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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。

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