《数据通信原理复习资料》课件

数据通信原理复习资料欢迎来到《数据通信原理》复习资料的旅程！本资料将带你回顾数据通信原理的核心知识，帮助你轻松应对考试，掌握数据通信的精髓复习目录第一章数据通信基础第四章信道编码第七章传输层协议第二章信号与信道第五章数据链路层协议第八章应用层协议第三章数字信号的传输第六章网络层协议总结与展望第一章数据通信基础通信系统概述1数据通信系统是信息传输和处理的集合，连接发送方和接收方，实现信息的传递通信系统的基本组成2典型数据通信系统包括信息源、发送器、传输介质、接收器和信息宿通信系统的分类3数据通信系统可根据传输介质、传输方式、网络结构等进行分类，例如有线/无线、单工/半双工/全双工、星型/总线型/环型/网状型等数据通信的特点4数据通信的特点包括高速率、高效率、高可靠性、高灵活性和高安全性等通信系统概述信息源1产生要传输的信息，例如电脑、手机等发送器2将信息转换成适合传输的信号，例如调制器等传输介质3用于传输信号的媒介，例如双绞线、光纤等接收器4将接收到的信号还原成信息，例如解调器等信息宿5接收信息的最终目的，例如电脑、手机等通信系统的基本组成信息源发送器传输介质接收器信息源是产生要传输信息的发送器负责将信息转换成适传输介质是信号传输的物理接收器负责将接收到的信号设备，例如电脑、手机、传合传输的信号它包含媒介，例如双绞线、同轴电还原成信息它包含感器等

1.编码器将信息转换成数缆、光纤、无线电波等

1.解调器将接收到的模拟字信号信号转换成数字信号

2.调制器将数字信号转换

2.解码器将数字信号还原成适合传输介质的模拟信号成信息通信系统的分类传输介质传输方式有线通信双绞线、同轴电缆、单工只能单向传输信息光纤等半双工可以双向传输信息，但无线通信无线电波、微波、卫不能同时进行星通信等全双工可以双向同时传输信息网络结构星型所有设备都连接到中心节点总线型所有设备共用一条总线环型所有设备形成一个闭环网状型设备之间有多条连接路径数据通信的特点高速率高效率高可靠性数据通信系统能够以高数据通信系统可以提高数据通信系统采用多种速率传输大量数据信息传递的效率，节省技术手段确保数据的准时间和成本确性和完整性高灵活性数据通信系统可以灵活地适应各种应用场景和需求第二章信号与信道信号的分类1信号可以根据其性质进行分类，例如模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号2模拟信号是连续变化的信号，而数字信号是离散变化的信号频域分析和时域分析3信号可以采用频域分析和时域分析方法来研究其特征信号的带宽和频带4信号的带宽是指信号所占据的频率范围，频带是指信号所占据的频率段信道的概念和特性5信道是信息的传输路径，具有带宽、延迟、噪声等特性信道的分类6信道可以根据其特性进行分类，例如有线信道、无线信道等噪声的概念和类型7噪声是指干扰信号的传播，包括热噪声、宇宙噪声等噪声的影响和处理8噪声会影响信号传输质量，需要采取相应的处理措施来减弱其影响信号的分类模拟信号数字信号模拟信号是连续变化的信号，其幅度和频率可以取任何值数字信号是离散变化的信号，其幅度和频率只能取有限个值模拟信号和数字信号模拟信号数字信号模拟信号的幅度和频率可以取任何值，例如声音信号、图像信数字信号的幅度和频率只能取有限个值，例如计算机数据、音号等频数据等频域分析和时域分析时域分析时域分析是指研究信号在时间上的变化规律，例如信号的幅度、频率、相位等频域分析频域分析是指研究信号在频率上的变化规律，例如信号的频谱、功率谱等信号的带宽和频带带宽信号的带宽是指信号所占据的频率范围，它反映了信号的频率变化范围频带频带是指信号所占据的频率段，它反映了信号在频率上的分布情况信道的概念和特性延迟带宽1信号从信道一端传送到另一端所需的时信道所能传输的频率范围2间衰减4噪声3信号在传输过程中能量的损耗信道中干扰信号的传播信道的分类有线信道无线信道双绞线、同轴电缆、光纤等无线电波、微波、卫星通信等噪声的概念和类型热噪声宇宙噪声人为噪声123由导体中电子的随机热运动产生的来自宇宙空间的无线电噪声由人为活动产生的噪声，例如电磁噪声干扰等噪声的影响和处理信号失真噪声会改变信号的波形，导致信号失真误码率增加噪声会造成误码，影响数据传输的准确性通信质量下降噪声会降低通信质量，造成信息传输的困难第三章数字信号的传输基带传输1数字信号直接在基带信道上传输，无需调制带通信号传输2数字信号通过调制转换成带通信号，在带通信道上传输基带传输12编码传输将数字信息转换成数字信号数字信号在基带信道上传输3解码将接收到的数字信号还原成数字信息数字基带信号的编码非归零编码归零编码曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码信号的电平保持不变，直到信号的电平在每个码元周期每个码元周期的中间位置发每个码元周期的起始位置发下一位信号到来才改变结束时恢复到零电平生电平变化，表示“0”或“1”生电平变化表示“0”，不变化表示“1”带宽利用率和码元速率带宽利用率指信号带宽占信道带宽的比例码元速率指每秒钟传输的码元个数，单位为波特（Baud）码间干扰及其消除码间干扰消除方法由于信道传输特性导致的相邻码元之间的干扰，会影响信号

1.使用特殊的编码方式，例如差分曼彻斯特编码的识别

2.使用均衡器，对信号进行补偿，消除码间干扰带通信号传输调制1将数字信号转换成适合带通信道传输的模拟信号传输2模拟信号在带通信道上传输解调3将接收到的模拟信号还原成数字信号调制解调技术调制解调将数字信号转换成适合带通信道传输将接收到的模拟信号还原成数字信号的模拟信号载波调制的基本原理载波频率固定、幅度稳定的信号，用于承载数字信号调制改变载波的幅度、频率或相位，以表示数字信号的“0”或“1”解调从接收到的模拟信号中提取出数字信号常用的调制解调方式第四章信道编码信道编码的目的和作用1信道编码用于提高数据传输的可靠性和效率冗余编码2通过添加冗余信息，提高数据的抗噪声能力差错检测和差错纠正3利用冗余信息来检测和纠正传输过程中的错误常用的编码方式4奇偶校验、CRC校验、汉明码等信道编码的目的和作用提高数据传输的可靠性1通过添加冗余信息，提高数据抗噪声的能力，减少误码率提高数据传输的效率2通过优化编码方式，提高数据传输速度，减少传输时间冗余编码奇偶校验校验CRC在数据中添加一位校验位，使数据位中“1”的个数为奇数或偶数利用生成多项式对数据进行运算，得到一个校验码，用于检测错误差错检测和差错纠正差错检测差错纠正检测传输过程中的错误，但不能纠正错误检测并纠正传输过程中的错误，可以恢复原始数据常用的编码方式奇偶校验校验CRC简单的差错检测编码，只能检测常用的差错检测编码，可以检测一位错误多位错误汉明码可以检测并纠正一位错误的差错纠正编码第五章数据链路层协议数据链路层的功能1数据链路层负责在相邻节点之间进行可靠的数据传输数据帧的格式2数据链路层将数据封装成数据帧，包含帧头、数据字段和帧尾等差错控制和流量控制3数据链路层负责检测和纠正传输过程中的错误，并控制数据的传输速率常见的数据链路层协议4以太网协议、点对点协议（PPP）、帧中继协议等数据链路层的功能1物理地址寻址数据链路层使用MAC地址进行数据帧的发送和接收2差错控制检测和纠正传输过程中的错误3流量控制控制数据的传输速率，防止接收方过载4数据帧封装将数据封装成数据帧，方便传输数据帧的格式帧头数据字段帧尾包含帧起始标志、目标MAC地址、源包含要传输的实际数据包含帧结束标志、校验码等信息MAC地址、数据类型等信息差错控制和流量控制差错控制通过添加校验码、重传机制等手段来检测和纠正错误流量控制通过滑动窗口机制、拥塞控制等手段来控制数据的传输速率，防止接收方过载常见的数据链路层协议以太网协议点对点协议（）PPP局域网中最常用的数据链路层协用于在点对点链路上进行数据传议，采用CSMA/CD机制输，支持多种网络层协议帧中继协议一种面向连接的数据链路层协议，用于在公用数据网络中进行数据传输第六章网络层协议网络层的功能1网络层负责在网络中路由数据包，实现数据包的跨网络传输协议及其工作原理IP2IP协议是网络层协议的核心，负责数据包的地址分配、路由和转发路由协议及其分类3路由协议用于维护路由信息，包括内部网关协议（IGP）和外部网关协议（EGP）常见的网络层协议4IP协议、ICMP协议、ARP协议等网络层的功能地址分配路由数据包分片网络层负责为每个设备网络层负责根据IP地址网络层可以将过大的数分配IP地址将数据包转发到目标节据包进行分片，以便在点网络中传输数据包重组网络层可以将分片的数据包重新组装成完整的数据包协议及其工作原理IP1地址分配每个设备都有一个唯一的IP地址，用于识别设备2数据包封装网络层将数据封装成IP数据包，包含源IP地址、目标IP地址、数据等信息3路由路由器根据IP地址将数据包转发到目标节点4数据包分片如果数据包过大，网络层可以将数据包进行分片，以便传输路由协议及其分类内部网关协议（）外部网关协议（）IGP EGP用于同一个自治系统内部的路由选择，例如RIP、OSPF等用于不同自治系统之间的路由选择，例如BGP等常见的网络层协议协议协议IP ICMP网络层的核心协议，负责数据包用于检测网络连接状态，例如的地址分配、路由和转发ping命令就是基于ICMP协议协议ARP用于将IP地址转换为MAC地址，实现数据包的局域网传输第七章传输层协议传输层的功能1传输层负责在端系统之间提供可靠的数据传输服务协议及其工作原理TCP2TCP协议是一种面向连接的传输层协议，提供可靠的数据传输服务协议及其特点UDP3UDP协议是一种无连接的传输层协议，提供不保证可靠性的数据传输服务常见的传输层协议4TCP协议、UDP协议、SCTP协议等传输层的功能连接建立数据分段流量控制传输层负责建立和维护传输层将数据分成多个传输层负责控制数据传端系统之间的连接数据段，以便传输输速率，防止接收方过载差错控制传输层负责检测和纠正传输过程中的错误协议及其工作原理TCP12连接建立数据传输TCP使用三次握手机制建立连接TCP使用滑动窗口机制进行数据传输，确保数据的可靠性3连接释放TCP使用四次挥手机制释放连接协议及其特点UDP无连接不可靠高效UDP协议不建立连接，直接发送数据包UDP协议不保证数据的可靠传输，可能UDP协议没有连接建立和释放过程，传会丢失数据输效率高常见的传输层协议协议协议协议TCP UDPSCTP面向连接的传输层协议，提供可靠的无连接的传输层协议，提供不保证可一种面向连接的传输层协议，提供可数据传输服务靠性的数据传输服务靠的数据传输服务，用于支持多路数据流第八章应用层协议应用层的功能1应用层负责为用户提供网络服务，例如电子邮件、文件传输、网页浏览等协议及其工作原理HTTP2HTTP协议是网页浏览的基石，用于在浏览器和服务器之间传输网页信息协议及其特点FTP3FTP协议用于在网络之间传输文件，支持文件上传、下载和管理等功能其他常见的应用层协议4SMTP协议、POP3协议、DNS协议、Telnet协议等应用层的功能电子邮件服务网页浏览服务文件传输服务例如SMTP协议、例如HTTP协议例如FTP协议POP3协议网络管理服务例如SNMP协议协议及其工作原理HTTP12客户端请求服务器响应浏览器向服务器发送HTTP请求服务器接收到请求后，返回HTTP响应，包含网页内容等信息3客户端渲染浏览器接收响应后，渲染网页并显示给用户协议及其特点FTP文件传输支持多种操作安全性FTP协议用于在网络之间传输文件支持文件上传、下载、管理等操作FTP协议可以使用加密方式来保护数据传输的安全性其他常见的应用层协议协议SMTP用于发送电子邮件协议POP3用于接收电子邮件协议DNS用于将域名转换为IP地址协议Telnet用于远程登录到其他设备总结与展望数据通信原理是计算机网络的基础，它将继续发展并应用于更多领域掌握数据通信原理知识，对于我们理解网络技术、应用网络服务、开发网络应用等方面都具有重要意义。