重庆邮电大学-现代通信技术课件-数据通信

数据通信绪论数据通信数据通信技术本课程是现代信息社会的基础，它连接了世界不断发展和进步，从最初的简单通信方将深入探讨数据通信的核心概念、关键各地的人们和设备，实现信息共享和交式到如今的复杂网络体系，为人类社会技术和发展趋势，帮助你掌握现代通信互带来了巨大的改变系统的基本原理数据通信概述数据通信是指通过通信线路将数据从一个地点传送到另一个地点的过程它涵盖了数据传输、存储、处理和交换等方面，是现代社会信息化不可或缺的基础数据通信的应用领域非常广泛，包括互联网、移动通信、物联网、云计算等它使得人们可以随时随地获取信息，进行远程交流和协作，提高工作效率和生活质量数据通信系统组成数据源发送器例如计算机、手机、传感器将数据转换为适合传输的信号传输介质接收器例如双绞线、光纤、无线电波将接收到的信号还原为数据数据通信系统分类按传输介质分类按传输方式分类按网络规模分类按网络范围分类有线通信系统使用电缆或光无线通信系统利用无线电波局域网（LAN）覆盖范围较广域网（WAN）覆盖范围较纤等物理介质进行数据传输，、微波、红外线等进行数据传小的网络，如学校、办公室、广的网络，如跨越多个城市、如双绞线、同轴电缆、光纤等输，如卫星通信、移动通信、家庭等国家甚至全球的网络无线局域网等数据通信系统应用互联网企业网络移动通信数据通信系统是互联网的基础，提供企业网络利用数据通信系统进行内部移动通信技术依赖数据通信系统实现数据传输、网络连接和信息共享等服通信、数据共享和业务流程管理无线通信，支持语音、数据和多媒体务服务数据通信技术发展早期的电报和电话1数据通信的萌芽计算机网络的兴起2互联网的诞生移动通信的普及3无线通信技术的发展云计算和大数据4数据通信的未来数据通信标准OSI模型TCP/IP模型OSI模型是一个七层模型，为数据通信定义了标准化的参考模型TCP/IP模型是一个四层模型，用于描述互联网协议的组织和关系它为网络协议提供了一个框架，使不同厂商的设备能够互操作它定义了数据在网络中的传输方式，以及网络中各个节点如何互相通信物理层物理层是数据通信系统的底层，负责将数据转换成电信号或光信号，并通过物理介质进行传输它定义了网络设备之间的物理连接，包括网络接口卡、电缆类型、信号编码和传输速率等物理层传输介质双绞线同轴电缆光纤无线介质成本低廉，易于安装，应用广抗干扰能力强，适合传输高速带宽高，传输距离远，抗干扰灵活方便，应用广泛，但安全泛数据能力强性较低物理层编码技术NRZ-L编码曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码使用电平的高低代表0和1，例如高电平代表每个比特在中间都包含一个跳变，跳变沿代每个比特的开始都包含一个跳变，跳变代表1，低电平代表0表0，跳变下降代表10，无跳变代表1物理层调制技术模拟信号转换载波调制12将数字信号转换成模拟信号，利用载波信号的某些参数（如以便在模拟传输介质上传输幅度、频率或相位）来表示数字信号解调技术3在接收端将模拟信号还原为数字信号，完成数据传输物理层同步技术时钟同步同步方法确保发送方和接收方时钟保持一包括同步时钟和异步时钟，分别致，以保证数据传输的准确性使用公共时钟和独立时钟同步技术包括位同步、字符同步和帧同步，以保证数据传输的完整性物理层信噪比与误码率信噪比SNR信号功率与噪声功率之比误码率BER传输数据中错误比特的比例关系信噪比越高，误码率越低数据链路层数据链路层是网络体系结构中的第二层，负责将来自网络层的数据帧封装成数据帧，并在物理链路上进行传输帧封装物理链路传输数据链路层将来自网络层的数据封装数据链路层负责在物理链路上进行数成数据帧，并添加帧头和帧尾，用于据传输，并处理数据帧的传输过程中识别数据帧的起始和结束的差错和流量控制数据链路层协议分类面向比特协议面向帧协议专注于数据传输的可靠性，通过校验将数据分组为帧，并添加帧头和帧尾和、重传等机制确保数据完整性，用于标识和控制帧的传输常见数据链路层协议以太网协议Ethernet是目前使用无线局域网协议Wi-Fi使用无线电最广泛的局域网协议，它定义了数据波传输数据，允许设备在没有物理连帧格式，物理层连接方式，以及数据接的情况下连接到网络，例如使用无传输方式线路由器蓝牙协议Bluetooth是一种短距离无线通信技术，用于连接移动设备，例如手机、耳机和智能手表，以交换数据和建立连接数据链路层差错控制检错纠错使用校验和、奇偶校验、循环冗余校验等技术，在数据传输过程通过冗余编码，在数据传输过程中发现并纠正错误常见的纠错中检测数据是否出现错误码包括汉明码和循环冗余码数据链路层流量控制防止拥塞协调速度12流量控制确保数据不会淹没接发送方和接收方协调速度，防收方，避免网络拥塞止数据丢失或延迟滑动窗口3滑动窗口技术允许发送方发送多个数据帧，无需等待确认，提高效率数据链路层接入控制介质访问控制无线网络接入虚拟网络接入在共享介质网络中，多个设备共享同一个传无线网络使用无线信道进行通信，接入控制虚拟网络技术允许在物理网络之上创建多个输介质接入控制负责管理设备对介质的访负责分配无线资源，如频率和时间槽，并进虚拟网络，接入控制负责管理虚拟网络之间问权限，以避免冲突和数据丢失行身份验证和安全控制的通信，并进行隔离和安全控制网络层网络层负责数据包在网络中的路由和寻址IP地址路由协议网络层使用IP地址来标识每个网络节路由协议用于选择数据包的最佳传输点路径网络层寻址和路由IP地址1用于标识网络中的每个设备子网掩码2区分网络和主机地址路由表3存储路由信息，用于数据包的转发路由协议4用于更新路由表，确保数据包能找到最优路径常见网络层协议IP协议ICMP协议互联网协议IP，是网络层最重互联网控制报文协议ICMP，用要的协议，它负责在网络之间传于检测网络连接是否正常，并发递数据包送错误信息ARP协议RARP协议地址解析协议ARP，用于将IP逆地址解析协议RARP，用于将地址转换为物理地址MAC地址物理地址转换为IP地址传输层服务协议传输层提供端到端的通信服务，负责常见的传输层协议包括TCP和UDP将数据从一个应用程序传递到另一个，它们提供不同的服务质量和可靠性应用程序保证传输层服务面向连接服务无连接服务类似于打电话，需要先建立连接类似于寄信，不需要先建立连接才能传输数据，确保数据的可靠，数据包直接发送，速度快，适传输，适用于对数据可靠性要求用于对数据可靠性要求较低的应较高的应用，如文件传输用，如网页浏览复用和分用流量控制多个应用程序可以共享同一个传传输层可以控制数据传输的速率输层连接，传输层会根据不同的，避免网络拥塞，保证数据传输端口号进行复用和分用，实现数的效率据传输的共享常见传输层协议1TCP2UDP传输控制协议TCP是一种面用户数据报协议UDP是一种向连接的协议，它提供可靠的无连接的协议，它提供快速、数据传输它确保数据按顺序不可靠的数据传输UDP不保到达，并处理丢失或损坏的数证数据按顺序到达，也不处理据包TCP通常用于需要高可丢失或损坏的数据包UDP通靠性的应用程序，例如电子邮常用于对数据丢失和延迟不敏件、文件传输和网页浏览感的应用程序，例如视频流、在线游戏和语音聊天应用层应用层是数据通信系统的最高层，直接与用户交互应用协议用户服务应用层定义了各种应用协议，例如应用层为用户提供各种网络服务，例HTTP、FTP、SMTP等如网页浏览、文件传输、电子邮件等常见应用层协议HTTP SMTP超文本传输协议，用于网页浏览和数简单邮件传输协议，用于电子邮件发据传输送FTP IM文件传输协议，用于文件上传和下载即时通讯协议，用于实时聊天和信息交流数据通信发展趋势数据通信技术不断发展，未来将呈现以下趋势•高速率、大容量随着数据量的爆炸式增长，对数据传输速度和容量的要求越来越高•移动化、泛在化移动互联网的快速发展，推动数据通信向移动化、泛在化方向发展•智能化、个性化随着人工智能、物联网等技术的兴起，数据通信将更加智能化、个性化•安全性和可靠性随着数据通信的应用越来越广泛，对数据安全性和可靠性的要求也越来越高总结数据通信技术应用范围广泛持续发展创新现代社会基础设施，支持各种信息交换从个人通讯到工业控制，涵盖多个领域不断提升速度、效率和安全性能。