数据通信原理培训

数据通信原理培训演讲人：日期：目录contents数据通信基本概念与原理有线数据通信技术及应用无线数据通信技术及应用数据传输过程中的差错控制方法数据链路层协议及帧结构解析网络层路由选择算法及优化策略数据通信基本概念与原理01数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式，用于传输数据信息。定义实现计算机与计算机、计算机与终端、终端与终端之间的数据信息传递，具有高效、可靠、灵活等特点。特点数据通信定义及特点数据通信系统组成要素用于数据的输入、输出、存储和处理，如计算机、终端等。用于数据的传输和交换，如调制解调器、网络接口卡等。连接数据终端设备和数据传输设备的通信线路，如电话线、光纤等。用于控制和管理数据通信的各种软件，如通信协议、网络操作系统等。数据终端设备数据传输设备传输信道通信软件通过物理线路传输信号，如双绞线、同轴电缆、光纤等。具有传输稳定、带宽高、抗干扰能力强等特点。通过无线电波传输信号，如微波、卫星通信等。具有建设成本低、灵活性高等特点，但易受到环境干扰。传输信道类型与特点无线信道有线信道计算机终端调制解调器网络接口卡数据终端设备简介作为数据通信的主要设备之一，负责数据的处理、存储和传输。将计算机的数字信号转换为模拟信号进行传输，或将接收到的模拟信号转换为数字信号供计算机处理。用于数据的输入和输出，可以是独立的设备，也可以作为计算机的外设。将计算机连接到网络中的硬件设备，负责数据的传输和接收。有线数据通信技术及应用02

有线传输媒体类型与特性双绞线由两根相互绝缘的导线组成，可传输模拟和数字信号，常用于低速或短距离通信。同轴电缆由内导体、绝缘层、外导体和护套组成，具有较高的带宽和抗干扰能力，适用于中等距离通信。光纤由纤芯、包层和护套组成，利用光的全反射原理传输光信号，具有极高的带宽、低损耗和抗干扰能力，适用于长距离、大容量通信。03性能指标包括传输速率、误码率、信噪比等，这些指标决定了调制解调器的传输质量和可靠性。01调制解调器（Modem）作用将数字信号转换为模拟信号进行传输，或将模拟信号转换为数字信号进行接收。02工作原理发送端将数字信号调制为模拟信号，通过传输媒体发送；接收端将接收到的模拟信号解调为数字信号，完成通信过程。调制解调器工作原理及性能指标串行接口标准常见的有RS-232、RS-422、RS-485等，规定了信号的电压、传输速率、连接方式等参数。连接方式包括点对点连接、多点连接等，根据实际应用场景选择合适的连接方式。串行接口标准与连接方式以太网一种基于CSMA/CD协议的局域网技术，具有高速、灵活、可扩展等特点，广泛应用于各种规模的网络中。令牌环网一种基于令牌传递协议的局域网技术，具有传输时延确定、优先级控制等特点，适用于对实时性要求较高的场合。光纤分布式数据接口（FDDI）一种基于光纤传输的环形网络技术，具有高速、高可靠性、长距离传输等特点，适用于大型园区网络或城域网。典型有线数据通信网络介绍无线数据通信技术及应用03无线电波微波红外线激光无线传输媒体类型与特性01020304传播距离远，但易受干扰，带宽有限。直线传播，频带宽，容量大，但需视距传输。直线传播，保密性强，但传输距离短，易受物体阻挡。方向性好，单色性好，亮度高，但在大气中传输易受气候影响。包括星型、树型、网状等，决定了网络中节点的连接方式和通信路径。拓扑结构包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，各层之间通过接口进行通信，实现了数据的传输和处理。协议栈层次模型无线网络拓扑结构和协议栈层次模型为每个移动设备分配一个固定的IP地址，适用于设备数量少、网络规模小的场景。静态分配根据移动设备的需求动态分配IP地址，可以节省IP地址资源，适用于设备数量多、网络规模大的场景。动态分配将IP地址划分为多个地址池，每个地址池负责一定范围内的移动设备IP地址分配，便于管理和维护。地址池管理移动IP地址分配和管理策略通过无线方式连接计算机网络，提供高速数据传输和移动计算功能。无线局域网（WLAN）覆盖城市范围内的无线网络，支持高速移动数据通信和多媒体业务。无线城域网（WMAN）覆盖广泛地区的无线网络，支持漫游和全球通信，如移动通信网络。无线广域网（WWAN）通过卫星进行数据传输和通信，覆盖范围广，但传输时延较大。卫星通信网络典型无线数据通信网络介绍数据传输过程中的差错控制方法04信号衰减信号在传输过程中会发生衰减，如果衰减过大，接收端可能无法正确识别信号，导致差错产生。噪声干扰在传输过程中，由于信道中存在各种噪声，如热噪声、交叉干扰等，这些噪声会干扰信号的传输，导致信号发生畸变，从而产生差错。同步问题在数据传输过程中，发送端和接收端需要保持同步，如果同步出现问题，就可能导致接收端无法正确解析数据，从而产生差错。差错产生原因分析差错控制基本原理通过对传输的数据进行编码，增加冗余信息，以便在接收端进行检错和纠错。方法分类根据差错控制的方式不同，可以分为前向纠错、自动重传请求和混合纠错等方式。差错控制基本原理和方法分类通过在数据中添加一位校验位，使得整个数据中1的个数为偶数（偶校验）或奇数（奇校验），从而检测数据中是否发生了单比特错误。奇偶校验码通过发送端和接收端约定一个生成多项式，发送端将数据用生成多项式进行模2除法运算，得到余数作为校验码附加在数据后面一起发送；接收端收到数据后，用同样的生成多项式进行模2除法运算，如果余数为0，则认为数据正确，否则认为数据有误。循环冗余校验码（CRC）奇偶校验码、循环冗余校验码等校验方法自动重传请求（ARQ）当接收端检测到数据有误时，会向发送端发送一个重传请求，发送端收到请求后，会重新发送数据，直到接收端正确接收为止。选择性重传机制在ARQ的基础上，接收端只请求重传出错的数据帧，而不是全部数据帧，从而提高了传输效率。同时，为了避免数据帧的重复接收和顺序混乱问题，需要采用相应的帧编号和缓冲区管理机制。自动重传请求和选择性重传机制数据链路层协议及帧结构解析05数据链路层功能和服务质量指标功能数据链路层负责将原始的比特流组合成数据帧，并进行必要的差错控制和流控制，以保证数据的可靠传输。服务质量指标主要包括帧传输错误率、帧丢失率、传输时延等，这些指标用于衡量数据链路层的性能。HDLC（High-LevelDataLinkControl）一种面向比特的数据链路层协议，具有帧同步、差错控制、流量控制等功能，适用于点对点和多点链路。PPP（Point-to-PointProtocol）一种点对点数据链路层协议，主要用于广域网连接，支持多种网络层协议，并具有身份验证、压缩、加密等功能。HDLC、PPP等常见数据链路层协议介绍VS帧通常由帧头、数据部分和帧尾组成。帧头包含地址信息、控制信息等；数据部分包含实际传输的数据；帧尾包含校验和等信息。封装过程发送方将数据按照帧格式进行封装，添加必要的帧头和帧尾信息，然后发送给接收方。接收方收到帧后进行解封装，提取出数据部分并进行处理。组成要素帧结构组成要素和封装过程为了防止发送方过快地发送数据而导致接收方来不及处理，需要采用流量控制策略。常见的流量控制策略有停止等待协议、滑动窗口协议等。流量控制可以通过在数据链路层设置缓冲区、使用应答机制、调整发送速率等方式来实现。例如，在HDLC协议中，通过使用控制字段中的信息来指示接收方是否准备好接收更多的数据。流量控制策略实现方法流量控制策略和实现方法网络层路由选择算法及优化策略06网络层功能和服务质量指标负责数据包从源到目的地的路径选择和逻辑地址寻址，确保数据在不同网络之间正确传输。网络层功能包括吞吐量、时延、丢包率和路由稳定性等，用于衡量网络层路由选择的性能和效率。服务质量指标静态路由选择算法基于手动配置的路由表进行路径选择，适用于网络拓扑结构相对稳定的场景。优点是简单、易配置；缺点是缺乏灵活性，无法自动适应网络变化。动态路由选择算法通过路由协议动态学习网络拓扑结构和路径信息，并根据实时网络状态进行路径选择。优点是灵活、自适应；缺点是配置相对复杂，需要额外的路由协议开销。静态路由选择算法和动态路由选择算法比较RIP（RoutingInformationProtocol）基于距离矢量的路由协议，适用于小型网络。通过定期交换路由表信息来发现最佳路径。OSPF（OpenShortestPathFirst）基于链路状态的路由协议，适用于大型网络。通过收集网络链路状态信息并使用Dijkstra算法计算最短路径。其他内部网关协议还包括IS-IS、EIGRP等，具有各自的特点和适用场景。RIP、OSPF等常见内部网关协议介绍路由策