数据通信概述
第4讲数据通信和编码技术
带宽
对于模拟信号而言，带宽又称为频宽，以赫兹（Hz） 为单位。
对于数字信号而言，带宽是指单位时间内链路能够经 过旳数据量。
为了与模拟信道旳带宽进行区别，数字信道旳带宽一 般直接用波特率或符号率来描述。
时延(delay 或 latency)
信号从源端发送到宿端所需要旳时间 发送时延 传播时延 处理时延
数据通信和编码技术
1 数据通信概述 2 数据传播方式 3 传播介质 4 数据编码技术
1 数据通信概述
数据通信系统基本概念 数据通信系统旳模型 数据通信系统旳技术指标
1.1 数据通信系统基本概念
数据（Data）——数据通信中传播旳二进制代码，是传播 信息旳载体
信息（Information）——数据旳内容和解释 信号(Signal)——数据在传播过程中旳电磁波表达形式
模拟旳和数字旳数据、信号
模拟数据 模拟数据 数字数据 数字数据
放大器 整形器
PCM 编码器
调制器
数字 发送器
模拟信号 数字信号 模拟信号 数字信号
1.1 数据通信系统基本概念
数据通信：在两点或多点之间以二进制形式进行信息互换 信源：一次通信中发送信息旳一端 信宿：一次通信中接受信息旳一端 信道：信源和信宿之间旳通信线路
公里
抗干扰能力 较强
介于双绞线和 光纤旳成本之 间
在6至8公里
光 缆
直径细、质地柔 软旳能传导光波 旳介质
用在点到 点链路上
距离内可不使 用中继器实现 高速率数据传
不受电磁干扰 或噪声旳影响
播
较贵
2.2 无线传播介质
电磁波，根据其频谱可分为无线电波、微波、 红外线和激光等
数据通信系统概述
02
大数据分析技术能够处理大规模数据集，提高数据处理的速度
和准确性，为企业提供更精准的市场预测和用户洞察。
大数据分析技术将与云计算、人工智能等技术相结合，形成更
03
强大的数据处理和分析能力，为企业创造更大的价值。
人工智能技术
人工智能技术是当前科技领域的 热门话题，它通过模拟人类的智 能行为和思维过程，实现机器自
02
数字信号传输的特点是信息表 示精确、抗干扰能力强、传输 距离远，但需要较高的采样率 和数据传输速率。
03
数字信号传输广泛应用于计算 机通信、光纤通信和卫星通信 等领域。
无线传
无线传输是通过无线电波在空中传输 信息的方式。
无线传输广泛应用于移动通信、无线 网络和广播等领域。
无线传输的特点是无需布线、灵活方 便、可移动性好，但传输距离受限于 发射器和接收器之间的视距，且易受 到环境干扰和阻挡。
03
动态主机配置协议 （DHCP）
用于动态分配IP地址给网络中的 主机。
传输层协议
传输控制协议（TCP）
提供可靠的数据传输服务，通过流量控制、拥塞控制和错误纠正机制来确保数据的可靠 传输。
用户数据报协议（UDP）
提供无连接的数据传输服务，适用于对实时性要求较高的应用，如流媒体和在线游戏。
应用层协议
智能公交
在智能公交中，数据通信系统用于车辆定位、乘客信息系统和自动 报站等功能，提高公共交通的便利性和效率。
智能停车
通过数据通信系统连接停车场管理系统和车辆导航系统，实现快速 寻找空车位、预约停车和自动计费等功能。
05
数据通信系统的未来发 展趋势
5G通信技术
5G通信技术是当前数据通信领域的重要发展方 向，相较于4G技术，5G技术具有更高的传输速 度、更低的延迟和更大的网络容量。
数据通信技术
网线传输
利用双绞线传输数据，常 见于局域网和家庭网络， 传输距离较短。
无线传输技术
Wi-Fi传输
利用无线电波传输数据，具有传输速度快、覆盖范围 广等优点，广泛应用于家庭和办公场所。
蓝牙传输
利用蓝牙技术进行短距离无线数据传输，适用于手机、 电脑等设备之间的文件传输。
通过分析系统或网络的行为来检测异常。
蜜罐技术
设计一些诱导攻击者攻击的假目标，从而发现攻击者的行为。
沙箱技术
将可疑程序在一个隔离的环境中运行，观察其行为是否具有攻击性。
网络安全协议
SSL/TLS协议
用于保护数据在传输过程中的安全， 常用于HTTPS。
IPSec协议
为IP层提供加密和认证服务，确保数 据在IP网络中的安全性。
FTP协议
使用SSL/TLS对传统的文件传输协议 进行加密，提高传输安全性。
SSH协议
提供安全的远程登录和其他安全网络 服务，通过加密通道进行数据传输。
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04
数据通信协议
TCP/IP协议族
总结词
TCP/IP协议族是互联网的核心协议， 它定义了数据如何在网络中传输的规 则和标准。
详细描述
TCP/IP协议族包括传输控制协议（TCP） 和网际协议（IP）。TCP负责数据的可靠 传输，IP负责数据的路由。TCP/IP协议 族广泛应用于互联网、局域网和广域网 中，是现代数据通信的基础。
包过滤防火墙
根据预设规则对网络数据包进 行过滤。
代理服务器
作为客户端和服务器之间的中 介，处理请求和响应。
数据通信
数据通信通常是以传送数据信息为主的通信。
数据通信传送数据的目的不仅是为了交换，而主要是为利用计算机能够对数据进行处理。
1.数据通信的定义：依照通信协议，利用数据传输和交换技术在两个功能单元之间传输数据信息，它可以实现计算机与计算机、计算机与终端以及终端与终端之间的数据信息传递。
它通过数据电路将分布在远端的数据终端设备与中央计算机系统连接起来，实现数据的传输、交换、存储和处理功能。
1.数据终端设备（DTE）数据终端设备（DTE,Data Terminal Equipment）通常由数据输入设备（信息源）、数据输出设备（信宿）和传输控制器组成。
2.传输控制器传输控制器按照约定的数据通信控制规程，控制数据的传输过程。
3.数据电路终接设备(DCE) 是数据电路的组成部分，其作用是将数据终端设备输出的数据信号变换成适合在传输信道中传输的信号。
4.接口是数据终端设备和数据电路之间的公共界面。
5. 数据电路数据电路包括传输信道和数据电路终接设备（DCE,Data Circuit Terminating Equipment）,它位DTE和DTE之间，或DTE与中央计算机系统之间，为数据通信提供传输信道。
6. 数据链路（DL）数据链路（DL,Data Link）是一个广义信道，它是指包括数据电路及其两端DTE中的传输控制器在内的信号通路。
7.通信控制器又称前置处理，用于管理与数据终端相连接的所有通信线路。
8. 中央计算机系统（CCS）中央计算机系统（CCS,Centre Computer System）通过通信线路可连接多个DTE，实现主机资源共享。
CCS主要功能是处理与管理DTE来的数据信息，并将结果向相应DTE输出。
数据通信的特点：（1）传统电话通信是人－人之间的通信，而数据通信是机（计算机）－机之间、人－机之间的通信。
机－机间通信需要按事先约定好的规程或协议来完成，而电话通信则没有那么复杂; （2）电话通信的信源与信宿都是模拟的电压信号，其传输是利用现有的公用电话交换网（PSTN）.而数据通信的数据终端设备发出的数据都是离散信号（数字信号），传输时，既可以利用现有的PSTN,又可以利用数据网络来完成; （3）数据通信具有差错控制能力,在数据通信的中间转换环节对信号进行抽样、判决，以消除噪声积累，而传统电话则不能（4）数据通信具有灵活的接口能力，以适应各种各样的计算机与数据终端设备;（5）数据通信每次呼叫平均时间较短，要求接续和传输响应时间快;（6）数据通信抗干扰能力强，因为数据信号比模拟信号的抗干扰能力强;（7）数据通信容易加密，且加密技术、加密手段由于传统通信方式. 定义：计算机网络是用通信线路和网络连接设备将分布在不同地点的多台独立式计算机系统互相连接，按照网络协议进行数据通信实现资源共享，为用户提供各种应用服务的信息系统。
数据通信和编码技术
信源
产生需要传输的数据信息，可 以是计算机、终端设备等。
信道
传输信号的媒介，可以是光纤、 无线电波等。
信宿
接收数据信息的设备或人，可 以是计算机、终端设备或用户。
02
数据编码技术
数字编码
数字编码是指将模拟信号或原 始数据转换为二进制数字信号
的过程。
数据通信的分类
有线数据通信
通过有线介质传输数据，如光纤、同轴电缆、双绞线 等。
无线数据通信
通过无线方式传输数据，如微波、红外线、无线电等。
卫星数据通信
利用卫星作为中继站实现地球上不同地点之间的数据 传输。
数据通信系统的组成
发送端
将数据信息转换为适合传输的 信号形式，并进行信号的调制 和解调。
接收端
云计算具有弹性可扩展、高可用性、高安全性等特点，广泛应用于企业级应用、 软件开发和测试等领域。
人工智能
人工智能是计算机科学的一个分支，旨在研究和应用人类的 智能，包括机器学习、自然语言处理、计算机视觉等领域。
人工智能技术已经渗透到各个领域，如智能客服、智能家居 、自动驾驶等，为人类带来更高效、便捷的服务。
数据通信和编码技术
目录
• 数据通信概述 • 数据编码技术 • 数据传输技术 • 数据交换技术 • 数据通信协议 • 数据通信的应用
01
数据通信概述
数据通的定义
数据通信是实现数据信息传输和交换 的技术，它通过传输媒介将数据从一 个地点传送到另一个地点，以实现数 据信息的共享和利用。
数据通信是现代通信的重要组成部分 ，广泛应用于计算机、网络、远程终 端、移动通信等领域。
04
信源编码的缺点是可能会损失部分信息，导致数据失真。
计算机网络基础(数据通信基础)课件
• 数据通信概述 • 数据传输方式 • 数据交换技术 • 数据链路控制 • 数据通信协议 • 数据通信网络安全
01 数据通信概述
数据通信的基本概念
01
02
03
数据通信定义
数据通信是实现计算机与 计算机之间、计算机与终 端之间以及终端与终端之 间信息交换的技术。
数据加密技术可以分为对称加密和公钥加密两种类型， 各有其适用的场景和优缺点。
防火墙技术
防火墙技术是用于防止未经授权的访问和恶意攻击的一种 安全技术。
防火墙可以阻止来自外部网络的非法访问和攻击，同时也 可以限制内部网络用户对外部网络的访问。
防火墙技术可以分为包过滤防火墙和应用层网关防火墙两 种类型。
IP协议通过IP地址来标识网络中的每个设备， 并使用路由算法来确定数据传输的最佳路径。
IP协议还提供了数据报文分片和重组功能，以 适应不同大小的数据报文在网络中传输。
06 数据通信网络安 全
数据通信网络安全概述
01
数据通信网络安全是确保数据在传输和存储过程中的机密性、完整性和可用性 的过程。
02
01
02
它采用全双工通信方式，支持流量控制和差错控制等功能。
HDLC协议具有简单、高效和可靠的特点，被广泛应用于数据通
03
信领域。
05 数据通信协议
数据通信协议的基本概念
数据通信协议是一组规则和标准，用于规范数据在计算机网络中的传输和交换。
它规定了数据如何在不同的设备之间传输，包括数据的格式、传输方式、传输顺序 以及控制信息等。
数据链路控制协议包 括物理层、数据链路 层和网络层协议。
它负责建立、维持和 终止通信链路，确保 数据的可靠传输。
数据通信技术ppt课件
06 数据通信技术发展趋势与 展望
高速数据通信技术发展
总结词
随着互联网和云计算技术的快速发展，高速数据通信技术已成为当前的研究热点。
详细描述
目前，高速数据通信技术已经取得了显著的进步，如光纤通信、5G/6G移动通信等。这些技术的发展使得数据传 输速度大幅提升，满足了大数据时代对海量数据处理和传输的需求。
05 无线数据通信技术
无线局域网（WLAN）
要பைடு நூலகம்一
总结词
无线局域网是一种短距离的无线通信技术，用于连接局域 网中的计算机、设备等，实现高速数据传输和资源共享。
要点二
详细描述
无线局域网采用无线电波作为传输媒介，通过无线接入点 （AP）连接多个终端设备。它具有灵活、便捷、高速的特点， 广泛应用于企业、学校、医院等场所。
物联网数据通信技术发展
总结词
物联网技术的发展推动了数据通信技术的进步，使得数以亿计的设备能够相互 连接和通信。
详细描述
物联网数据通信技术涉及多种无线通信协议，如Wi-Fi、Zigbee、LoRa等。这 些技术使得各种智能设备能够实时传输数据、共享信息，从而为智能家居、智 慧城市等领域的发展提供了有力支持。
02 数据通信技术基础
数据传输方式
总结词
数据传输方式是指数据在通信网络中传输的方式，包括串行传输和并行传输两 种方式。
详细描述
串行传输是指数据一位一位地顺序传输，占用通信线路少，适合长距离传输； 并行传输是指数据以字节为单位进行传输，传输速度快，适合近距离传输。
数据编码技术
总结词
数据编码技术是指将数据转换成适合在通信网络中传输的信 号的过程。
数据通信技术的应用场景
• 总结词：数据通信技术在各个领域都有广泛的应用，如互联网、物联网、云计算等。 • 详细描述：数据通信技术在各个领域都有广泛的应用。在互联网领域，数据通信技术是实现互联网信息传输的
数据通信基础知识
数据通信基础知识数据通信是指通过传输介质将数据从一个地点传输到另一个地点的过程。
在现代社会中，数据通信已经成为了人们生活和工作中不可或者缺的一部份。
本文将详细介绍数据通信的基础知识，包括数据通信的定义、传输介质、数据传输方式、数据通信的协议以及常见的数据通信技术。
一、数据通信的定义数据通信是指将数据从一个地点传输到另一个地点的过程。
在数据通信中，数据被转换成电信号或者光信号，并通过传输介质进行传输。
数据通信可以是在同一地点内的设备之间进行，也可以是在不同地点之间进行。
二、传输介质传输介质是指用于传输数据的物理媒介。
常见的传输介质包括有线传输介质和无线传输介质。
1. 有线传输介质有线传输介质是指通过物理线缆进行数据传输的介质。
常见的有线传输介质包括双绞线、同轴电缆和光纤。
- 双绞线：双绞线是一种由两根绝缘导线以一定的规则缠绕在一起的传输介质。
双绞线通常用于传输较短距离的数据信号，适合于局域网和电话路线等。
- 同轴电缆：同轴电缆是一种由内导体、绝缘层、外导体和外护层组成的传输介质。
同轴电缆适合于传输较长距离的高频信号，常用于电视信号和宽带网络等。
- 光纤：光纤是一种由光导纤维组成的传输介质。
光纤通过光的全内反射来传输数据信号，具有高带宽和抗干扰能力强的特点，常用于长距离的高速数据传输。
2. 无线传输介质无线传输介质是指通过无线电波或者红外线等无线信号进行数据传输的介质。
常见的无线传输介质包括无线局域网（WLAN）、蓝牙和挪移通信网络。
- 无线局域网（WLAN）：无线局域网是一种通过无线电波进行数据传输的局域网。
无线局域网适合于在有线网络无法覆盖的区域提供无线网络连接，常用于家庭、办公室和公共场所等。
- 蓝牙：蓝牙是一种短距离无线通信技术，适合于在个人设备之间进行数据传输。
蓝牙常用于手机、耳机、键盘和鼠标等设备之间的无线连接。
- 挪移通信网络：挪移通信网络是一种通过无线电波进行挪移通信的网络。
挪移通信网络包括2G、3G、4G和5G等不同的技术标准，适合于挪移电话和挪移互联网等。
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3
网
数据通信概述（Cont.）
络
系统模型与分类（续）
系统分类
与
按传输媒介：有线和无线
按消息类型：模拟和数字
按消息内容：电报、电话和图象等
通
按调制方式：基带和频带
按复用方式：频分: 不同信号占据不同的频率范围
信
时分: 不同信号占据不同的时间区间
信
核心功能是共享资源。
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网
3.2.3 计算机网络的分类
络
1. 按网络的拓扑结构分类：总线形网、星形 网、环形网、星形树网等；
2. 按网络的传输介质分类：同轴电缆网、双
与
绞线网、光纤网等；
3. 按网络的传输速率分类：10兆网、100兆
通
网、1000兆网等；
络 通信方式（续）
异步传输：以字符为单位，发送每一字符
与
代码时，前面加一个“起”信号，字符代
码后面加一个“止”信号，传输效率降低。
通
同步传输：以组(或称帧)为单位，一组数据
信
包含多个字符，以同步的时钟节拍来发送
数据信号的，传输效率较高。
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7
网
与
城域网 MAN（Metropolitan Area Network） 是一种大型的LAN，在同一个城区内。
通
广域网 WAN（Wide Area Network） 是一种跨越大的地域的网络，通常包含一个
信
国家或洲。 互联网 internet
9
返回
网
3.2 计算机网络概述
络 3.2.1 计算机网络的发展
第一代网络 (20世纪50年代末～60年代中)
与
称为 计算机－终端网络
或 称为 面向终端的计算机网络。
通
信
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网 第二代网络（20世纪60年代末～80年代初）
络
称为 计算机─计算机网络。
通信子网：负责通信任务（通信部门建立）
网
内容提要
络
3.1 数据通信概述
与
3.2 计算机网络概述
3.3 计算机网络组成
通
3.4 局域网技术
信
3.5 广域网简介
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1
网
3.1 数据通信概述
络 几个基本概念
通信：信息的传输与交换
与
信息：消息中所包含的有意义的内容
通
信号：数据在传输过程中的表示形式
(3) 连接的“目的性”：是指将计算机连接成网
信
络是为了相互进行通信交往，实现信息交换、
资源共享或协同工作。
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2. 计算机网络的功能
网
络 (1) 相互通信与交往。
与
(2) 共享资源。包括硬件资源、软件资源和数
据与信息资源。
通
(3) 协同工作、分布处理。
通
起来的一个复合系统，以实现通信交往、资
信
源共享和协同工作等。
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网
1. 计算机网络定义(续)
络 这里强调：
(1) 计算机的“自主性”：是指计算机离开了网
与
络环境也能独立地运行，发挥作用。
(2) 连接的“有机性”：是指将计算机等连接起
通
来时必须遵循一定的通信协议。
数据通信概述（Cont.）
络 差错控制
基本思想：发送端在要传输的信息码元上附加一
些冗余监督码元构成发送码组；接收端在收到码
与
组后，按照相同的规则去检查该码组中信息码元
与监督码元之间的这种关系。若这种关系被破坏，
通
说明传输过程中发生了差错。 常用差错控制策略
检错重发（ARQ）、前向纠错（FEC）、混合
码分: 用一组包含互相正交的码字的
码组携带多路信号
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网
数据通信概述（Cont.）
通信方式
络
工作方式：单工、半双工、全双工
甲方
与
发送
甲方
通
发送
接收
信
甲方
发送
接收
信道
信道
信道 信道
乙方 接收 乙方 发送
接收
乙方 接收 发送
单工：消息只能在 单个方向上传输
模拟信号：时间和幅度均连续变化
信
数字信号：时间和幅度均离散变化
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2
网
数据通信概述（Cont.）
络
系统模型与分类
点对点通信系统简化模型
与
信息源
发送设备
信道
接收设备
受信者
通
（发送端）
噪声源
（接收端）
信
消息→电信号
电信号 →消息
把发送端的消息通过某种信道传递到接收端
与
资源子网：负责数据处理（用户自己建立）
H
H
H
通 IMP
信
IMP
IMP
IMP
H
IMP IMP
H
IMP
通信子网
资源子网
H
HH
2020/1/30
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网 第三代网络（20世纪80年代中～90年代中）
络
是 开放式标准化的网络。
两种网络体系结构：
与 TCP/IP体系结构
ISO的OSI体系结构（7层协议）
4. 按网络的媒体访问控制方式分类：以太网，
信
令牌环网、令牌总线网分类： Windows NT网、 Novell网等；
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网 6. 按网络覆盖地理范围的大小分类
络
局域网 LAN（Local Area Network） 在同一房间、同一建筑楼或同一校园内。
信
纠错（HEC）、反馈校验（IRQ）
循环冗余校验码（CRC）
工作原理：通过多项式除法来检测错误
2020/1/30
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8
网
数据通信概述（Cont.）
络 主要性能指标
有效性：
与
码元速率
信息速率
通
可靠性：
信
误码率
误比特率
2020/1/30
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半双工：通信双方 都可以收发消息， 但不能同时进行
全双工：通信双方 可同时进行收发消息
2020/1/30
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5
网
数据通信概述（Cont.）
络 通信方式（续）
数据传输方式：并行传输、串行传输
与
通
信
并行传输
串行传输
2020/1/30
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网
数据通信概述（Cont.）
通 第四代网络（20世纪90年中～至今）
信
称为 新一代的计算机网络。
如：带宽、网络安全、地址分配不够、多媒
体信息传输的实用化等。
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网 3.2.2 计算机网络的定义及功能
络 1. 计算机网络的定义
与
将地理位置分散的、各自具备自主功
能的若干台计算机采用通信手段有机地连接