2计算机网络与通信-数据通信基础
计算机网络与数据通信基础
计算机网络与数据通信基础计算机网络是现代社会中极为重要的基础设施之一，它使得人们能够快速、高效地进行信息交流和资源共享。
本文将介绍计算机网络的基本概念、分类以及常见的数据通信技术。
一、计算机网络的基本概念计算机网络是指将多台计算机通过通信设备和传输线路连接在一起，实现资源共享和信息传输的系统。
计算机网络由三个主要组成部分构成：计算机节点、通信设备和传输线路。
其中，计算机节点指的是连接在计算机网络中的每台计算机，通信设备包括路由器、交换机等设备，传输线路则是连接各个节点之间的传输介质。
计算机网络按照规模可以分为局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）和互联网（Internet）。
局域网覆盖范围较小，通常在一个办公室、楼层或校园内部建立；城域网覆盖范围相对较大，通常是在一个城市内部建立；广域网覆盖范围更广，可以跨越多个地理位置；互联网则是由世界各地的计算机网络相互连接而成的全球性网络。
二、数据通信技术1. 调制与解调调制是将数字信号转换为模拟信号的过程，而解调则是相反的过程。
调制技术常用的有频移键控调制（FSK）、相位键控调制（PSK）和正交幅度调制（QAM）等。
调制技术使得数字信号可以通过模拟传输介质进行传输。
2. 多路复用与分用多路复用是将多个信号合并在一个传输介质上进行传输的技术。
常用的多路复用技术有时分多路复用（TDM）和频分多路复用（FDM）。
与多路复用相反，分用是将一个信号从传输介质中分离出来的技术。
3. 数字传输与编码为了实现可靠的数字信号传输，需要使用一些编码技术。
数据通信中常用的编码方式有不归零编码（NRZ）、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码等。
这些编码方式可以提高传输的可靠性和抗干扰能力。
4. 错误检测与纠正在数据通信中，为了确保数据的正确性，需要进行错误检测和纠正。
常用的错误检测技术有奇偶校验、循环冗余校验（CRC）和海明码等。
这些技术可以检测和纠正传输过程中可能出现的错误。
网络基础与数据通信基础
这种信号的自变量用整数表示，因变量用
有限数字中的一个数字来表示。在计算机中
，数字信号的大小常用有限位的二进制数表
示。数字信号难实现，难干扰。
网络通信基础
调制、解调、载波调制、编码
1：调制技术 将数字信号转换成模拟信号。 实现技术：ASK，FSK，PSK，DPSK
不同调制技术，码元种类不同。1个码元就是一个 脉冲信号，一个脉冲信号有可能携带1bit、2bit、 4bit等数据量。 1bit码元种类为2（0、1） 2bit码元种类为4（00、01、10、11），依次类推。
网络通信基础
应用型编码： 1 曼彻斯特编码： 用低到高的电平转换表示0，用高到低的电平转换表 示1，常用于以太网。降0升1（降1升0），编码效率 50%。 2 差分曼彻斯特编码： 差分曼彻斯特编码是在曼彻斯特编码的基础上加上 了翻转特性，遇1翻转，遇0不变，常用于令牌环网。 编码效率50%。
网络通信基础
网络通信基础
（4）mB/nB编码：就是将m位编码成n波特，相对于 曼彻斯特编码，效率高。 4B/5B：编码效率80%，用于百兆快速以太网 8B/10B：编码效率80%，用于千兆以太网 64B/66B：编码效率97%，用于万兆以太网
网络基础与数据通信基础
课程目录
1：计算机网络基本概念 2：计算机网络分类与模型 3：网络通信基本单位 4：网络通信基础
计算机网络基本概念
计算机网络是通过通信线路和通信设备连接的许多的分 散独立工作的计算机系统，遵从一定的协议用软件实现 资源共享的系统。计算机网络组成分为硬件、软件、协 议三部分。协议为计算机网络中进行数据交换而建立的 规则、标准或约定的集合。
计算机网络分类与模型
网络按照拓扑结构分类：总线型、环形、星型、树形、网状型
计算机网络基础 第二章数据通信基础综合练习题附解析答案
第二章数据通信基础综合练习题一、单项选择题1.在计算机网络中，“带宽”这一术语表示( )。
A.信道通过的信号频率范围B.数据传输的速率C.计算机位数D.CPU主频2.信息可以进行双向传输，但同一时刻只限于一个方向传输的通信方式是( )。
A.单工通信B.半双工通信C.双工通信D.基带通信3.在Internet中，各节点之间的数据交换采用( )。
A.分组交换B.线路交换C.报文交换D.电子邮件4.衡量网络上传输速率的单位是bps,其含义是( )。
A.数据每秒传送多少千米B.数据每秒传送多少米C.每秒传送多少个比特D.每秒传送多少个数据位5.数据传输的可靠性指标是( )。
A.误码率B.传输率C.频带利用率D.bps6.目前在广域网中主要采用计算机的( )技术进行计算机的通信。
A.电路交换B.频分复用C.分组交换D.时分复用7.分组交换比电路交换( )。
A.实时性好但线路利用率低B.线路利用率和实时性均差C.实时性好且线路利用率高D.线路利用率高但实时性差8.计算机通信中的线路复用技术包括( )技术。
A.调制解调器B.交换和传输C.频分多路和时分多路D.电路交换和分组交换9.基带就是电信号所固有的基本频率，当利用数据传输系统直接传输基带信号时，则称之( )。
A.调制B.解调C.基带传输D.频带传输10.衡量网络上数据传输率的单位是每秒传送多少个比特，记为( )。
A.bpsB.OSIC.ModemD.TCP/IP11.表示数据传输有效性的指标是( )。
A.误码率B.传输速率C.信道D.频带利用率12.传输速率的单位是bps,其含义是( )。
A.Bytes per secondB.bits per secondC.Baud per secondD.Billion per second13.以下（）方法是减少差错的最根本方法。
A.提高线路质量B.采用屏蔽C.选择合理的编码方式D.差错检查14电话交换系统采用的是( )交换技术。
计算机网络习题第2章数据通信基础-答案
计算机网络习题第2章数据通信基础-答案第2章数据通信基础答案第2章数据通信基础简答1：某信道误码率为10-5，每帧长度为10Kbit，那么：a.若差错都是单个错，则在该信道上传送的帧的平均出错率是多少？b.若差错大多为突发错，平均突发长度为100bit，则在该信道上传送的帧的平均出错率是多少？答案：信道误码率为10-5，即1/100000，每帧长度为10Kbit，即10000位，若差错都是单个错，则在该信道上传送的帧的平均出错率是10%。
若差错大多为突发错，平均突发长度为100bit，则在该信道上传送的帧的平均出错率是1‰,即千分之一。
2：某调制解调器同时使用幅移键控和相移键控，采用0、π/2、π和3/2π四种相位，每种相位又都有2个不同的幅值，问在波特率为1200的情况下数据速率是多少？答案：根据题意有4种相位某2个幅值=8种信号状态RB=Rblog2M=1200log28=1200某3＝3600(b/)3：若在相隔1000公里的两地间要传送3k位的数据，可以通过电缆以48kb/的数据速率传送或通过卫星信道以50kb/的数据速率传送，问用哪种方式从发送方开始发送到接收方收到全部数据为止的时间较短？（光速及电磁波在电缆中的传输速率取300000km/，地面到卫星的距离取36000km）答案：肯定是通过电缆传输的方式较短。
介质电缆卫星传送时间（）0.06250.06传输延时（）0.00330.24合计（）0.06580.304：若电视信道的带宽为6MHz，假定无热噪声并使用4电平的数字信号，每秒钟能发送的比特数不会超过多少？答案：根据Nyquit定理有C=2Wlog2MC=2某6,000,000某log24=24,000,000b/=24（Mb/）5：对于带宽为3kHz的信道，若有8种不同的物理状态来表示数据，信噪比为20dB。
问：按Nyquit定理和Shannon定理，最大限制的数据速率分别是多少？答案：根据Nyquit定理有C=2Wlog2MC=2某3000某log28=18000（b/）根据Shannon定理有C=Wlog2(1+S/N)C=3000某log2(1+100)≈20010（b/）6：什么是数据通信？答案：第1页第2章数据通信基础答案判断7：用数字信道传输模拟数据，需要将模拟数据首先调制为数字信号，然后才能传输。
《计算机网络》第二章——数据通信基础 练习题
《计算机网络》第二章——数据通信基础练习题一、填空题：1.________是两个实体间的数据传输和交换。
2._____是传输信号的一条通道，可以分为________和________。
3._____是信息的表现形式，有________和________两种形式。
4.________是描述数据传输系统的重要技术指标之一。
5.________是指信道所能传送的信号频率宽度，它的值为______________________。
6.数据通信系统一般由________、________和________等组成。
7.根据数据信息在传输线上的传送方向，数据通信方式有________、________和________三种。
8.基带、频带、宽带是按照__________________________来分类的。
9.信道的传播延迟和_____________________________与_________________________有关。
10.电路交换的通信过程可分为三个阶段：__________、__________和____________。
11.在分组交换技术中，还可以分为________和________两种不同的方式。
12.信元交换技术是指__________（英文简称为____），它是一种_________的交换技术。
13.多路复用技术通常有两类：____________和____________。
14.常见的差错控制技术有：_________和__________等, 为了确保无差错传输数据，必须具有______和______的功能。
15. CRC码的中文名称是__________，又称________，是一种较为复杂的校验方法，有很强的检错能力。
16. 存储转发方式中常见的有________、________、________，传输的单位分别是____、____、____。
二、选择题1.在数据通信系统中衡量传输可靠性的指标是____。
中职计算机网络基础 第二章数据通信基础综合练习题附解析答案
第二章数据通信基础综合练习题一、单项选择题1.X.25和FR分别表示( )。
A.企业内部网和帧中继网B.综合业务数字网和数字数据网C.帧中继网和企业内部网D.公用分组交换网和帧中继网2.调制解调技术主要用于( )的通信方式中。
A.模拟信道传输数字数据B.模拟信道传输模拟数据C.数字信道传输数字数据D.数字信道传输模拟数据3.关于调制解调器的描述正确的是( )。
A.在接收端将数字信号转换为模拟信号，在发送端将模拟信号转换为数字信号B.“调制”是指将数字信号转换为模拟信号的过程C.调制解调器必须通过申请才能由ISP发放D.调制解调器的调制技术只有频移键控和相移键控两种4.帧中继技术本质上是( )交换技术。
A.报文B.线路C.信元D.分组5.下列交换方法中，( )的传输延迟最小。
A.报文交换B.线路交换C.分组交换D.上述所有的6.在下列多路复用技术中，( )具有动态分配时隙的功能。
A.同步时分多路复用B.统计时分多路复用C.频分多路复用D.波分多路复用7.下列有关数据通信的说法中，( )是不正确的。
A.基带传输是将模拟信号调制成数字信号后发送和传输B.频带传输是把数字信号调制成模拟信号后发送和传输C.异步传输可以在任何时刻向信道发送信号D.同步传输是以报文或分组为单位进行传输8.下列关于电路交换说法正确的是( )。
A.线路利用率高B.电路交换中的节点对传输的信号不做任何处理C.信道的通信速率低当内前D.通信双方不必同时工作9.在( )传输中，一组比特同时发送，每个比特都在一条独立的线路上。
A.异步串行B.同步串行C.并行D.以上都是10.信道上可传送信号的最高频率与最低频率之差为( )。
A.波特率B.比特率C.吞吐量D.信道带宽11.Internet中采用的数据交换技术是( )。
A.电路交换B.报文交换C.分组交换D.信元交换12在通信系统中，把来自许多信号源的信号组合起来，再通过一条传输线路同时发送的技术称为( )。
计算机网络与数据通信
计算机网络与数据通信计算机网络和数据通信是现代社会中不可或缺的关键技术，它们在全球范围内促进了信息的传递和分享。
本文将通过介绍计算机网络的基础概念、网络通信的原理以及网络安全的重要性，探讨计算机网络与数据通信在我们日常生活中的影响。
一、计算机网络的基础概念计算机网络是由一组互相连接的计算机系统组成的系统。
它们通过通信链路和交换设备相互连接，以实现数据的传输和资源共享。
计算机网络有许多不同的类型，包括局域网、广域网和互联网等。
1. 局域网（LAN）局域网是指在较小的区域内连接计算机系统的网络。
它们通常在一个办公室、学校或家庭中使用，通过交换机或无线设备连接在一起。
局域网可以共享打印机、文件和其他资源，使用户能够更方便地共享信息。
2. 广域网（WAN）广域网是指通过公共网络连接在不同地区的计算机系统的网络。
它们通常跨越较大的地理范围，包括城市、国家甚至是全球范围。
广域网使用路由器和电信网络来传输数据，以实现跨地区的通信。
3. 互联网互联网是全球最大的计算机网络，它连接了世界各地的数十亿个设备。
互联网使用标准的Internet协议（IP）来实现数据的传输和交换。
它不仅提供了无限的资源和信息，还支持各种应用程序和服务，如电子邮件、在线购物和社交媒体等。
二、网络通信的原理计算机网络的通信主要依赖于网络协议和数据包交换的原理。
1. 网络协议网络协议是计算机网络中用于数据传输和交换的规则和标准。
它们定义了数据的格式、传输速率、错误检测和纠正方法等细节。
常见的网络协议包括传输控制协议/因特网协议（TCP/IP）、用户数据报协议（UDP）和超文本传输协议（HTTP）等。
2. 数据包交换数据包交换是指将数据分割成较小的数据包并通过网络传输的方式。
每个数据包都带有源地址和目标地址，以确保正确的传输路径。
在接收端，数据包会重新组装成原始数据。
三、网络安全的重要性随着计算机网络的普及和发展，网络安全问题越来越受到重视。
网络安全指的是保护计算机系统和网络免受未经授权的访问、损坏或攻击的措施。
计算机网络与通信(2 数据通信)
2.1 数据通信的概念
11. 时域： 信号是时间的函数—给出了每一时刻信号的振幅值(连续或离散) 特例：周期信号 s(t+T)=s(t),T为常量（周期） 例：正弦波 s(t)=Asin(2πft+φ)
12. 频域：信号是频率的函数——信号由多个频率组成 其它频率都为某个频率的整数倍时，最小的频率称为基频。 整个信号的周期（频率）等于基频的周期（频率）。 任何信号都可看成是由各种频率成分组成的，每个频率成分都 是正弦波。 13. 频谱：信号的频率范围（分布）。
2.1 数据通信的概念
增大传输距离的方法
数字传输：中继方式（中继器） 模拟传输：放大方式（放大器） 数字传输的优点： ①设备简单：只需处理0、1，优化信道设计 ②传输质量高，出错率低 ③增大通信能力 ④便于统一多种网络 数字传输现在还不能用于远距离卫星通信。
2.1 数据通信的概念
2.1.4 基带传输与频带传输 1. 基带传输 基带：未经调制变换的信号所占的频带。 基带信号：高限频率与低限频率之比远大于 1 的信号。 基带传输：不搬移基带信号频谱的传输方式 • 基带数字信号的频谱从0开始。 • 为了经济地利用频带，通常需要作一些 码型变换。
课堂练习
1000Mbps以太网上的主机A要连续发送两 个长度为5000比特的分组给主机B,其路径 上有一个存储转发交换机, 假定每条链路的 传播延迟为10μs,并且交换机在接收完分组 后立即开始转发分组,求从A开始发送数据 到B接收完数据的总时延。
往返时延
• 往返时延 RTT (Round-Trip Time) 表示从发 送端数据送到链路开始，到发送端收到来 自接收端的确认（接收端收到数据后立即 发送确认），总共经历的时延。
2.1 数据通信的概念
计算机网络基础及应用(数据通信基础)习题与答案
1、多路复用技术的主要目的不包括（）A.降低通信线路通信费用B.提高通信线路通信能力C.提高通信线路利用率D.提高通信线路数据率正确答案：A2、当通过电话线上网时，因为电话线路输出信号为（）信号，所以必须通过调制解调器同电话网连接A.数字B.模拟数字C.音频D.模拟正确答案：A3、以下各项中，不是数据报操作特点的是（）A.在整个传送过程中，不需建立虚电路B.使所有分组按顺序到达目的端系统C.网络节点要为每个分组做出路由选择D.每个分组自身携带有足够的信息，它的传送是被单独处理的正确答案：B4、下列哪种交换方法最有效地使用网络带宽？（）A.各种方法都一样B.线路交换C.报文交换正确答案：D5、若一物理媒体能达到的位传输速率为64Kbps，采用脉码调制方法对模拟信号进行编码，每次采样使用256个量化级进行量化，那么允许每秒钟采样的次数是（）A.256次B.512次C.8000次D.128次正确答案：C6、通信系统必须具备的三个基本要素是（）A.信源、通信媒体、信宿B.信号发生器、通信线路、信号接收设备C.终端、通信设施、接收设备D.终端、电缆、计算机正确答案：A7、下面有关虚电路分组交换和数据报分组交换的特性，（）是正确的A.虚电路中的分组到达顺序可能与发出顺序不同B.数据报方式中，分组在网络中沿同一条路径传输，并且按发出顺序到达C.虚电路在建立连接之后，分组中只需要携带连接标识D.虚电路方式和数据报方式都为无连接的服务正确答案：C8、采用曼切斯特编码的数字信道，其数据传输速率为波特率的（）倍A.1B.4C.2D.1/2正确答案：D二、判断题1、模拟数据是指在某个区间产生的连续的值。
（√）2、线路交换在数据传送之前必须建立一条完全的通路。
（√）三、填空题1、10个9．6Kbps的信道按时分多路复用在一条线路上传输，如果忽略控制开销，在同步（TDM）情况下，复用线路的带宽应该是_____正确答案：10×9.6kbps=96kbps2、目前常用的数据交换技术有电路交换和存储转发交换两种方式，其中存储转发交换又可分为报文交换和______正确答案：分组交换3、数据的总时延是_____、数据发送时延和数据排队时延三种时延之和。
中职计算机网络-第2章-数据通信基础
填空1、有两种类型的数据，取连续值的数据称为模拟数据，取离散值的数据称为数字数据。
2、信道按使用权限可分为专业信道和共用信道；按传输介质可分为有线信道、无线信道和卫星信道；按传输信号的种类可以分为模拟信道和数字信道等。
3、数据通信系统它是由数据终端设备（DTE）、数据线路端接设备（DCE）和通信线路等组成。
4、根据数据信息在传输线上的传送方向，数据通信方式有单工通信、半双工通信和全双工通信。
5、通常使用三种交换技术：电路交换、报文交换和分组交换。
6、ATM模型分为三个功能层：ATM物理层、ATM层和ATM适配层。
7、分组交换又分为数据报和虚电路。
8、差错检验的方法有奇偶校验和循环冗余码校验。
名词解释数据通信：是两个实体间的数据传输和交换，在计算机网络中占有十分重要的地位，它是通过各种不同的方式和传输介质，把处在不同位置的终端和计算机，或计算机与计算机连接起来，从而完成数据传输、信息交换和通信处理等任务。
信息：是对客观事物的反映,可以是对物质的形态、大小、结构、性能等全部或部分特性的描述，也可表示物质与外部的联系。
信息有各种存在形式。
数据：信息可以用数字的形式来表示，数字化的信息称为数据。
信道：信道是传送信号的一条通道，可以分为物理信道和逻辑信道。
物理信道是指用来传送信号或数据的物理通路，由传输及其附属设备组成。
逻辑信道也是指传输信息的一条通路，但在信号的收、发节点之间并不一定存在与之对应的物理传输介质，而是在物理信道基础上，由节点设备内部的连接来实现。
信道容量是指信道传输信息的最大能力，通常用信息速率来表示。
码元：在数字传输中，有时把一个数字脉冲称为一个码元，是构成信息编码的最小单位。
比特率：比特率是一种数字信号的传输速率，它表示单位时间内所传送的二进制代码的有效位（bit）数，单位用比特每秒（bps）或千比特每秒（Kbps）表示。
波特率：波特率是一种调制速率，也称波形速率。
在数据传输过程中，线路上每秒钟传送的波形个数就是波特率，其单位为波特（baud）。
计算机网络技术第2章数据通信基础
信道
解码器
信宿
噪音源
数字通信系统结构
由于数字信号不适合远距离传输，所以在传输前将其变为模拟 信号。因此，数字通信系统通常由信源、信源编码器、调制器、 信道、解调器、信道译码器、信源译码器、信宿、噪音源组成， 其结构模型如下页图所示。
6
2.1.1 数据通信系统
信
信
信
调
信
解
信
信
信
源道
道
源
编
编
制
调
译
译
源
信道容量是指信道能传输信息的最大能力，一般用时间内最大可传
送的字节数来表示。信道容量由信道带宽F、可使用的时间T以及信 道质量决定。信道容量和信道带宽具有正比关系，带宽越宽， 则容量越大，传输效率也就越高。关于信道容量的计算有两条 著名的定理。
13
2.1.4 信道带宽和信道容量
⑴ 奈奎斯特(Nyquist)定理：1942年,H.Nyquist证明，任何 一个信号如果通过带宽为W（Hz）的理想低通滤波器，若每秒取样 2W次，就可以完整地重现该滤波过后的信号。在理想条件下 (无噪音有限带宽W的信道)，其最大的数据传输速率C（信道容
⑴ 数据块长度为108bit，数据发送速率为1Mbps； ⑵ 数据块长度为1000bit，数据发送速率为1Gbps；
解：根据上述计算发送时延公式和计算传播时延公式，分别求出不 同链路的不同时延。
⑴ 发送时延＝108bit/(1Mbps)＝100s
传播时延＝1000bit/(2×108m/s)＝5ms
信源
调制器
信道
解调器
噪音源 模拟通信系统结构
5
信宿
2.1.1 数据通信系统
(2) 数字通信系统：计算机通信、数字电话以及数字电视等信号 都属于数字信号，由数字信号构成的通信系统属于数字通信系统。 数字通信系统通常由信源、编码器、信道、解码器、信宿以及噪音 源组成，其基本结构模型如下图所示。
《计算机网络与通信》PPT课件
本章主要介绍数据通信的基本概 念、数据传输技术、多路复用技 术、数据交换技术及差错控制技 术
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1
2.1 数据通信的基本概念
数据通信系统的基本组成 数据通信的几个基本概念 模拟传输和数字传输 数据通信系统的质量指标
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2
2.1.1 数据通信系统的基本组成
1、通信系统的基本模型
5
2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析 （2）周期性非正弦信号的傅氏级数及频谱特性
现在给出一个数学描述。假设s(t)是一个周期为P的周期函数。 依据傅立叶变换的其中一种形式：
s(t)a 2 0i 1[a i co 2 P is)t (b i si2 n P i)t(]
编辑ppt
8
2.1.2
我们来看一个列子，令s(t)为:
s(t) 1 1
0t;2t3;4t5;... t2;3t4;5t6;...
这是一个周期为2π的方波。
s(t)
1
t
2 3 4 5 6 7
8
-1
编辑ppt
9
2.4.2 模拟信号
1. 傅立叶变换
因为它是一个周期函数（周期为2），所以可以把它写成一个傅立叶级数。 在这里，所有的常量ai(i≥0 )都为0。常量bi定义为
6
2.1.2 数据通信的几个基本概念
1、信号频带及频谱分析 （2）周期性非正弦信号的傅氏级数及频谱特性
（还有其他的形式，但这种更适合我们这里的需要。）
其中的系数ai和bi被定义为:
ai
2 P/2s(t)cos2(it)dt
P P/2
P
bi
P/2
2 s(t)si P
计算机网络与数据通信
计算机网络与数据通信计算机网络是指互联的计算机系统之间通过通信渠道进行数据交换的过程。
它是以计算机为核心，利用通信技术、网络技术等各种计算机科学领域的技术与知识相结合的新型技术。
本文将从计算机网络基础、数据通信技术以及网络安全等方面探讨计算机网络与数据通信的相关知识。
一. 计算机网络基础计算机网络的发展可以追溯至20世纪60年代初期，但其已经发展成为媒介传输信息的现代化工具。
它是通过将两台或多台计算机系统相连而形成的。
在计算机网络中，计算机系统可以通过电信或其他通信方式相互连接，实现信息的交换，其核心技术是数据通信技术。
计算机网络可以分为局域网和广域网。
局域网是在一个相对较小的局域内部部署的一组计算机，它们通过一个共享的通信媒介（如以太网或Wi-Fi）互相连接。
在局域网中，计算机之间可以互相通信和共享资源，如数据、文件和打印机等，但是局域网的覆盖范围有限。
广域网则是通过公共的通信设施连接的局域网，包括不同地区的局域网之间的连接，通过广域网可以实现全球互联网的访问。
二. 数据通信技术计算机网络中最基本的技术是数据通信技术。
数据通信是指在网络中，计算机系统之间进行信息传递的一种过程，它需要确保网络中传输的数据完整、准确和安全。
典型的数据通信系统包括发送端、接收端、传输媒介、接口设备以及传输协议等组成部分。
其中，传输媒介是指信号传输的物理媒介，如光纤、金属导线、无线电波等。
接口设备则是用于连接计算机系统和传输媒介的硬件设备。
传输协议则是数据传输的规则和标准，它定义了信息发送和接收的标准格式和过程。
例如，TCP/IP协议是互联网中最常用的协议，它定义了在互联网上如何传输和接收数据。
其他协议包括HTTP协议、SMTP协议、FTP协议等。
数据通信技术还涉及到的一些重要概念包括带宽、时延、误码率、噪声等。
带宽是指传输媒介可以传输的数据量，通常用比特/秒来表示。
时延是指信息从发送端到接收端所需的时间。
误码率是指传输过程中出现了错误数据的比率，噪声则是指传输媒介中非信号部分的能量和信号部分的能量之间的比率。
第 2 章 数据通信基础
第2xx数据通信基础练习1．计算机网络中的通信网络是一个数据通信系统，计算机网络的工作原理和数据通信是紧密相关的。
2．数据是信息的表示形式是信息的物理表现。
所有信息都要用某种形式的数据表尔和传播。
信息是数据表示的含义，是数据的逻辑抽象，它不会因数据的表示形式不同而改变。
3．数据通信主要研究二进制编码信息的通信过程。
无论信息采用什么数据形式表示，在数据通信系统中都必须转化成二进制编码。
4．信号是在特定通信方式中数据的物理表现,它有具体的物理描述。
5．模拟信号是一个连续变化的物理量，数字信号是离散取值的物理量，例如表示二进制数据的1、0信号。
6．数字信号的再生是指在信号传递过程中受到外界干扰而产生变形后，通过信号判决再恢复成原来的信号。
7．信道是通信系统中传输信号的通道，它包括通信线路和传输设备。
根据信道使用的传输介质可以分成有线信道和无线信道。
根据适合传输的信号类型可以分为模拟信道和数字信道。
模拟信道用于传输模拟信号,如电话用户线路，数字信道用于直接传输数字信号，例如光纤线路。
8．信号带宽是信号中包含的频率范围。
对于模拟信号，带宽计算方法为：信号带宽=信号最高频率-信号最低频率9．信道带宽是信道上允许传输电磁波的有效频率范围。
模拟信道的带宽等于信道可以传输的信号频率上限和下限之差，单位是Hz。
信道的带宽不一定等于传输介质允许的带宽。
10．数字信道的带宽一般用信道容量表示，它是信道的最大数据传输速率，单位是比特/秒(b/.s)。
例如，当前主流局域网中使用的5类双绞线，其信道带宽为100Mb/S，即最大数据传输速率为100Mb/ S。
信道容量对信道传输介质的带宽有一定的依赖关系。
11．数据终端设备DTE是数据通信中的数据源和数据宿，实际就是计算机设备。
12．数据通信是计算机与计算机间的通信，为了有效而可靠地进行通信，通信双方必须遵守通信协议。
通信控制器是数据链路层控制通信规程执行部件，完成收，发双方的同步。
第一章计算机网络与数据通信基础(二)
2.常用的二进制编码格式 2.常用的二进制编码格式
在数据通信中,要进行编码 就要采用一定 在数据通信中 要进行编码,就要采用一定 要进行编码 的编码标准.那么目前最常用的编码标准 的编码标准 那么目前最常用的编码标准 就是ASCII码.它既是计算机内码的标准 它既是计算机内码的标准, 就是 码 它既是计算机内码的标准 也是数据通信的编码标准. 也是数据通信的编码标准 ASCII码用 位二进制数表示一个字 码用7位二进制数表示一个字 码用 数字或符号。 母、数字或符号。如：“A”---1000001 “1”-----0110001
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6.数据包和数据帧 数据包和数据帧 数据包:在数据传输时 在数据传输时,通常将较大的数 数据包 在数据传输时 通常将较大的数 据块分割成较小的数据段,并且在这些数 据块分割成较小的数据段 并且在这些数 据段上附加一些信息(如 目标地址 目标地址,源地 据段上附加一些信息 如,目标地址 源地 校验码等).这些数据段及其附加信息 址,校验码等 这些数据段及其附加信息 校验码等 称为数据包.(IP层) 称为数据包 层 数据帧:在实际传输时 在实际传输时,还要将数据包进 数据帧 在实际传输时 还要将数据包进 一步分割成更小的数据单位,这就是数据 一步分割成更小的数据单位 这就是数据 链路层) 帧.(链路层 链路层
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(5)专用信道和公共交换信道 专用信道和公共交换信道 5.码元和码字 码元和码字 码元:在数据通信中 在数据通信中,时间轴上的一个信号 码元 在数据通信中 时间轴上的一个信号 编码单元被称为码元. 编码单元被称为码元 而习惯上,把计算机网络传输的每一位 而习惯上 把计算机网络传输的每一位 二进制代码称为”码元”或”码位”. 二进制代码称为”码元” 码位” 如: “A”-----1000001,那我们说这个 那我们说这个 信号是由7个码元组成的序列 个码元组成的序列.而这个序列 信号是由 个码元组成的序列 而这个序列 通常被称为”码字” 通常被称为”码字”.
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–数据传输技术
2.1 基本概念
–数据(Data)：传递(携带)信息的实体。
–信息(Information)：–信号(Signal)：
基带(Base band)与宽带(Broad band)
–信道(Channel)：传送信息的线路(或通路–比特(bit)：
–码元(Code Cell)：时间轴上的一个信号编码单元
码元1
码元2码元3码元4码元5▲▲一个码元也可有多个同步脉冲相对应
–波特(Baud)：码元传输的速率单位。
波特率为
其中M 是信号的编码级数。
也可以写成
在固定的信息传输速率下，比特率往往大于波特率。
换句话说，一个码元中可以传送多个比特。
例如，M=16，波特率为9600时，数据传输率为
38.4kbit/s
–误码率：–信息编码：–数据编码：
t
–带宽
作为带宽的计量单位。
主要单位：Kb/s ，Mb/s ，Gb/s
一个以太局域网理论上每秒可以传输千万比特，它的带宽相应为10Mb/s 。
–时延
信息从网络的一端传送到另一端所需的时间时延之和数据在中间结点等待转发的延迟时间–传播时延=d/s （毫秒）d :距离s ≈光
–时延带宽乘积
某一链路所能容纳的比特数
时延带宽乘积=带宽×传播时延例如，某链路的
时延带宽乘积为100万比特，这意味着第一个比特到达目的端时，源端已发送了100万比特。
链路
带宽
传播时延
–往返时延(Round -Trip Time ，RTT)
从信源发送数据开始，到信源收到信宿确认
–
传输可靠性
–数据能正确送达
–数据能有序送达(当采用分组交换时
)
通信的三个要素：信源、信宿和信道噪声信源发送器信道接收器信宿
源系统目的系统
数据通信系统的构成：
•传输系统(传输线路和传输设备
)•源系统(信源+发送器)和目的系统(信宿+接收器
)•传输系统(传输线路和传输设备)•源系统(信源+发送器)和目的系统(信宿+接收器)
–把携带信息的数据用物理信号形式通过信道传送到目的–
调制：数字信号Æ适合传输的形式——按频率、幅度、相位–
解调：接收波形Æ数字信号数据→信号→在信道上传输→信号→数据
数据通信基本过程
过程
与打电话的对比
互相确认要结束通话–断开物理连接双方挂机
2.2 信道及其主要特征–数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输
–模拟信号：时间上连续，包含无穷多个信号值–数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的信号值
–
模拟信号
t a)
模拟信号数字信号
–非周期信号
t
T T T T T
周期信号
–数字通信
在模拟信道上实现模拟信息或数字信息的传输
–
便于用计算机进行处理
–
可以传输语音、数据、影像，通用、灵活–计算机通信仅在不得已的情况下，才会采用模拟通
单工
半双工：数据可以双向交替传输，但不能全双工
或者具有一条物理线路上的两个信道，分别用于不同方向的信号传输
基带传输：不需调制，编码后的数字脉冲
–例如：以太网
宽带传输：数字信号需调制成频带为几十
MHZ到几百MHZ的模拟信号后再传送，接收方需要解调
–例如：闭路电视的信号传输
数据同步方式
致(包括开始时间、位边界、重复频率
–帧同步
位同步：目的是使接收端接收的每一位信
–外同步——发送端发送数据之前发送同步时钟
这些数据编码信号包含了同步信号，接收方从
中提取同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。
字符同步：以字符为边界实现字符的同步–
每个字符的传输需要：
1，1.5，2个停止位
起始位数据位停止位
间隔, 不固定
字符同步的性能评估
–频率的漂移不会积累，每个字符开始时都会重
个数据位、2个停止位
的开始，适用于数据为字符类型的帧
帧起始控制信息数据帧结束
0 –n bit
m
8-32
8bit8bit
Nyquist 公式：用于理想低通信道
上式计算的信道最大
数据率如右表所示C = 2W log 2 M M 最大数据率(C) 2 6200 bps 4 12400 bps 8 18600 bps
16 24800 bps
32 31000 bps M 最大数据率(C) 2 6200 bps 4 12400 bps 8 18600 bps 16 24800 bps 32 31000 bps
非理想信道
–损耗引起信号强度减弱，导致信噪比S/N 降低。
–延迟会使接收端的信号产生畸变。
–噪声会破坏信号，产生误码。
Shannon
公式：有限带宽高斯噪声干扰信道
例：信道带宽W=3.1KHz ，S/N=2000，则
C = 3100*log 2(1+2000) ≈34Kbit/s
即该信道上的最大数据传输率不会大于34Kbit/s C = W log 2 (1+S/N)
Shannon C = 2W log 2M
–数据传输率C 随信号编码级数增加而增加。
C = W log2(1+S/N)
–原因：噪声的存在将使编码级数不可能无限增加。
粗、细
)光纤
无线电、短波、微波、卫星、光波
内导体芯线
安装容易（综合布线系统）平衡传输（高速率）抗干扰性一般连接距离短
常用的双绞线为3类(16Mbit/s)和5类(155Mbit/s)两种
–基带同轴电缆
阻抗75 Ω，用于模拟传输，主要用于
绝缘层
外导体屏蔽层
保护套
–每段185m 、4中继、5段（925m ）
安装方便（T 型连接器、BNC 接头、Terminator
安装方便（收发器、收发器电缆、Terminator ）
连接距离中等可靠性好
教学片
同轴电缆用于10Base2 LAN
•细同轴电缆，可靠性稍差•BNC T 型接头连接•总线型拓扑
•
用于办公室LAN
细缆
BNC 接头
NIC
每段最大长度185m 每段最多站点数30
两站点间最短距离0.5 m
网络最大跨度925 m
网络最多5个段
粗缆在10Base5 LAN中的应用•
••••
用于网络骨干连接
最大段长度500米
每段最多站点数100
两站点间最小距离2.5米
粗缆
Vampire tap
BNC端子
收发器
AUI 电缆
NIC
网络最大跨度2.5公里
什么是10BASE5——802.3布线介质标准
10Base5
数据率（Mbps）基带或宽带
Base，Broad
段最大长度（百米）或
●
•纤细、柔韧、能够传导光信号的媒体。
•特点：
光纤传输原理
●
h2h1
●
套玻璃内
芯
单芯光缆
多芯光缆玻璃内芯塑料外套玻璃封套
●
•包括：无线电、微波、卫星•特点：
BS 基站
BS
基站覆盖的无线电区域
F 2
F 3F 1F 2F 3F 1F 2
F 3F 1F 2F 2
F 3F 1
速率低，几百kb/s
地球
•
与地面站相对固定位置•
使用•
传输距离远•传输延迟时间长36,000公里
地球
50Ω同轴电缆
10Mb/s 3kM 内 较好 无关远程通信
信号：模拟信号、数字信号信道：模拟信道、数字信道
话音模拟模拟数字数字
–用数字信号承载数字或模拟数据——编码Encoder Decoder
数字或模拟数据数字信号g(t)x(t)
g(t)
数字或模拟数据编码/解码
数字信道发送方接收方。