计算机网络之---数据传输与比特流

数据传输的概念

数据传输是指将数据从一个设备传输到另一个设备的过程。传输过程涉及将高层协议中的数据（如包、帧等）转化为比特流，在物理介质上传输。

比特流的概念

比特流是数据传输中最基本的单位，它是由0和1组成的连续比特序列。数据在网络中以比特流的形式传输，最终由接收方解析成更高级的数据单元（如字节、包等）。

数据传输的方式

• 串行传输（Serial Transmission）：数据一个比特一个比特地依次传输，适用于长距离传输。常见的串行通信方式包括RS-232、USB、PCIe等。
• 并行传输（Parallel Transmission）：多个比特在同一时刻通过多条通道同时传输。并行传输常用于短距离内的高速数据传输（如计算机内部的总线）。
• 同步与异步传输：
  • 同步传输：数据传输需要使用时钟信号来同步发送和接收端的操作。
  • 异步传输：每个数据单元之间有一定的间隔，发送端和接收端不需要共享时钟信号。常用于低速通信。

数据传输中的编码与调制

• 编码：编码是将原始数据（如字符、数字）转化为适合在物理媒介上传输的信号的过程。常见的编码方式包括：
  • 非归零编码（NRZ）：0和1分别对应不同的电压水平，简单且直接。
  • 曼彻斯特编码：每个比特周期内信号电平变化，通过电平转换来表示比特，方便时钟同步。
  • 差分曼彻斯特编码：与曼彻斯特编码类似，差别在于通过信号的变化方式来表示比特。
• 调制：调制是将数字信号转换成模拟信号的过程，使其可以通过模拟信道（如电缆、无线电波等）传输。常见的调制方式包括：
  • 幅度调制（AM）
  • 频率调制（FM）
  • 相位调制（PM）
  • QAM（Quadrature Amplitude Modulation）：一种组合调制方式，同时调整信号的幅度和相位。

数据流控制与拥塞控制

• 数据流控制：数据流控制是防止发送方发送过快导致接收方无法处理数据的问题。常见的流控制技术包括滑动窗口协议。
• 拥塞控制：拥塞控制是防止网络中某些链路发生拥塞，确保数据能够有效、稳定地传输。TCP协议中的慢启动、拥塞避免、快速重传、快速恢复等机制就是拥塞控制的实例。