数据通信技术

汇报人：AA2024-01-24数据通信技术延时符Contents目录数据通信技术概述数据传输媒介与设备数据编码与调制技术数据链路层协议及实现网络层协议及实现传输层协议及实现应用层协议及实现数据通信网络安全与防护策略延时符01数据通信技术概述定义数据通信技术是指通过传输媒介，实现数字信息的传输、交换、存储和处理的技术。发展历程自20世纪60年代起，随着计算机技术的飞速发展和广泛应用，数据通信技术得到了迅速的发展。从最初的有线电话网络，到后来的计算机网络，再到现在的移动互联网和物联网，数据通信技术不断推动着人类社会的进步和发展。定义与发展历程计算机网络电信网络物联网云计算数据通信技术应用领域数据通信技术是计算机网络的基础，实现计算机之间的数据传输和资源共享。物联网通过数据通信技术，将物理世界的各种设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。通过数据通信技术，实现电话、短信、彩信等电信业务的传输和处理。云计算利用数据通信技术，将计算资源集中起来，为用户提供按需服务。数据通信技术基本原理数据传输方式：数据通信可以采用并行传输或串行传输方式。并行传输速度快，但成本高；串行传输速度慢，但成本低。数据编码与调制：为了保证数据传输的可靠性和有效性，需要对数据进行编码和调制。常见的编码方式有曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等；常见的调制方式有振幅调制、频率调制和相位调制等。传输媒介：数据通信的传输媒介可以是双绞线、同轴电缆、光纤、无线电波等。不同的传输媒介具有不同的传输特性和适用范围。数据交换技术：数据交换是实现数据通信的关键技术之一。常见的数据交换技术有电路交换、报文交换和分组交换等。电路交换适用于实时性要求高的场合；报文交换适用于数据量大且实时性要求不高的场合；分组交换结合了电路交换和报文交换的优点，具有高效、灵活的特点。延时符02数据传输媒介与设备由两根互相绝缘的铜导线绞合而成，用于模拟或数字信号传输。双绞线同轴电缆光纤由内导体、绝缘层、外导体和护套组成，具有较高的带宽和抗干扰能力。以光波为载体，利用光的全反射原理进行信号传输，具有传输距离远、带宽高等优点。030201有线传输媒介通过天线辐射电磁波进行通信，适用于广播、电视、移动通信等领域。无线电波频率在300MHz~300GHz之间的电磁波，具有直线传播、受天气影响小等特点。微波利用红外线进行通信，适用于短距离、高速率的数据传输。红外线无线传输媒介数据通信设备将数字信号转换为模拟信号进行传输，或将模拟信号转换为数字信号进行处理。连接多个网络设备的中心设备，提供数据交换和共享功能。连接不同网络的设备，根据网络层地址进行数据包转发和路由选择。在数据链路层实现数据交换的设备，具有高速、低延迟等特点。调制解调器集线器路由器交换机延时符03数据编码与调制技术

数字信号编码方法非归零编码（NRZ）一种简单的二进制编码方式，高电平表示1，低电平表示0。曼彻斯特编码每位中间有一个跳变，从低到高表示1，从高到低表示0。差分曼彻斯特编码每位中间的跳变仅表示开始，利用每个码元开始时有无跳变来表示1和0。03相位调制（PM）通过改变载波的相位来传递信息。01振幅调制（AM）通过改变载波的振幅来传递信息。02频率调制（FM）通过改变载波的频率来传递信息。模拟信号调制方法在电话线、光纤等有线媒介上传输数据时，采用特定的编码和调制技术以提高传输效率和抗干扰能力。有线通信无线通信数字广播与电视数据存储在移动通信、卫星通信等无线传输场景中，利用编码和调制技术实现信号的远距离传输和高效接收。采用先进的编码和调制技术，实现数字音频、视频信号的广播与电视传输，提高信号质量和传输效率。在硬盘、光盘等数据存储介质中，利用特定的编码方式提高数据存储密度和读写性能。编码与调制技术应用延时符04数据链路层协议及实现HDLC（High-LevelDataLinkControl，高级数据链路控制）协议是一种面向比特的同步数据链路层协议。HDLC协议通过采用帧同步传输方式，支持全双工、半双工和单工通信，具有差错控制、流量控制、链路管理等功能。HDLC协议定义了三种类型的帧：信息帧（I帧）、监控帧（S帧）和无编号帧（U帧），用于实现数据的可靠传输和链路的维护。HDLC协议PPP（Point-to-PointProtocol，点对点协议）是一种数据链路层协议，主要用于拨号或专线方式建立点对点连接发送数据。PPP协议具有用户验证、支持多种网络层协议、允许双方协商参数等特性，广泛应用于广域网接入和VPN等领域。PPP协议由三个主要部分组成：封装多网络层数据报的方法、链路控制协议LCP（LinkControlProtocol）和网络控制协议NCPs（NetworkControlProtocols）。PPP协议交换机交换机是数据链路层的设备，通过MAC地址转发数据帧。交换机具有多个端口，可以连接多个设备，实现局域网内设备的互连互通。网桥网桥也是数据链路层的设备，用于连接两个局域网，根据MAC地址转发数据帧。网桥可以过滤掉不必要的数据帧，减少网络中的广播风暴。集线器集线器是早期的网络设备，属于数据链路层设备。集线器将多个设备连接在一起，形成一个共享式的局域网。然而，由于集线器采用广播方式发送数据，容易导致网络性能下降，现在已经被交换机所取代。数据链路层设备延时符05网络层协议及实现IP协议概述01IP协议是互联网协议（InternetProtocol）的简称，是网络层的主要协议之一。它负责在网络上路由和传输数据，提供不可靠、无连接的数据报服务。IP地址与寻址02IP地址是设备在网络中的唯一标识，用于实现网络中的数据传输。IP协议支持IPv4和IPv6两种版本的地址格式，其中IPv6具有更大的地址空间和更高的安全性。IP数据报格式03IP数据报是IP协议传输数据的基本单位，包括报头和数据部分。报头包含源IP地址、目的IP地址、生存时间（TTL）等信息，数据部分则携带上层协议的数据。IP协议ICMP（InternetControlMessageProtocol，互联网控制报文协议）是网络层的一个辅助协议，用于在IP主机和路由器之间传递控制消息。ICMP协议概述ICMP报文分为多种类型，如回显请求（ping）、回显应答、目的不可达、超时等，用于实现网络诊断、路由跟踪等功能。ICMP报文类型ping命令是ICMP协议的一个典型应用，通过发送ICMP回显请求报文并接收应答报文，可以检测网络连通性和延迟情况。ICMP应用ICMP协议ARP协议概述ARP（AddressResolutionProtocol，地址解析协议）用于将网络层IP地址解析为数据链路层的MAC地址，以实现跨网络的数据传输。ARP工作原理当主机需要发送数据到另一台主机时，如果不知道目标主机的MAC地址，它会广播一个ARP请求报文，询问目标IP地址对应的MAC地址。目标主机收到请求后会发送一个ARP应答报文，包含其MAC地址信息。RARP协议概述RARP（ReverseAddressResolutionProtocol，逆地址解析协议）是ARP协议的逆操作，用于将数据链路层的MAC地址解析为网络层的IP地址。它主要用于无盘工作站等场景，通过广播RARP请求报文获取自己的IP地址配置信息。ARP和RARP协议延时符06传输层协议及实现123传输控制协议（TCP）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。TCP在通信过程中管理数据段的排序和流量控制，确保数据能够可靠地传输到目标。TCP协议通过三次握手建立连接，通过四次挥手断开连接，确保数据传输的可靠性和稳定性。TCP协议03UDP常用于实时应用如音视频传输、在线游戏等，以及对可靠性要求不高的场景。01用户数据报协议（UDP）是一种无连接的传输层协议，不保证数据的可靠传输。02UDP在传输数据时不需要建立连接，直接发送数据报，因此具有较低的延迟和开销。UDP协议传输层设备主要包括网关、路由器等网络设备，它们负责在网络层实现数据的路由和转发。网关是一种连接不同网络的设备，它能够在不同网络协议之间进行转换，实现数据的跨网络通信。路由器是一种连接多个网络的设备，它根据路由表将数据报文从源网络转发到目标网络。路由器具有选路和转发功能，能够实现不同网络之间的数据传输。传输层设备延时符07应用层协议及实现DNS服务DNS（域名系统）是用于将域名转换为IP地址的分布式数据库系统，它允许用户通过易于记忆的域名访问互联网资源。DNS工作原理DNS采用层次化、分布式的结构，通过递归查询或迭代查询的方式解析域名，返回对应的IP地址。DNS服务器类型包括根域名服务器、顶级域名服务器、权威域名服务器和递归解析服务器等。DNS概述FTP服务包括ASCII模式和二进制模式。ASCII模式用于传输文本文件，二进制模式用于传输二进制文件。FTP传输模式FTP（文件传输协议）是用于在网络上传输文件的协议，它支持文件的上传、下载、删除和重命名等操作。FTP概述FTP采用客户端/服务器模式，客户端发送请求，服务器响应请求并传输文件。FTP使用两个端口，一个用于控制连接，一个用于数据连接。FTP工作原理Telnet概述Telnet是一种远程终端服务，它允许用户通过网络连接到远程计算机，并在远程计算机上执行命令。Telnet工作原理Telnet采用客户端/服务器模式，客户端发送请求，服务器响应请求并执行相应的命令。Telnet传输的数据是明文的，因此存在安全隐患。Telnet应用场景Telnet常用于远程管理和维护设备，如路由器、交换机等网络设备。由于Telnet传输数据不加密，现在逐渐被更安全的SSH协议所取代。010203Telnet服务延时符08数据通信网络安全与防护策略恶意软件攻击拒绝服务攻击网络钓鱼攻击中间人攻击网络安全威胁类型01020304包括病毒、蠕虫、特洛伊木马等，通过感染用户设备或窃取信息造成危害。通过大量无效请求占用网络资源，使目标系统瘫痪或无法提供正常服务。通过伪造信任网站或邮件，诱导用户泄露个人信息或下载恶意软件。攻击者截获并篡改通信双方的数据，以窃取信息或破坏通信过程。采用相同密钥进行加密和解密，具有加密速度快、密钥管理简单的优点，但密钥传输存在安全隐患。对称加密采用公钥和私钥进行加密和解密，公钥公开，私钥保密。具有安全性高、适用于大规模网络通信的优点，但加密速度较慢。非对称加密结合对称加密和非对称加密的优点，先用非对称加密传输对称密钥，再用对称密钥加密传输数据，实现高效安全的数据传输。混合加密加密技术原理及应用包过滤防火墙根据预先设定的规则，检查通过防火墙