數(shù)據(jù)通信技術(shù)基礎(chǔ)知識

數(shù)據(jù)通信技術(shù)基礎(chǔ)知識匯報人：AA2024-01-192023AAREPORTING數(shù)據(jù)通信概述數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)數(shù)據(jù)編碼與調(diào)制技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)通信協(xié)議數(shù)據(jù)通信設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)互連目錄CATALOGUE2023PART01數(shù)據(jù)通信概述2023REPORTING數(shù)據(jù)通信是指通過傳輸媒介，在數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)宿之間實現(xiàn)信息傳輸與交換的過程。從早期的電報、電話通信，到現(xiàn)代的計算機網(wǎng)絡(luò)通信，數(shù)據(jù)通信技術(shù)不斷演進，傳輸速度、傳輸質(zhì)量和應(yīng)用范圍都得到了極大的提升。數(shù)據(jù)通信的定義與發(fā)展發(fā)展歷程定義數(shù)據(jù)源傳輸媒介數(shù)據(jù)宿通信協(xié)議數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成產(chǎn)生和發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備或系統(tǒng)，如計算機、傳感器等。接收和處理數(shù)據(jù)的設(shè)備或系統(tǒng)，如計算機、服務(wù)器等。用于傳輸數(shù)據(jù)的物理媒介，如光纖、電纜、無線電波等。規(guī)定數(shù)據(jù)傳輸格式和規(guī)則的標(biāo)準(zhǔn)或約定，如TCP/IP協(xié)議、HTTP協(xié)議等。計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸和資源共享，如局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等。移動通信實現(xiàn)移動設(shè)備和基站之間的無線通信，如手機通信、衛(wèi)星通信等。物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)智能設(shè)備之間的互聯(lián)和數(shù)據(jù)交換，如智能家居、智能交通等。云計算實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心之間的數(shù)據(jù)傳輸和計算資源共享，如云計算平臺、云存儲等。數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用領(lǐng)域PART02數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2023REPORTING由兩根互相絕緣的銅導(dǎo)線組成，通常用于低速或短距離通信。雙絞線由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣層、外導(dǎo)體和護套組成，具有較高的帶寬和抗干擾能力。同軸電纜以光為傳輸介質(zhì)，通過光的全反射原理進行信號傳輸，具有高速、遠(yuǎn)距離和抗干擾等優(yōu)點。光纖傳輸介質(zhì)頻帶傳輸利用模擬信道傳送數(shù)字信號，需進行調(diào)制和解調(diào)。寬帶傳輸在寬頻帶上進行多路復(fù)用傳輸，提高信道利用率。基帶傳輸直接傳送數(shù)字信號，適用于短距離通信。傳輸模式單位時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，通常以比特率（bps）表示。傳輸速率衡量數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確性的指標(biāo)，表示在傳輸過程中發(fā)生錯誤的概率。誤碼率傳輸速率與誤碼率PART03數(shù)據(jù)編碼與調(diào)制技術(shù)2023REPORTING一種簡單的二進制編碼方式，高電平表示1，低電平表示0。非歸零編碼（NRZ）每位中間都有跳變，從低到高跳變表示0，從高到低跳變表示1。曼徹斯特編碼每位中間的跳變僅用于同步，利用每位開始時有無跳變表示0或1。差分曼徹斯特編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼03相移鍵控（PSK）通過改變載波的相位來表示數(shù)字信號。01振幅鍵控（ASK）通過改變載波的振幅來表示數(shù)字信號。02頻移鍵控（FSK）通過改變載波的頻率來表示數(shù)字信號。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號調(diào)制123將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，包括抽樣、量化和編碼三個步驟。脈沖編碼調(diào)制（PCM）利用模擬信號的冗余度進行壓縮編碼，減少量化誤差。差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）一種簡單的話音編碼技術(shù)，適用于語音等模擬信號的數(shù)字化傳輸。增量調(diào)制（DM）模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼PART04數(shù)據(jù)交換技術(shù)2023REPORTING電路交換電路交換是一種直接的交換方式，它為一對需要進行通信的裝置（站）之間提供一條臨時的專用通道，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（使用時分或頻分復(fù)用技術(shù)）。這條通道是由節(jié)點內(nèi)部電路對節(jié)點間傳輸路徑經(jīng)過適當(dāng)選擇、連接而完成的，由多個節(jié)點和多條節(jié)點間傳輸路徑組成的鏈路。定義通信過程包括建立、占用、釋放連接三個階段。對于發(fā)送方和接收方之間的數(shù)據(jù)傳輸來說，必須經(jīng)歷呼叫建立、數(shù)據(jù)傳送和釋放連接這三個階段，在通信過程中獨占一條電路，數(shù)據(jù)傳送完成后釋放連接。特點報文交換定義：報文交換方式的數(shù)據(jù)單元是報文，報文就是站點一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長度不限且可變。當(dāng)一個站要發(fā)送報文時，它將一個目的地址附加到報文上，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點根據(jù)報文上的目的地址信息，把報文發(fā)送到下一個節(jié)點，一直逐個節(jié)點地轉(zhuǎn)送到目的節(jié)點。特點：報文交換的主要特點是用戶信息要經(jīng)交換機存儲和處理，報文以存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方式通過交換機，故其輸入與輸出電路的速率、編碼格式等可以不同，因而容易實現(xiàn)各種不同類型終端設(shè)備間的相互通信；由于采用排隊機制，加之無呼叫損失，故報文交換可以滿足多個用戶之間同時通信的要求；報文交換采用“存儲-轉(zhuǎn)發(fā)”方式進行傳送，可以有幾條路徑不同的路由供選擇，故能提高線路的利用率，也可使發(fā)送方和接收方在不同速率的情況下進行通信；由于報文長度沒有限制，故可傳輸具有不同規(guī)格和內(nèi)容的報文。定義分組交換仍采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)傳輸方式，但將一個長報文先分割為若干個較短的分組，然后把這些分組（攜帶源、目的地址和編號信息）逐個地發(fā)送出去。特點分組交換比電路交換的電路利用率高，比報文交換的傳輸時延小，交互性好。分組交換ATM交換定義ATM交換技術(shù)是一種面向連接的快速分組交換技術(shù)，它采用固定長度的信元進行交換和復(fù)用。特點ATM交換技術(shù)具有高速數(shù)據(jù)傳輸、支持多種業(yè)務(wù)、靈活的帶寬分配和連接管理、高效的網(wǎng)絡(luò)資源利用以及良好的網(wǎng)絡(luò)管理功能等優(yōu)點。PART05數(shù)據(jù)通信協(xié)議2023REPORTING物理層負(fù)責(zé)傳輸比特流，提供機械、電氣、功能和規(guī)程特性。數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接，以及進行差錯控制和流量控制。網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)分組交換和路由選擇，確保數(shù)據(jù)從源端傳輸?shù)侥康亩?。OSI參考模型傳輸層提供端到端的可靠傳輸服務(wù)，處理數(shù)據(jù)分段、重組、差錯控制和流量控制等問題。會話層負(fù)責(zé)建立、管理和終止會話，以及進行同步控制。表示層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、加密和解密、壓縮和解壓縮等。應(yīng)用層提供應(yīng)用程序間的通信服務(wù)，如電子郵件、文件傳輸、遠(yuǎn)程登錄等。OSI參考模型

TCP/IP協(xié)議族TCP協(xié)議提供可靠的、面向連接的傳輸服務(wù)，通過確認(rèn)機制、重傳機制、流量控制和擁塞控制等保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。UDP協(xié)議提供無連接的、不可靠的傳輸服務(wù)，適用于實時性要求較高或簡單的數(shù)據(jù)傳輸場景。IP協(xié)議負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)傳輸，通過路由選擇將數(shù)據(jù)從源端傳輸?shù)侥康亩?。同時提供無連接、不可靠的服務(wù)，不保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸。HDLC（高級數(shù)據(jù)鏈路控制）是一種面向比特的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，廣泛應(yīng)用于廣域網(wǎng)中。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議HDLC幀由標(biāo)志字段、地址字段、控制字段、信息字段和幀校驗序列組成。其中，標(biāo)志字段用于標(biāo)識幀的開始和結(jié)束；地址字段用于標(biāo)識接收方的地址；控制字段用于表示幀的類型和功能；信息字段用于傳輸用戶數(shù)據(jù)；幀校驗序列用于進行差錯控制。幀結(jié)構(gòu)HDLC協(xié)議VSPPP（Point-to-PointProtocol）是一種點對點的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，主要用于撥號上網(wǎng)等場景。幀結(jié)構(gòu)PPP幀由標(biāo)志字段、地址字段、控制字段、協(xié)議字段和信息字段組成。其中，標(biāo)志字段用于標(biāo)識幀的開始和結(jié)束；地址字段和控制字段固定為特定值；協(xié)議字段用于標(biāo)識上層協(xié)議類型；信息字段用于傳輸用戶數(shù)據(jù)。與HDLC相比，PPP協(xié)議更加簡單且易于實現(xiàn)。點對點協(xié)議PPP協(xié)議PART06數(shù)據(jù)通信設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)互連2023REPORTING數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）提供數(shù)據(jù)傳輸功能的設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器、集線器等。數(shù)據(jù)傳輸媒介用于傳輸數(shù)據(jù)的物理媒介，如雙絞線、同軸電纜、光纖等。數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）用于處理用戶數(shù)據(jù)的設(shè)備，如計算機、終端等。數(shù)據(jù)通信設(shè)備簡介0102中繼器（Repeate…用于擴展網(wǎng)絡(luò)傳輸距離，放大或再生信號。集線器（Hub）多端口的中繼器，將多個設(shè)備連接在一起。網(wǎng)橋（Bridge）連接兩個局域網(wǎng)，根據(jù)MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。交換機（Switch）多端口的網(wǎng)橋，根據(jù)MAC地址表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。路由器（Router）連接不同網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。030405網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備簡介通過命令行對設(shè)備進行配置和管理，如Cisco的IOS命令行接口。命令行接口（CLI）圖