《ch数据通信技术》课件

《CH数据通信技术》课件本课件旨在介绍数据通信技术的基础知识，涵盖网络模型、数据传输、网络安全等方面。WD第一章绪论数据通信技术是现代社会信息化建设的基础，为人们提供了一个便捷、高效的信息传递和共享平台。本章将概述数据通信的基本概念、发展历程和应用领域，为后续学习打下基础。1.1数据通信的基本概念数据通信的定义数据通信是指通过电子手段在两台或多台设备之间进行数据的传输和交换。基本组成一个完整的数据通信系统通常包括数据源、发送器、通信信道、接收器和数据宿。数据通信的目的数据通信的主要目的是实现信息共享和资源互联，提高工作效率，促进社会发展。1.2数据通信的发展历程早期阶段早期数据通信主要依赖于电报和电话，数据传输速度缓慢，效率低下。计算机网络时代随着计算机技术的快速发展，数据通信技术也得到了突飞猛进的进步，以互联网为代表的计算机网络技术应运而生。移动通信时代移动通信技术的出现使数据通信变得更加便捷和高效，人们可以通过移动设备随时随地接入互联网。物联网时代物联网技术将各种设备连接在一起，海量数据的产生和传输对数据通信技术提出了更高要求。1.3数据通信的应用领域互联网应用数据通信技术是互联网的基础。互联网应用广泛，例如电子邮件、网页浏览和视频流。移动通信移动通信利用数据通信技术实现语音、短信和数据传输。智能手机和移动网络依赖于数据通信。物联网物联网使用数据通信技术连接设备和收集数据。物联网应用范围广泛，包括智能家居、智慧城市和工业自动化。远程办公远程办公使用数据通信技术实现远程协作和信息共享。远程办公对现代商业和工作方式影响深远。第二章数据通信系统基础本章介绍数据通信系统的基本概念和组成部分，以及通信信号的处理方法。数据通信系统是现代信息社会的基础，其基础知识的掌握对理解和应用数据通信技术至关重要。2.1数据通信系统的组成1源节点数据通信系统中产生数据的节点，负责将数据转换为信号发送出去。2传输介质传输介质负责连接数据通信系统中的各节点，使信号能够有效地传输。3目的节点接收数据的节点，负责将接收到的信号还原成数据，并进行处理。4通信协议通信协议是数据通信系统中的重要组成部分，负责规范数据传输和处理的规则。2.2通信信号的描述模拟信号模拟信号是连续变化的信号，其幅度和频率都随时间连续变化。数字信号数字信号是离散的信号，其幅度和频率都以离散值表示，通常以二进制编码方式表示。信号的频谱信号的频谱是指信号在不同频率上的能量分布。信号的带宽信号的带宽是指信号所占据的频率范围。2.3信号的采样和量化采样是将模拟信号转换为数字信号的第一步。它以固定速率测量模拟信号的幅度。量化则是将采样后的幅度值离散化，用有限个离散值来表示。1采样将模拟信号转换为数字信号的第一步2量化将采样后的幅度值离散化3编码将量化后的值转换为二进制代码2.4信号的编码和调制信号编码和调制是数据通信中至关重要的步骤，它将数字信号转换为适合在物理信道中传输的模拟信号。1编码将数字数据转换为适合传输的代码形式2调制将编码后的数字信号调制到载波信号上3解调接收端将调制后的信号解调回原始数字信号4解码将解码后的信号恢复为原始数据编码和调制过程确保了数据在传输过程中的完整性和可靠性，并提高了数据传输效率。第三章数据链路层协议数据链路层位于网络体系结构的第二层。它负责在相邻节点之间传输数据帧，确保数据的可靠性和完整性。3.1数据链路层的功能流量控制数据链路层通过流量控制机制避免发送方发送过多的数据，防止接收方缓冲区溢出。流量控制可以确保数据传输的可靠性，避免数据丢失和错误。错误检测数据链路层使用校验和、奇偶校验等方法检测传输过程中可能出现的错误。当发现错误时，可以请求重新发送数据，确保数据的完整性和准确性。3.2数据链路层的基本问题数据帧的传输数据链路层负责将数据分组为数据帧，并通过物理层进行传输。数据帧的错误控制传输过程中可能会出现数据帧丢失或损坏，数据链路层通过校验码和重传机制保证数据完整性和可靠性。数据帧的访问控制多个设备共享同一传输介质时，数据链路层负责协调数据帧的访问，避免冲突和数据丢失。3.3点对点协议11.数据帧格式定义数据帧结构，包含数据内容、地址信息和其他控制字段。22.帧同步发送方和接收方需协调数据帧的起始位置，保证数据传输同步。33.误差控制采用校验码等机制检测数据传输过程中的错误，并进行重传或纠错。44.流量控制防止发送方数据发送过快，导致接收方缓冲区溢出，影响数据传输效率。3.4多点接入协议轮询访问主机轮流发送数据，由控制器控制。简单易实现，但效率较低，适用于设备数量较少的场景。令牌传递使用令牌来控制访问权，持有令牌的设备可以发送数据。效率较高，适用于设备数量较多的场景。冲突检测设备可以随时发送数据，但可能会发生冲突。需要使用冲突检测机制来解决冲突。基于时隙将时间分成若干个时隙，每个设备在指定的时间段内发送数据。适用于高带宽需求的场景。第四章网络层协议网络层是数据通信协议栈中的一层。网络层协议负责在网络中传递数据包，实现不同网络之间的互联。网络层协议的重点在于IP协议。IP协议定义了数据包的格式，以及网络地址的分配和管理。网络层协议还包括路由协议，用于确定数据包的最佳路径。4.1网络层的功能数据包路由网络层负责将数据包从源主机路由到目标主机。地址管理网络层负责分配和管理网络地址，确保数据包能够正确传输。拥塞控制网络层通过流量控制机制，防止网络过载。网络安全网络层通过安全机制，保护网络免受攻击。4.2IP协议IP协议概述IP协议是互联网协议，负责数据包在网络中的路由。IP地址是每个网络设备的唯一标识。IP协议通过网络层提供无连接的、不可靠的数据传输服务。IP协议特点IP协议是面向连接的，它通过网络层提供无连接的、不可靠的数据传输服务。IP协议的地址分配采用分层结构，分为网络地址和主机地址。4.3路由协议路由协议的类型路由协议分为内部网关协议（IGP）和外部网关协议（EGP）。IGP用于在同一个自治系统内进行路由，例如RIP和OSPF。路由协议的功能路由协议能够动态地发现网络拓扑结构，并根据网络状态和路由策略选择最佳路径。路由协议可以使网络设备自动地学习和更新路由信息，提高网络的适应性和可靠性。4.4网络互联设备路由器路由器负责数据包的转发和路由选择，连接不同的网络，实现网络互联。交换机交换机用于连接局域网内的设备，实现高速数据交换，提高网络效率。调制解调器调制解调器将数字信号转换为模拟信号，反之亦然，实现不同网络之间的连接。防火墙防火墙用于阻止来自外部网络的非法访问，保护内部网络的安全。第五章传输层协议传输层协议位于网络层和应用层之间，负责为应用程序提供可靠的数据传输服务。传输层协议通过端口号识别不同的应用程序，并根据需要选择不同的传输模式。5.1传输层的功能数据分段和重组传输层将来自应用层的大块数据分成更小的数据段，方便网络传输。流量控制和拥塞控制传输层通过调节数据发送速率，防止网络过载，确保数据传输的可靠性。连接管理传输层负责建立、维护和断开网络连接，保证数据在不同主机之间可靠地传输。端口号传输层使用端口号来区分不同应用，确保数据能够正确地被接收和处理。5.2TCP协议可靠性TCP协议提供可靠的数据传输服务，通过序号、确认机制和重传机制来保证数据完整性和可靠性。它可以检测并纠正数据传输过程中的错误。面向连接TCP协议是面向连接的，在数据传输之前，需要先建立连接，传输完成后再断开连接，确保双方都能顺利地进行通信。流量控制TCP协议通过流量控制机制来避免发送方发送过快的数据，导致接收方缓冲区溢出，影响传输效率。拥塞控制TCP协议通过拥塞控制机制来避免网络拥塞，提高网络资源的利用效率，保证数据传输的稳定性。5.3UDP协议11.无连接无需建立连接，直接发送数据包。22.不可靠数据包可能丢失或乱序，不保证数据传输可靠性。33.速度快无连接建立过程，传输速度快，适合实时应用。44.应用场景例如：语音通话、视频会议、DNS查询等。5.4传输层性能分析100%数据包丢失影响数据传输可靠性，导致数据丢失或重传。30ms延迟影响实时应用的响应速度，例如视频通话。10MB吞吐量影响数据传输效率，影响网络带宽利用率。50%流量波动影响网络稳定性和可靠性，可能导致网络拥塞。第六章应用层协议应用层协议是数据通信系统的重要组成部分。应用层协议提供用户与网络之间的接口，允许用户使用网络服务。6.1应用层的功能11.提供用户接口用户与网络之间交互的桥梁，实现各种网络服务。22.实现网络应用支持不同类型的网络应用程序，例如电子邮件、网页浏览、文件传输等。33.管理网络资源控制网络资源的分配和使用，保证高效稳定的网络运行。44.提供安全保障保护网络数据安全，防止恶意攻击和数据泄露。6.2HTTP协议请求过程客户端发送请求，服务器响应，完成数据传输。状态码HTTP协议使用状态码表示服务器对请求的处理结果，例如200OK表示成功，404NotFound表示找不到页面。应用HTTP协议是互联网上最常用的协议之一，用于网页浏览、数据传输和文件下载等。6.3FTP协议文件传输协议FTP协议定义了文件传输的标准，用于在网络上上传和下载文件。网络连接FTP使用TCP协议建立连接，以确保文件传输的可靠性和完整性。服务器和客户端FTP协议涉及FTP服务器和FTP客户端，客户端连接到服务器以进行文件传输。安全问题FTP协议本身没有加密功能，因此在不安全的网络环境下，文件传输存在