数据通信

数据通信：通信的方式有两种，模拟信号和数字信号，现在几乎所有设备都是数字信号通信，但是仍然由模拟信号通信的设备。数据通信就是分享信息，远距离通信中需要某种媒介来支持通信。

通信基于某种协议，协议根据通信信号、应用种类、要求条件等不同而不同。接收端从网络中得到的数据在通信阶段无法得知来源。发送的数据由于是数字信号，连续的01如何区分哪一段信号是一个整体，哪个信号为分界点，都需要协议来规定。

可以发送的数据：
文本：根据字符表，对应的文本编码，可以通过数字信号实现传输
数字：本身就对应二进制编码
图像： 图像是由人眼无法识别的单位像素构成的，RGB三原色构成每一个像素的不同颜色。每个颜色实际上也是一个二进制数，一个原色有256个色彩强度，那么三个原色就有256256256个像素可选空间。256是8bit，三原色表达的像素需要24bit数据。那么表现一幅图片就需要24bit乘以像素数，就生成了对应的bmp文件。
声音：录音等wav格式的文件可以压缩成MP3文件，压缩后的MP3文件无法还原到wav文件，压缩后的文件会有音质损失。
影响：通过帧率来传输，由bit构成的一张张的图片，每秒刷新多少次，次数越多，映像连贯性越好。

数据流：
单工通信：只允许一方向另一方发送数据，典例有直播、TV收视。
半双工通信：接收端与发送端可以互相通信，但是不能同时给对方发数据，链路上只能存在单方向的数据流向。典例是点播，接收端点播想要看的节目，数据传输给发送端，发送端发送节目给接收端，观看节目时接收端没有对发送端的流量。
双工通信：允许两方在同一时刻互相通信。典例有直播中的弹幕互动，语音通话等。

网络性能指标和拓扑·补充

两个网络节点之间通信的链路我们称为信道。多个节点和信道组成的网络就是通信网络。其中节点设备可以用英语host来表示，而AP/路由等是连接设备，不能用host表示。

网络必须能够满足一定数量的标准。其中最重要的是性能、可靠性和安全性。
对应知识链接： 网络的性能指标
关于拓扑的补充知识在本文拓展

补充指标
可靠性指标：
1.故障频率
2.从故障中恢复的时间
3.在网络波动、灾难中的稳健性

安全性指标：

1. 保护数据不受未经授权的访问
2. 保护数据不受损坏和篡改
3. 实施政策及程序，以恢复资料被盗及遗失的情况

物理层相关链接：物理层传输媒体

拓扑 （补充）

• 网状拓扑：Mesh
  

每个设备都有一个专用的点对点连接到每个其他设备
物理链接的数量在一个完全连接的网状网络节点n上有n (n - 1)个信道，双工模式:n(n-1)/2
优点：当网络某信道断开时，可以通过其他节点间接传输数据。
缺点：布线数量多，设置开销（CAPEX）大，运营费（OPEX）用也大。
应用：电话网络/BackboneNetwork（中枢网络），要求网络绝对不允许出现断线的情况，如果某一线路中断，使用间接线路通信

• 星状拓扑：Star
  
  优点：开销低
  缺点：中心瘫痪则网络整体瘫痪
  应用：家用无线网，局域网等

• 总线型：Bus
  
  该网络环境下，适用于广播需求高的单位，信号默认广播且所有其他网络内设备可接受信号，如果需要单播可以根据MAC地址来限制广播。
  优点：容易设置安装
  缺点：重连接和故障隔离困难，线路存在信号冲突，两台设备以上同时发信号则整体信号不可识别，单信道内只有一个信号允许被传输。
  早期使用的拓扑，现在几乎没有应用。

• 环状结构：Ring
  
  环中的每个设备包含一个中继器，可以增加经过该中继器的信号强度，减少信号损失。
  优点：相对容易安装和配置，简单的故障识别和隔离。
  缺点：单向通信，线路断路可以禁用整个网络。可能出现信号传递效率更低的情况（如环环内第一个节点和最后一个节点，在相邻的情况下，信号需要绕最远路径转一圈才能达到目的地。
  应用：IBM局域网
  现在不受欢迎。

网络类型·补充

• LAN：局域网
  

通常私有和连接一些主机在一个办公室,建筑物或校园。
根据组织的需要,一个局域网可以作为两个一样简单个人电脑和打印机，或者它可以扩展到整个公司，包括音频和视频设备。
局域网上的每个主机有一个标识符,一个地址,定义唯一局域网中的主机。
主机发送的数据包到另一个主机进行源主机和目的主机的地址。
交换机减轻了局域网内的通信量，在过去,网络中所有主机通过常见的电缆连接

• WAN
  能进行通信的设备的连接
  局域网和广域网之间的一些差异：局域网通常是有限大小;广域网具有更大的地理跨度，跨越一个城镇、一个州、一个国家，甚至整个世界。
  区域网络连接主机：广域网互连连接诸如交换机、路由器或调制解调器等设备。
  区域网络通常由使用该区域网络的机构私人拥有：广域网通常由通信公司创建和运行，由使用它的组织租用。

点对点的广域网
网络连接两个通信设备通过传输媒体(电缆或空气)

互联网络

很少看到一个孤立的局域网和广域网
当两个或两个以上的网络连接,他们让一个互联网络或互联网
例如,使员工之间的沟通在不同的办公室,管理租赁点对点专用的广域网
互联网络让两个局域网和一个点对点的广域网

另一个互联网与几个局域网和广域网连接
一个广域网的交换WAN和四个交换
异构网络由四个广域网和三个局域网

电路交换连接：电路交换
4G/5G：分组交换
2G/3G：电路交换

从概念上区分网络，而非地理上。从网络结构上而言，家里的手机用流量与连接网线的电脑通信，虽然物理距离非常近，但是手机使用的移动网络与家庭局域网不是一个网段，是广域网通信。

网络历史

在1960年以前有一些通信网络，如电报和电话网络。那时，这些网络适合于匀速通信，这意味着在两个用户之间建立连接后，编码的消息(电报)或语音(电话)可以交换。另一方面，计算机网络应该能够处理突发数据，这意味着在不同的时间以不同的速率接收数据。

世界需要等待分组交换网络的发明。
在1960年代中期,在美国高级研究计划局国防部对此感兴趣
在1967年,在一个计算机协会(ACM)会议上,思想的阿帕网
到1969年,阿帕网是一个现实
1972年，Vint Cerf和Bob Kahn，他们都是ARPANET核心小组的成员，合作进行他们所谓的互联网项目。
他们想连接不同的网络,以便主机在一个网络可以与主机通信。
有许多需要克服的问题:不同的数据包大小,不同的接口,和多样化的传播率,以及不同可靠性要求。
瑟夫和卡恩设计的设备称为网关作为中介硬件传输数据从一个网络向另一个。
具有里程碑意义的1973年的论文o传输控制协议(TCP):概念如封装，数据报，网关的功能
此后不久，将TCP拆分为TCP(分段、重组、错误检测)和IP(互联网协议;TCP / IP路由)组合
1981年,加州大学伯克利分校的修改了UNIX兼容TCP / IP
1983年,TCP / IP成为阿帕网的正式协议

今天，我们见证了基础设施和新应用的快速增长。
互联网今天是一组码头网络,为整个世界提供服务。

• 使得互联网如此受欢迎是什么发明的新的应用程序
  万维网(WWW)
  多媒体语音IP (VoIP), IP视频(Skype),视图共享(YouTube),电视、IP(网络电视)
  点对点应用

标准与管理权限

Internet标准是一种经过彻底测试的规范，对那些使用Internet的人很有用，
正式监管,必须遵循。
有严格规范达到互联网标准状态的过程。
规范开始作为一个互联网草案。
网络草案是一份工作文件(正在进行的工作)，没有官方身份，为期六个月。
草案可能发表置评请求(RFC)，每个RFC都经过编辑，分配了一个号码，并提供给所有相关方

小结

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