數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)

數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)匯報(bào)人：AA2024-01-19目錄數(shù)據(jù)通信概述數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)數(shù)據(jù)編碼與差錯(cuò)控制數(shù)據(jù)交換技術(shù)通信協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)據(jù)通信應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)01數(shù)據(jù)通信概述數(shù)據(jù)通信是指通過(guò)傳輸媒介，在數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)宿之間實(shí)現(xiàn)信息傳輸與交換的過(guò)程。從早期的電報(bào)、電話通信，到現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信，數(shù)據(jù)通信經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展歷程，不斷推動(dòng)著人類社會(huì)的進(jìn)步。定義與發(fā)展歷程發(fā)展歷程定義

數(shù)據(jù)通信的重要性信息時(shí)代的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信是信息時(shí)代的基礎(chǔ)，它使得人們能夠跨越時(shí)空限制，實(shí)現(xiàn)信息的快速、準(zhǔn)確傳輸。促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)通信的發(fā)展促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的全球化，使得世界各地的資源、信息得以共享，推動(dòng)了全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。改變生活方式數(shù)據(jù)通信改變了人們的生活方式，如遠(yuǎn)程辦公、在線教育、電子商務(wù)等，使得人們的生活更加便捷、高效。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成數(shù)據(jù)源與數(shù)據(jù)宿數(shù)據(jù)源是信息的發(fā)送端，負(fù)責(zé)將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合傳輸?shù)男盘?hào)；數(shù)據(jù)宿是信息的接收端，負(fù)責(zé)將接收到的信號(hào)還原為原始數(shù)據(jù)。傳輸媒介傳輸媒介是連接數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)宿的物理通道，如電纜、光纖、無(wú)線電波等。通信協(xié)議通信協(xié)議是數(shù)據(jù)通信中雙方共同遵守的規(guī)則和約定，它規(guī)定了數(shù)據(jù)的格式、傳輸方式、傳輸速率等。通信設(shè)備通信設(shè)備是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的硬件設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器、交換機(jī)、路由器等。02數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)由兩根互相絕緣的銅導(dǎo)線組成，成本低，傳輸距離短，常用于局域網(wǎng)連接。雙絞線同軸電纜光纖由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣層、外導(dǎo)體和護(hù)套組成，傳輸性能較雙絞線好，成本較高，常用于電視信號(hào)傳輸。以光波為載體進(jìn)行信息傳輸，傳輸距離遠(yuǎn)、速度快、抗干擾能力強(qiáng)，但成本較高。030201傳輸介質(zhì)及特性利用模擬信號(hào)進(jìn)行信息傳輸，信號(hào)連續(xù)變化，易受干擾和失真。模擬傳輸利用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行信息傳輸，信號(hào)不連續(xù)、離散，抗干擾能力強(qiáng)，適用于遠(yuǎn)距離傳輸。數(shù)字傳輸模擬傳輸與數(shù)字傳調(diào)制技術(shù)將基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號(hào)的過(guò)程，包括振幅調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制等。解調(diào)技術(shù)將已調(diào)信號(hào)還原為基帶信號(hào)的過(guò)程，與調(diào)制過(guò)程相對(duì)應(yīng)。解調(diào)是調(diào)制的逆過(guò)程，通過(guò)解調(diào)可以恢復(fù)出原始的信號(hào)。調(diào)制與解調(diào)技術(shù)03數(shù)據(jù)編碼與差錯(cuò)控制高、低電平表示二進(jìn)制的1和0，簡(jiǎn)單但無(wú)法判斷開(kāi)始和結(jié)束。非歸零編碼位周期中心的電平跳變表示0，位周期邊界的電平跳變表示1。曼徹斯特編碼在每一位的中心處始終都有跳變，位開(kāi)始邊界有跳變代表0，沒(méi)有跳變代表1。差分曼徹斯特編碼數(shù)據(jù)編碼方式隨機(jī)差錯(cuò)由信道中隨機(jī)的熱噪聲引起，具有隨機(jī)性。突發(fā)差錯(cuò)由信道中的脈沖干擾引起，具有成串出現(xiàn)的特性。差錯(cuò)產(chǎn)生原因及類型03反饋檢驗(yàn)接收端將收到的信息原樣返回發(fā)送端，發(fā)送端與原始信息比較，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤則重發(fā)。01檢錯(cuò)重發(fā)發(fā)送端經(jīng)檢錯(cuò)編碼后發(fā)出，接收端檢驗(yàn)后如發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)則通過(guò)反饋信道請(qǐng)求重發(fā)。02前向糾錯(cuò)發(fā)送端經(jīng)糾錯(cuò)編碼后發(fā)出，接收端不僅能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤還能自動(dòng)糾正錯(cuò)誤。差錯(cuò)控制方法04數(shù)據(jù)交換技術(shù)電路交換原理及特點(diǎn)電路交換是一種直接的交換方式，它為一對(duì)需要進(jìn)行通信的裝置（站）之間提供一條臨時(shí)的專用通道，即提供一條專用的傳輸通道，既可是物理通道又可是邏輯通道（使用時(shí)分或頻分復(fù)用技術(shù)）。這條通道是由節(jié)點(diǎn)內(nèi)部電路對(duì)節(jié)點(diǎn)間傳輸路徑經(jīng)過(guò)適當(dāng)選擇、連接而完成的，由多個(gè)節(jié)點(diǎn)和多條節(jié)點(diǎn)間傳輸路徑組成的鏈路。原理呼叫建立時(shí)間長(zhǎng)，并且存在呼損；對(duì)傳送信息沒(méi)有差錯(cuò)控制；對(duì)通信雙方信息同步要求較高；通信雙方必須同時(shí)工作。特點(diǎn)原理報(bào)文交換采用“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”方式進(jìn)行傳送，無(wú)需事先通過(guò)呼叫建立連接，因此可以隨時(shí)接收?qǐng)?bào)文。其整個(gè)過(guò)程為：發(fā)信端用戶首先把要發(fā)送的報(bào)文暫時(shí)存放在本地交換機(jī)，當(dāng)本地交換機(jī)與對(duì)端交換機(jī)之間有信道空閑時(shí)，就轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)去，接收端交換機(jī)在收到報(bào)文后，也是先暫存，等到電路空閑時(shí)再轉(zhuǎn)發(fā)給接收端用戶。要點(diǎn)一要點(diǎn)二特點(diǎn)報(bào)文交換的主要特點(diǎn)是用戶信息要經(jīng)交換機(jī)存儲(chǔ)和處理，報(bào)文以存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式通過(guò)交換機(jī)，故其輸入與輸出電路的速率、編碼格式等可以不同，因而容易實(shí)現(xiàn)各種不同類型終端間的相互通信；由于采用排隊(duì)機(jī)制，加之交換網(wǎng)絡(luò)具有多路徑的路由選擇功能，故報(bào)文交換可以實(shí)現(xiàn)多用戶之間不同速率、不同規(guī)程的終端間實(shí)時(shí)互通通信。報(bào)文交換原理及特點(diǎn)分組交換是將用戶傳送的數(shù)據(jù)劃分成一定的長(zhǎng)度，每個(gè)部分叫做一個(gè)分組。在每個(gè)分組的前面加上一些必要的控制信息組成的首部，分組的首部包含了發(fā)送地址和接收地址等控制信息，其長(zhǎng)度固定。分組交換采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行傳輸處理。原理傳輸質(zhì)量高；信息傳遞安全、可靠；允許不同類型的終端相互通信；電路利用率高；傳送信息有一定時(shí)延；可實(shí)現(xiàn)全國(guó)漫游；易于實(shí)現(xiàn)各種新業(yè)務(wù)。特點(diǎn)分組交換原理及特點(diǎn)05通信協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)通信協(xié)議是計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通信時(shí)必須遵循的一組規(guī)則和約定。定義確保不同計(jì)算機(jī)之間能夠正確、可靠地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和通信。重要性根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景和需求，通信協(xié)議可分為多種類型，如TCP/IP、HTTP、FTP等。分類通信協(xié)議概述負(fù)責(zé)傳輸比特流，提供物理連接和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。物理層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)組合成幀，進(jìn)行差錯(cuò)控制和流量控制。數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)路由選擇和分組傳輸，確保數(shù)據(jù)從源端傳輸?shù)侥康亩恕＞W(wǎng)絡(luò)層OSI七層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)傳輸層提供端到端的可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，如TCP協(xié)議。會(huì)話層負(fù)責(zé)建立、管理和終止會(huì)話，提供同步和對(duì)話控制功能。表示層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和加密解密等數(shù)據(jù)處理功能。應(yīng)用層提供應(yīng)用程序使用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口，如HTTP、FTP等協(xié)議。OSI七層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接口層對(duì)應(yīng)于OSI的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸和接收。傳輸層提供可靠的端到端數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，如TCP協(xié)議；或提供無(wú)連接的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，如UDP協(xié)議。應(yīng)用層提供應(yīng)用程序使用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口，如HTTP、FTP、SMTP等協(xié)議。TCP/IP協(xié)議族中的協(xié)議分布在這四層中，每層都有相應(yīng)的協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和處理。網(wǎng)絡(luò)層對(duì)應(yīng)于OSI的網(wǎng)絡(luò)層，負(fù)責(zé)路由選擇和分組傳輸。TCP/IP四層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)06數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)卡01網(wǎng)絡(luò)接口卡（NIC）是計(jì)算機(jī)與局域網(wǎng)相互連接的設(shè)備，用于將計(jì)算機(jī)連接到網(wǎng)絡(luò)中的電纜或其他媒介上。集線器02集線器（Hub）是一種多端口的中繼器，它提供了多個(gè)端口，允許多個(gè)設(shè)備連接在一起，形成一個(gè)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)。中繼器03中繼器（Repeater）是網(wǎng)絡(luò)物理層上的連接設(shè)備，適用于完全相同的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的互連，主要功能是通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的重新發(fā)送或者轉(zhuǎn)發(fā)，來(lái)擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)木嚯x。網(wǎng)卡、集線器和中繼器網(wǎng)橋網(wǎng)橋（Bridge）是數(shù)據(jù)鏈路層上的連接設(shè)備，用于連接兩個(gè)具有相同或相似體系結(jié)構(gòu)邏輯上獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)。交換機(jī)交換機(jī)（Switch）是一種基于MAC地址識(shí)別，能完成封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。交換機(jī)可以“學(xué)習(xí)”MAC地址，并把其存放在內(nèi)部地址表中，通過(guò)在數(shù)據(jù)幀的始發(fā)者和目標(biāo)接收者之間建立臨時(shí)的交換路徑，使數(shù)據(jù)幀直接由源地址到達(dá)目的地址。路由器路由器（Router）是連接因特網(wǎng)中各局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)的設(shè)備，它會(huì)根據(jù)信道的情況自動(dòng)選擇和設(shè)定路由，以最佳路徑，按前后順序發(fā)送信號(hào)。路由器是互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的樞紐，"交通警察"。網(wǎng)橋、交換機(jī)和路由器010203網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)（Gateway）又稱網(wǎng)間連接器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器。網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡(luò)層以上實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，是最復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，僅用于兩個(gè)高層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)互連。防火墻防火墻技術(shù)是通過(guò)有機(jī)結(jié)合各類用于安全管理與篩選的軟件和硬件設(shè)備，幫助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)于其內(nèi)、外網(wǎng)之間構(gòu)建一道相對(duì)隔絕的保護(hù)屏障，以保護(hù)用戶資料與信息安全性的一種技術(shù)。服務(wù)器服務(wù)器指的是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為客戶機(jī)提供某種服務(wù)的專用計(jì)算機(jī)，服務(wù)器安裝有網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和各種服務(wù)器應(yīng)用系統(tǒng)軟件的服務(wù)器軟件.服務(wù)器具有高速CPU運(yùn)算能力、長(zhǎng)時(shí)間可靠運(yùn)行、強(qiáng)大I/O外部數(shù)據(jù)吞吐能力以及更好的擴(kuò)展性.網(wǎng)關(guān)、防火墻和服務(wù)器07數(shù)據(jù)通信應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)FTP文件傳輸協(xié)議，用于從一個(gè)主機(jī)到另一個(gè)主機(jī)上的文件傳輸。SFTP/SCP安全文件傳輸協(xié)議，提供加密的文件傳輸服務(wù)。Telnet遠(yuǎn)程終端服務(wù)，用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，使用其資源和服務(wù)。遠(yuǎn)程登錄與文件傳輸服務(wù)SMTP簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議，用于發(fā)送電子郵件。POP3/IMAP郵件獲取協(xié)議，用于從郵件服務(wù)器接收電子郵件。Webmail基于Web的電子郵件服務(wù)，用戶可以通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)和管理電子郵件。電