a第02章数据通信及广域网技术
合集下载
数据通信与广域网
抗强电干扰 较差
安装难易度 易 布局多样性 好
保密性 一般
经济性
低
时延
小
高 中 较好 好 较低 小
同轴缆 宽带 <300M
<100
高 中 较好 好 较低 小
整理ppt
光纤
<300G 100 极高 较难 中 极好 较高 小
地面微波 卫星
0.3~300G 500M
40~50 不受限
差
差
易
易
好
好
差
差
中
较高
整理ppt
15
计算机网络教程
2.2 传输介质及其主要特性
2.2.1 传输介质的主要类型
• 双绞线 • 同轴电缆 • 光纤电缆 • 无线电磁波与卫星通信信道
整理pptLeabharlann 16计算机网络教程
2.2 传输介质及其主要特性
传输介质的特性：
• 物理特性：物理结构的描述；
• 传输特性：允许传送数字或模拟信号，以及调制
第2章 数据通信与 广域网技术
计算机网络教程
2.1 数据通信的基本概念
2.1.1 信息、数据与信号 • 通信目的：交换信息。信息载体可以是数字、文字、语音、
图形或图像，计算机产生的信息是上述媒体组合； • 信息(Information)：表达事物的内容或解释 • 数据(data)：信息的编码，二进制代码 • 信号(signal)：数据的物理量编码，包括模拟或数字 • 数据通信是指在不同计算机之间传送表示各种媒体内容的
二进制代码 • 传送的实体是由模拟或数字信号表示的0、1比特序列。
整理ppt
2
计算机网络教程
2.1 数据通信的基本概念
计算机网络技术PPT课件(共12章)02数据通信技术
➢ 采用粗缆组网的技术参数如下。
• 最大的网段长度：500 m。
• 络的最大长度：2 500 m。
• 每个网ห้องสมุดไป่ตู้支持的最大节点数：100个。
• 收发器之间的最小距离：2.5 m。 • 收发器电缆的最大长度：50 m。
➢ 同轴电缆组网的其他连接设备随细缆与粗 缆的差别而不尽相同，即使名称一样，其 规格、大小也是有差别的。
图2-15 同轴电缆结构示意
2.2.3 同轴电缆
02 细缆连接设备及技术参数
OPTION
➢ 采用细缆组网时，除了需要电缆外，还需要BNC头、T型头、带BNC端口的以太网卡、终端 匹配器等，如图2-16所示。
➢ 在同步传输时，由于发送方和接收方将整个字符组作为一个单位传输，且附加位又非常少， 因此提高了数据传输的效率。
➢ 另外，在同步通信中，收发双方的时钟要严格地同步。
图2-8 同步通信
2.2.1 传输介质的主要类型
常用的网络传输介质可分 为两类：一类是有线的，另 一类是无线的。有线传输介 质 主 要 有 双 绞 线 （ Twisted Pair，包括屏蔽双绞线和非屏 蔽双绞线）、同轴电缆 （ Coaxial Cable ） 及 光 纤 （Fiber Optics），如图2-9 所示；无线传输介质有无线 电波、红外线（Infrared）等。
理论分析证明，信 道的容量与信道带 宽成正比关系，即 信道带宽越宽，信 道容量就越大，所 以人们有时愿意将 “带宽”作为信道 所能传输的“最高 速率”的同义语， 尽管这种叫法不太
严谨。
2.1.5 通信方式
01 单工、半双工与全双工通信
OPTION
（1）单工通信
指通信双方只能由一方将数据传输给另一方，数据信号只能沿一个方向传输，发送端只能 发送不能接收，接收端只能接收而不能发送，任何时候都不能改变信号的传输方向，如图 2-2所示。例如，有线电视广播就是一种单工通信方式，电视台只能发送信息，用户的电视 机只能接收信息。
计算机网络课件：第2章 数据通信与广域网技术
ASCII: 美国标准信息交换码，American standard code for information interchange--ISO 646, 或国际5号码
2.1.3 数据传输类型
模拟传输: 模拟信号 数字传输: 数字信号
2.1.4 数据传输方式
并行通信：待发送的每个字符的8位二进制编码 同时通过8条并行的通信信道进行发送
2.2.5 光纤 直径为50～100μm 的柔软、能传导光波的介
全双工通信
同步技术：要求通信双方在时间基准上保持 一致。 位同步：要求接收端根据发送端发送数据的起止时 间的时钟频率，来校正自己的时间基准与时钟频率
外同步法：发送端在发送一路数据 信号时，另外发送一路同步时钟信 号，接收端根据接收到的同步时钟 信号来校正时间基准和时钟频率
内同步法：从自 含时钟编码的发 送数据中提取同 步时钟
100M 高速以太 网Ethernet
2.2.4 同轴电缆
传输特性： 基带同轴电缆: 基带信号，也即数字信号，
数字传输，一路信号占用信道的所有带宽，多 路复用时采用TDM技术
宽带同轴电缆: 模拟信号, 模拟传输，每路信 号占用信道带宽的不同频率，多路复用时采用 FDM技术
载带同轴电缆: 模拟信号，一路信号占用所 有带宽，多路复用时采用TDM技术
单工通信 半双工通信 双工通信
发送
发送 接收
发送 接收
单向通道 (a)
双向通道 (b)
双向通道 (c)
接收
接收 发送
接收 发送
发送数字信号时：需要两对双绞线 发送模拟信号时：取决于终端所使用的频率
终端接收和改善数据时使用相同的频率 ----半双式通信
终端接收和改善数据时使用不相同的频率 ----全双式通信
2.1.3 数据传输类型
模拟传输: 模拟信号 数字传输: 数字信号
2.1.4 数据传输方式
并行通信：待发送的每个字符的8位二进制编码 同时通过8条并行的通信信道进行发送
2.2.5 光纤 直径为50～100μm 的柔软、能传导光波的介
全双工通信
同步技术：要求通信双方在时间基准上保持 一致。 位同步：要求接收端根据发送端发送数据的起止时 间的时钟频率，来校正自己的时间基准与时钟频率
外同步法：发送端在发送一路数据 信号时，另外发送一路同步时钟信 号，接收端根据接收到的同步时钟 信号来校正时间基准和时钟频率
内同步法：从自 含时钟编码的发 送数据中提取同 步时钟
100M 高速以太 网Ethernet
2.2.4 同轴电缆
传输特性： 基带同轴电缆: 基带信号，也即数字信号，
数字传输，一路信号占用信道的所有带宽，多 路复用时采用TDM技术
宽带同轴电缆: 模拟信号, 模拟传输，每路信 号占用信道带宽的不同频率，多路复用时采用 FDM技术
载带同轴电缆: 模拟信号，一路信号占用所 有带宽，多路复用时采用TDM技术
单工通信 半双工通信 双工通信
发送
发送 接收
发送 接收
单向通道 (a)
双向通道 (b)
双向通道 (c)
接收
接收 发送
接收 发送
发送数字信号时：需要两对双绞线 发送模拟信号时：取决于终端所使用的频率
终端接收和改善数据时使用相同的频率 ----半双式通信
终端接收和改善数据时使用不相同的频率 ----全双式通信
《数据通信与网络技术》广域网基础
第24页
在AR1上的配置
• [AR1]interface Serial 2/0/0
• [AR1-Serial2/0/0]link-protocol ? --查看串行接口支持的数据链路层协议
• fr Select FR as line protocol
• hdlc Enable HDLC protocol
接入的数据链路层协议。 • PPP提供安全认证协议PAP（Password Authentication Protocol，密码验证协议）和CHAP（Challenge
Handshake Authentication Protocol，挑战握手认证协议） • 提供LCP （Link Control Protocol，链路控制协议），用于各种链路层参数协商，如最大接收单元、
第11页
PPP工作流程
• PPP基本工作流程总共包含了5阶段。
▫ 链路关闭阶段（Link Dead）。 ▫ 链路建立阶段（Link Establishment）。 ▫ 认证阶段（Authentication）。 ▫ 网络层协议阶段（Network Layer Protocol）。 ▫ 链路终结阶段（Link Termination）。
第5页
本节小结
• 广域网通常覆盖很大的地理范围，从几十公里到几千公里不等，它能提供远距离通信， 连接多个城市或国家。
• 广域网通常用来连接不同的局域网，租用ISP的线路。 • 针对广域网链路有相应的协议，比如PPP、HDLC、帧中继。 • 局域网使用的协议是CSMA/CD协议。
第6页
PPP原理与配置
• （2）被认证方RB收到此Challenge报文之后，进行一次加密算，运算公式为MD5（ID+随 机数+密码），意思是将ID、随机数和密码三部分连成一个字符串，然后对此字符串做 MD5运算，得到一个16Byte长的摘要信息，然后将此摘要信息和端口上配置的CHAP用户 名一起封装在Response报文中发回认证方RA。
在AR1上的配置
• [AR1]interface Serial 2/0/0
• [AR1-Serial2/0/0]link-protocol ? --查看串行接口支持的数据链路层协议
• fr Select FR as line protocol
• hdlc Enable HDLC protocol
接入的数据链路层协议。 • PPP提供安全认证协议PAP（Password Authentication Protocol，密码验证协议）和CHAP（Challenge
Handshake Authentication Protocol，挑战握手认证协议） • 提供LCP （Link Control Protocol，链路控制协议），用于各种链路层参数协商，如最大接收单元、
第11页
PPP工作流程
• PPP基本工作流程总共包含了5阶段。
▫ 链路关闭阶段（Link Dead）。 ▫ 链路建立阶段（Link Establishment）。 ▫ 认证阶段（Authentication）。 ▫ 网络层协议阶段（Network Layer Protocol）。 ▫ 链路终结阶段（Link Termination）。
第5页
本节小结
• 广域网通常覆盖很大的地理范围，从几十公里到几千公里不等，它能提供远距离通信， 连接多个城市或国家。
• 广域网通常用来连接不同的局域网，租用ISP的线路。 • 针对广域网链路有相应的协议，比如PPP、HDLC、帧中继。 • 局域网使用的协议是CSMA/CD协议。
第6页
PPP原理与配置
• （2）被认证方RB收到此Challenge报文之后，进行一次加密算，运算公式为MD5（ID+随 机数+密码），意思是将ID、随机数和密码三部分连成一个字符串，然后对此字符串做 MD5运算，得到一个16Byte长的摘要信息，然后将此摘要信息和端口上配置的CHAP用户 名一起封装在Response报文中发回认证方RA。
数据通信与网络技术精品PPT课件
络层协议。配置完成后，通信双方可以发送各自的网络层协议 数据报。 4. 关闭链路：通信链路将一直保持到LCP或NCP帧关闭链路，或者 是发生一些外部事件（如空闲时间超长或用户干预）。
22
PAP和CHAP原理
1. PPP提供了两种可选的身份认证方法：口令验证协议（Password Authentication Protocol，PAP）和质询握手协议（Challenge Handshake Authentication Protocol，CHAP）。
2. 信道服务单元（CSU）/数据服务单元（DSU）类似数据终端设 备到数据通信设备的复用器，可以提供以下几方面的功能：信 号再生，线路调节，误码纠正，信号管理，同步和电路测试等。
12
常用的广域网设备
1. ISDN终端适配器是用来连接ISDN基本速率接口（BRI）到其它 接口，如EIA/TIA-232的设备。从本质上说，ISDN终端适配器 就相当于一台ISDN调制解调器。
2. 下面我们将简单介绍几种常用的PPP、ISDN、ATM、帧中继、 SDH和PPPOE等广域网技术和协议。
15
16
17
18
PPP协议的特点
1. 能够控制数据链路的建立。 2. 能够对IP地址进行分配和使用。 3. 允许同时采用多种网络层协议。 4. 能够配置和测试数据链路。 5. 能够进行错误检测。 6. 有协商选项，能够对网络层的地址和数据压缩等进行协商。
23
PAP和CHAP原理
24
ISDN概述
1. ISDN（Integrated Service Digital Network）是一种由交换机 和数字信道构成，可提供语音、数据、图像等综合业务信息传 输的数字通信网络。
2. 它可以使用户通过一条通信线路获得各种电信服务。ISDN有三 个基本特征： 1) 端到端的数字连接。 2) 综合的业务。 3) 标准的入网接口（两种速率标准—基本速率和基群速率）。
22
PAP和CHAP原理
1. PPP提供了两种可选的身份认证方法：口令验证协议（Password Authentication Protocol，PAP）和质询握手协议（Challenge Handshake Authentication Protocol，CHAP）。
2. 信道服务单元（CSU）/数据服务单元（DSU）类似数据终端设 备到数据通信设备的复用器，可以提供以下几方面的功能：信 号再生，线路调节，误码纠正，信号管理，同步和电路测试等。
12
常用的广域网设备
1. ISDN终端适配器是用来连接ISDN基本速率接口（BRI）到其它 接口，如EIA/TIA-232的设备。从本质上说，ISDN终端适配器 就相当于一台ISDN调制解调器。
2. 下面我们将简单介绍几种常用的PPP、ISDN、ATM、帧中继、 SDH和PPPOE等广域网技术和协议。
15
16
17
18
PPP协议的特点
1. 能够控制数据链路的建立。 2. 能够对IP地址进行分配和使用。 3. 允许同时采用多种网络层协议。 4. 能够配置和测试数据链路。 5. 能够进行错误检测。 6. 有协商选项，能够对网络层的地址和数据压缩等进行协商。
23
PAP和CHAP原理
24
ISDN概述
1. ISDN（Integrated Service Digital Network）是一种由交换机 和数字信道构成，可提供语音、数据、图像等综合业务信息传 输的数字通信网络。
2. 它可以使用户通过一条通信线路获得各种电信服务。ISDN有三 个基本特征： 1) 端到端的数字连接。 2) 综合的业务。 3) 标准的入网接口（两种速率标准—基本速率和基群速率）。
数据通信与广域网技术整
软件定义网络（SDN）
SDN技术通过将网络控制与基础设施分离，实现网络的灵活性和可 编程性，为广域网带来新的发展机遇。
人工智能与广域网
人工智能技术在广域网中的应用，如流量优化、故障诊断等，将提 升广域网的智能化水平。
网络安全与隐私保护
加密技术与网络安全
采用先进的加密技术，确保广域网中数据传输的安全 性和完整性。
DDN通过数字通信链路，提供稳定、 低延迟的数据传输服务，适用于对数 据传输质量要求较高的应用场景，如 金融交易、远程医疗等。
详细描述
在DDN中，数据传输采用数字信号， 因此抗干扰能力强，传输质量高。此 外，DDN还支持多种通信协议和接口 标准，方便用户接入和使用。
帧中继（Frame Relay）
总结词
ATM具有高带宽、低 延迟、高可靠性的特点 ，可提供面向连接的虚 电路服务和基于内容的
路由服务。
详细描述
在ATM中，信元传输 速度快且抗干扰能力强 ，保证了数据传输的质
量和稳定性。此外， ATM还支持多种通信 协议和接口标准，方便
用户接入和使用。
MPLS网络
总结词
MPLS网络是一种基于标签交换的广域网技术，提供高效 、可靠的数据传输和多播服务。
物理层协议
调制解调器（Modem）、同步 数字体系（SDH）、波分复用技
术（WDM）。
广域网拓扑结构
星型拓扑
以一个中心节点与其他多个终端节点连 接，结构简单、易于管理和维护。
网状拓扑
节点之间有多条路径连接，可实现数 据的灵活传输和冗余备份，但结构复
杂、管理和维护成本较高。
环型拓扑
节点以环状方式连接，可实现数据的 双向传输，但单点故障可能导致整个 网络的瘫痪。
SDN技术通过将网络控制与基础设施分离，实现网络的灵活性和可 编程性，为广域网带来新的发展机遇。
人工智能与广域网
人工智能技术在广域网中的应用，如流量优化、故障诊断等，将提 升广域网的智能化水平。
网络安全与隐私保护
加密技术与网络安全
采用先进的加密技术，确保广域网中数据传输的安全 性和完整性。
DDN通过数字通信链路，提供稳定、 低延迟的数据传输服务，适用于对数 据传输质量要求较高的应用场景，如 金融交易、远程医疗等。
详细描述
在DDN中，数据传输采用数字信号， 因此抗干扰能力强，传输质量高。此 外，DDN还支持多种通信协议和接口 标准，方便用户接入和使用。
帧中继（Frame Relay）
总结词
ATM具有高带宽、低 延迟、高可靠性的特点 ，可提供面向连接的虚 电路服务和基于内容的
路由服务。
详细描述
在ATM中，信元传输 速度快且抗干扰能力强 ，保证了数据传输的质
量和稳定性。此外， ATM还支持多种通信 协议和接口标准，方便
用户接入和使用。
MPLS网络
总结词
MPLS网络是一种基于标签交换的广域网技术，提供高效 、可靠的数据传输和多播服务。
物理层协议
调制解调器（Modem）、同步 数字体系（SDH）、波分复用技
术（WDM）。
广域网拓扑结构
星型拓扑
以一个中心节点与其他多个终端节点连 接，结构简单、易于管理和维护。
网状拓扑
节点之间有多条路径连接，可实现数 据的灵活传输和冗余备份，但结构复
杂、管理和维护成本较高。
环型拓扑
节点以环状方式连接，可实现数据的 双向传输，但单点故障可能导致整个 网络的瘫痪。
第2章 数据通信技术.pdf_计算机网络技术基础（第3版）_[共31页]
![第2章 数据通信技术.pdf_计算机网络技术基础（第3版）_[共31页]](https://img.taocdn.com/s3/m/b327090c6f1aff00bfd51e09.png)
计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物，而通信技术本身的发展也和计算机技术的应用有着密切的关系。
数据通信就是以信息处理技术和计算机技术为基础的通信方式，为计算机网络的应用和发展提供了技术支持和可靠的通信环境。
本章主要对数据通信的基本概念、传输介质的主要特性及应用、数据交换技术、数据传输技术、数据编码技术、差错控制技术等问题进行系统的讲述。
学好本章的内容将对读者理解计算机网络中最基本的数据通信知识有很大的帮助。
本章的学习目标：• 掌握数据通信的基本概念；• 掌握网络传输介质的类型以及各类传输介质的特性和应用；• 理解各类数据交换技术的基本工作原理和特点；• 掌握频带传输的基本概念、调制解调器的基本工作原理及类型；• 理解多路复用技术的分类和特点；• 理解和掌握数据编码的类型和基本方法；• 掌握数据差错的类型以及差错控制的常用方法。
数据通信的基本概念2.1.1 信息、数据与信号（1）信息的概念。
通信的目的是交换信息（Information ）。
一般认为信息是人们对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识。
信息的载体可以是数值、文字、图形、声音、图像以及动画等。
任何事物的存在都伴随着相应信息的存在，信息不仅能够反映事物的特征、运动和行为还能够借助媒体（如空气、光波、电磁波等）传播和扩散。
第2章 数据通信技术13这里把“事物发出的消息、情报、数据、指令、信号等当中包含的意义”定义为信息。
（2）数据的概念。
数据是指把事件的某些属性规范化后的表现形式，可以被识别，也可以被描述。
数据可分为模拟数据与数字数据两种。
模拟数据在时间和幅度取值上都是连续的，其电平随时间连续变化。
例如，语音是典型的模拟数据，其他由模拟传感器接收到的数据如温度、压力、流量等也是模拟数据。
数字数据在时间上是离散的，在幅值上是经过量化的，一般是由“0”、“1”二进制代码组成的数字序列。
（3）信号的概念。
信号是数据的具体物理表现，是信息（数据）的一种电磁编码，具有确定的物理描述。
第02章-数据通信及广域网技术讲诉
信号的概念
信号是数据在传输过程中电信号的表示形式； 模拟信号（analog signal）的信号电平是连续变化的； 数字信号（digital signal）是用两种不同的电平去表示 0、1比特序列的电压脉冲信号表示； 按照在传输介质上传输的信号类型，通信系统分为模 拟通信系统与数字通信系统两种。
模拟信号与数字信号波形
2.3.2 无线通信 视距传播
地球表面
电离层反射
电离 层
地球表面
2.3.3 微波通信
微波信号没有绕射功能，两个微波信号只能在可视情 况下才能正常接收； 大气对微波信号的吸收与散射影响较大。
2.3.4 蜂窝无线通信 （Cellular Radio）
寻呼系统（Paging systems）：单向（单信道，单频率），简单，成本低。 无绳电话（Cordless phones）：功率低，距离短。 移动电话（Mobile phones）：双向（双频率）。模拟→数字（GSM， Global Systems for Mobile communications）→GPRS（General Packet Radio Service）→CDMA（Code Division Multiple Access）。
实际的光纤
2.3 无线与卫星通信技术
2.3.1 电磁波谱与移动通信
f(Hz) 10
0
10
2
10
4
10 Þ Ï Î ß µ ç
6
10
8
10 ¢ ² Î ¨
10
10
12
10
14
10
16
10
18
10
20
10
22
10
24
ì Í º â
数据通信与广域网技术.
分组交换的原理（四）
• 接收端收到分组后剥去首部还原成报文。
分组 1
首部 数 据
分组 2
首部 数 据
分组 3
首部 数 据
收到的数据
分组交换的原理（五）
• 最后，在接收端把收到的数据恢复成为 原来的报文。
报文 1101数00011据010101011数01010据111000100数11010据010
– 采样 – 量化 – 编码
A 1.5
1.52≈1.5
1.28≈1.3 1.0
0.62≈0.6 0.5
1.26≈1.3
0.73≈0.7 0.41≈0.4
0.27≈0.3
0.12≈0.1
0
D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1
t
(a)
样本
量化级
二进制编码
编码信号
D1
1
D2
4
D3
7
D4
13
D5
使用交换机
• 当电话机的数量增多时，就要使用交换 机来完成全网的交换任务。
交换机
“交换”的含义
• 在这里，“交换”(switching)的含义是：
– 转接——把一条电话线转接到另一条电话线， 使它们连通起来。
• 从通信资源的分配角度来看，“交换” 就是按照某种方式动态地分配传输线路 的资源。
• 差错控制是检查是否出现差错以及如何纠正差错； • 通信信道的噪声分为两类：热噪声和冲击噪声； • 由热噪声引起的差错是随机差错，或随机错； • 冲击噪声引起的差错是突发差错（Burst Error），或
报文和报文分组结构
± ¨ ÎÄ
± ¨ÎÄ ºÅ Ä¿ µÄ µØ Ö· Ô´ µØ Ö·
网络应用技术第02章-数据通信(第3版)
有状态检测防火墙
不仅检查数据包的静态属性，还跟踪数据包 的状态。
代理服务器
代替客户端与服务器进行通信，对进出网络 的数据进行筛选和过滤。
下一代防火墙
结合多种防火墙技术，提供更全面的安全防 护。
入侵检测技术
01
基于特征的检测
分析已知的攻击模式，与正常行为 进行比较。
沙箱技术
在隔离环境中运行可疑代码或文件， 观察其行为。
03
02
异常检测
分析系统的正常行为，检测偏离正 常模式的行为。
蜜罐技术
故意暴露系统弱点，吸引攻击者， 以便监控和追踪。
04
网络安全协议
SSL/TLS协议
用于保护网络上传输的数据，提供加密和身份验证。
IPSec协议
为IP层提供安全特性，包括数据完整性、机密性和抗重播保护。
FTPS协议
基于SSL/TLS的FTP协议，提供安全的文件传输。
网络应用技术第02章-数据通 信(第3版)
• 数据通信概述 • 数据通信技术基础 • 数据通信协议 • 数据通信网络架构 • 数据通信网络安全
01
数据通信概述
数据通信的定义与特点
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。
特点
数据通信具有高效、灵活、可靠、低 成本等特点，能够实现快速、远距离 的信息传输，广泛应用于各个领域。
HTTP协议
01
HTTP协议是用于访问和传输 网页内容的协议，是互联网上 应用最广泛的协议之一。
02
HTTP协议基于请求/响应模型 ，客户端向服务器发送请求， 服务器返回响应，包括HTML 页面、文件、图片等资源。
03
不仅检查数据包的静态属性，还跟踪数据包 的状态。
代理服务器
代替客户端与服务器进行通信，对进出网络 的数据进行筛选和过滤。
下一代防火墙
结合多种防火墙技术，提供更全面的安全防 护。
入侵检测技术
01
基于特征的检测
分析已知的攻击模式，与正常行为 进行比较。
沙箱技术
在隔离环境中运行可疑代码或文件， 观察其行为。
03
02
异常检测
分析系统的正常行为，检测偏离正 常模式的行为。
蜜罐技术
故意暴露系统弱点，吸引攻击者， 以便监控和追踪。
04
网络安全协议
SSL/TLS协议
用于保护网络上传输的数据，提供加密和身份验证。
IPSec协议
为IP层提供安全特性，包括数据完整性、机密性和抗重播保护。
FTPS协议
基于SSL/TLS的FTP协议，提供安全的文件传输。
网络应用技术第02章-数据通 信(第3版)
• 数据通信概述 • 数据通信技术基础 • 数据通信协议 • 数据通信网络架构 • 数据通信网络安全
01
数据通信概述
数据通信的定义与特点
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。
特点
数据通信具有高效、灵活、可靠、低 成本等特点，能够实现快速、远距离 的信息传输，广泛应用于各个领域。
HTTP协议
01
HTTP协议是用于访问和传输 网页内容的协议，是互联网上 应用最广泛的协议之一。
02
HTTP协议基于请求/响应模型 ，客户端向服务器发送请求， 服务器返回响应，包括HTML 页面、文件、图片等资源。
03
数据通信与网络技术广域网
路由选择协议：负责搜索分组从某个结点到目的结 点的最佳传输路由，目的是构造路由表，从路由表 再构造转发分组的转发表。 路由算法：用于产生路由表的算法。 广域网的层次地址结构：（广域网中主机数越多， 查找转发表就越费时间，为减少查找转发表所花费 的时间，广域网中一般都采用层次地址结构）
结点交换机的交换方式采用报文分组的存贮 转发方式，而且为了提高网络的可靠性，结 点交换机同时与多个结点交换机相连，目的 是给某两个结点交换机之间提供多条冗余的 链路，这样当某个结点交换机或线路出现问 题时不至于影响整个网络运行。
在广域网内，这些结点交换机和它们之间的 链路一般由电信部门提供，网络由多个部门 或多个国家联合组建而成，并且网络的规模 很大，能实现整个网络范围内的资源共享。 另外，从体系结构上看，局域网与广域网的 差别也很大，局域网的体系结构其主要层次 有物理层和数据链路层两层，而广域网目前 主要采用是TCP/IP体系结构，所以它的主要 层次是网络层。 路由选择问题是广域网首先要解决的问题。
数据通信与网络技术 Data Communication and Network Technology
第5章 广域网
本章主要内容
1.
2.
3.
广域网的基本概念； 分组转发； 三种广域网：X.25网、帧中继网和 采用ATM技术的广域网。
5.1 广域网的基本概念
广域网是作用的地理范围从数十公里 到数千公里，可以连接若干个城市、 地区甚至跨越国界、遍及全球的一种 计算机网络。有时也称为远程网。 距离：几十公里——几千公里 速率：56kbps -> 155bps -> 622Mbps -> 2.4Gbps … 结构：交换机组成，交换机之间点点 连接
计算机网络数据通信讲义
第2章数据通信与广域网技术2.1数据通信的基本概念2.1.1数据、信息和信号通信是为了交换信息（Information）。
信息的载体可以是数字、文字、语音、图形和图像，常称它们为数据（Data）。
数据是对客观事实进行描述与记载的物理符号。
信息是数据的集合、含义与解释。
如对一个企业当前生产各类经营指标的分析，可以得出企业生产经营状况的若干信息。
显然，数据和信息的概念是相对的，甚至有时将两者等同起来，此处不多论述。
数据可分为模拟数据和数字数据。
模拟数据取连续值，数字数据取离散值。
在数据被传送之前，要变成适合于传输的电磁信号：或是模拟信号，或是数字信号。
所以，信号（Signal）是数据的电磁波表示形式。
模拟数据和数字数据都可用这两种信号来表示。
模拟信号是随时间连续变化的信号，这种信号的某种参量，如幅度、频率或相位等可以表示要传送的信息。
传统的电话机送话器输出的语音信号，电视摄像机产生的图像信号以及广播电视信号等都是模拟信号。
数字信号是离散信号，如计算机通信所用的二进制代码“0”和“1”组成的信号。
模拟信号和数字信号的波形图如图2.1所示。
图2.1 模拟信号与数字信号和信号的这种分类相似，信道也可以分成传送模拟信号的模拟信道和传送数字信号的数字信道两大类。
但是应注意，数字信号在经过数模变换后就可以在模拟信道上传送，而模拟信号在经过模数转换后也可以在数字信道上传送。
2.1.2通信系统模型图2.2 通信系统的模型通信系统的模型如图2.2所示,一般点到点的通信系统均可用此图表示。
图中,信源是产生和发送信息的一端，信宿是接受信息的一端。
变换器和反变换器均是进行信号变换的设备，在实际的通信系统中有各种具体的设备名称。
如信源发出的是数字信号，当要采用模拟信号传输时，则要将数字信号变成模拟信号，则用所谓的调制器来实现，而接收端要将模拟信号反变换为数字信号，则用解调器来实现。
在通信中常要进行两个方向的通信，故将调制器与解调器做成一个设备，称为调制解调器，具有将数字信号变换为模拟信号以及将模拟信号恢复为数字信号的两种功能。
第2章数据通信基础【计算机网络】
第2章数据通信基础数据通信是计算机网络中最为基础的部分，它涉及到信息的传输、交换和接收。
在这一章节中，我们将探讨数据通信的基本概念、技术和应用，帮助读者理解计算机网络的核心原理。
2.1 数据通信的基本概念数据通信是指通过通信系统传输数字信号的过程。
在计算机网络中，数据通信是实现不同设备之间信息交换的关键。
它包括数据的编码、传输、接收和解释等环节。
2.2 数据通信的模型数据通信模型是描述数据传输过程的抽象模型，它将数据通信过程划分为不同的层次，以便更好地理解和实现。
常用的数据通信模型包括OSI模型和TCP/IP模型。
2.3 数据通信的介质数据通信介质是数据传输的物理载体，它可以是电缆、光纤、无线电波等。
不同的介质具有不同的传输速率、传输距离和抗干扰能力等特点。
选择合适的通信介质对于保证数据传输的质量和效率至关重要。
2.4 数据通信的协议数据通信协议是规定数据传输过程中各环节操作和行为的规则。
它包括数据编码、传输控制、错误检测和纠正等内容。
常见的协议有TCP、IP、HTTP等。
协议的选择和实现对于数据通信的可靠性和效率具有重要影响。
2.5 数据通信的安全数据通信安全是保护数据在传输过程中不被未授权访问、篡改或泄露的关键。
常用的数据通信安全技术包括加密、身份认证、访问控制等。
保障数据通信安全对于保护个人隐私和商业机密具有重要意义。
通过学习本章内容，读者可以更好地理解数据通信的基本概念、技术和应用，为深入学习计算机网络打下坚实的基础。
2.6 数据通信的拓扑结构数据通信的拓扑结构是指网络中各个节点之间的连接方式。
常见的拓扑结构包括星型、环型、总线型和网状型等。
不同的拓扑结构具有不同的优点和缺点，适用于不同的应用场景。
了解和选择合适的拓扑结构对于构建高效、稳定的计算机网络至关重要。
2.7 数据通信的传输方式数据通信的传输方式是指数据在通信介质上的传输方式。
它可以是串行传输或并行传输。
串行传输是指数据按位顺序传输，而并行传输是指数据同时传输多个位。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
长途电话
专用网络
广域网
地球
2.4 数据编码技术
2.4.1 数据编码类型
2.4.2 模拟数据编码方法
0
1
0
0
1
0
数据
ω
ω
(a)ASK ω2
(b)FSK π
(c)PSK(绝对)
ω1 0
ω2 π
ω1 π
ω2 0
ω1 π
+0
+π
+0
+0
+π
+0
(d)PSK(相对)
2.4.3 数字数据编码方法
数据
模拟信号与数字信号波形
v(t)
t (a) v(t)
t (b)
2.1.2 数据传输类型与通信方式
网络中两台计算机的通信过程
资源子网 通信子网
主机HA
CCPA
CCPE CCPC
CCPF CCPD
CCPB
主机HB
网络通信系统设计中要解决的 几个基本问题：
数据传输类型 模拟通信 数字通信 数据通信方式 串行通信、并行通信 单工通信、半双工或全双工通信 同步方式 同步通信 异步通信
第2章 数据通信与广域网技术
本章学习要求
掌握：数据通信的基本概念 了解：传输介质类型及主要特性 了解：无线与卫星通信技术的基本概念 掌握：数据编码的类型和基本方法 了解：基带传输的基本概念 掌握：频带传输的基本概念 掌握：多路复用的分类与特点 掌握：广域网中的数据交换技术的类型与工 作原理 掌握：差错控制方法
2.2.4 光纤（Optical Fiber）
依靠光波承载数据，光脉冲在玻璃纤维中传播
优缺点：
传输带宽高：仅受光电转换器件的限制（＞100Gb/s） 传输损耗小，适合长距离传输 抗干扰性能极好、误码率低，保密性好 轻便 价格较高 需要光电转换
纤芯材料：
塑料 二氧化硅 （高纯度玻璃）
单向传输，双向需两根光纤； 应用领域：局域网主干网、电信网络、服务器连 接。
典型的光缆
单芯光缆
玻璃封套 塑料外套
玻璃内芯
多芯光缆
外壳
玻璃内芯
常见规格：纤芯——50um缓变型-MMF 62.5um缓变型/增强型-MMF 8.3um突变型-SMF
包层——125um
塑料外套 玻璃封套
高密度多芯光缆剖面结构
2.2 传输介质及其主要特性
2.2.1 传输介质的主要类型
双绞线 同轴电缆 光纤电缆 无线与卫星通信信道
传输介质的特性：
物理特性：传输介质物理结构的描述； 传输特性：传输介质允许传送数字或模拟信号，以及
调制技术、传输容量、传输的频率范围； 连通特性：允许点-点或多点连接； 地理范围：传输介质最大传输距离； 抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据
同步通信和异步通信
SYN SYN
一个或多个 SYN字符
控制字符
a. 同步传输原理
数据字符 控制字符 字节5 字节4 字节3 字节2 字节1
t
通常：
b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
把同步传输叫做同步通信， 终止位
把异步传输叫做异步通信。 (逻辑"0")
起始位 (逻辑"1")
b. 异步传输原理
接收 发送
发送 接收
双向通道 (c)
接收 发送
同步技术
❖ 所谓同步，就是要求数据在传输时的定时和数据
在接收时的定时在时间基准上保持一致。 (1)位同步
所谓位同步是指接收端根据发送端发送数据的起 止时间和时钟频率来校正自己的时间基准与时钟 频率。
实现位同步的方法有两种： 外同步：在发送端发送一路数据信号的同时，另 外发送一路同步时钟信号； 内同步：从自含时钟编码的发送数据中提取同步 时钟来实现位同步。
光纤传输原理——光的反射
光从折射率高的介质入射到折射率低的介质时会 产生折射。折射量取决于两种介质的折射率。当 入射角≥临界值时产生全反射，不会泄漏。
纤芯-折射率高，玻璃包层-折射率低
光传输系统：光源、介质、光检测
光源：850nm/1300nm/1500nm，发光二极管/激 光二极管
光检测器：光电二极管PIN/雪崩二极管APD
外同步
发送站 接收站
数据
同步信号 接收的同步信号
数据 锁定后的同步信号 接收站收到的数据
同步技术
(2)字符同步
所谓字符同步是指发送端以8bit为一个字符单 元来发送，接收端也要以8bit的字符单元来接收。
实现字符同步的方法有同步式和异步式两种： ①异步式 传输字符时，以组为单位进行数据传输， 其同步信息在进行远距离传送时包含在信息块的内 部； ②同步式 传输字符时，给要传送的每个字符首尾 加入起止位，且字符的发送时间是异步的。
外套 光纤 封套 芯
加强芯
外鞘 加强芯 光纤束
光传输系统
输入
发送端 光电转换
LED
光纤 光信号
接收端
光电转换 PIN
输出
光传输系统由三个部分组成：光缆、光源和检测
器。
光纤传输系统有许多优点，如具有极宽的频带、 很高的数据传输速率和极低的误码率等。数据传 输速率可达100Mbit／s到1000Mbit／s，此外它有 很好的安全和保密性能，信号在传输过程中不受
t
(a)
样本 量化级 二进制编码
编码信号
D1
1
D2
4
D3
7
D4
13
D5
15
D6
13
D7
6
D8
3
0001 0100 0111 1101 1111 1101 0110 0011
(b)
PCM基本操作包括： ❖ 采样； ❖ 量化； ❖ 编码。
PCM用于数字语音系统：
声音分为128个量化级； 每个量化级采用7位二进制编码表示； 采样速率为8000样本/秒； 数据传输速率应达到7位×8000/秒=56Kbps； 如果每个量化级采用7+1=8位二进制编码表示; 数据传输速率应达到8位×8000 /秒= 64Kbps。
实际应用的移动通信系统
❖蜂窝移动通信系统 ❖无线电话系统 ❖无线寻呼系统 ❖卫星移动通信系统
2.3.2 无线通信
视距传播 （地面微波）
电离层反射 （无线电）
地球表面
电离层 地球表面
无线电
是使信号通过离地面几10km到100km空中的 电离层进行反射到达接收端的一种方法，使用的 频率在3MHz—1GHz之间。 基站与终端之间通信采用无线链路 应用领域：移动通信、无线局域网（WLAN）
地球
地面站之间的直视线路
微波传送塔
2.3.4 蜂窝无线通信
多址接入方法：
频分多址接入（FDMA） 时分多址接入（TDMA） 码分多址接入（CDMA）
2.3.5 地球同步卫星
与地面站相对固定位置
使用3颗卫星即可覆盖全球
传输延迟时间长（≈270ms）
广播式传输
应用领域： 电视传输
35,784 公里
4类：速率20Mbit／s，用于10BaseT及 16Mbit／s；
5类：速率100Mbit／s，用于100BaseTX；
超5类：是AMP创立的独家标准，性能同于五类；
3类双绞线由2对线组成，只能工作在10M网 络上，因此一般小型局域网(10M星形拓扑的 以太网)用3类非屏蔽双绞线。
5类双绞线由4对线组成，可以工作在10M／ 100M、100M或1000M网络上。
2.1 数据通信的基本概念
2.1.1 信息、数据与信号
通信的目的是交换信息， 信息的载体可以是数字、文 字、语音、图形或图像; 计算机产生的信息一般是字母、数字、语音、图形或 图像的组合,为了传送这些信息，首先要将字母、数字、 语音、图形或图像用二进制代码的数据来表示； 为了传输二进制代码的数据，必须将它们用模拟或数 字信号编码的方式表示； 数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、 符号的二进制代码0、1比特序列的模拟或数字信号的 过程。
基站覆盖的无线电区域
BS 基站
BS
用户计算机和终端
2.3.3 地面微波
频率范围在1GHz至20GHz左右的无线电波称为“微波”， 其能量可以被集中于一点并在对流层的视距范围内沿直线 传播，因此可以利用抛物状天线接收微波并获得极高的信 噪比。 大气对微波信号的吸收与散射影响较大。 通过地面站之间接力传送，接力站间距离：50 -100km。 速率：每信道 45 Mb/s
串行通信与并行通信
发送端
b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0 串行通信信道 (a)
接收端
发送端
b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6
并 行 通 信 信 道
b7
接收端
b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7
(b)
单工、半双工与全双工)
发送 接收
双向通道 (b)
双绞线
卫星通信
光纤
同轴电缆
地面微波通信
无线电(AM) 无线电(FM)
电视频道
频段
LF MF HF VHF UHF SHF EHF THF
移动通信
❖移动物体与固定物体、移动物体与移动物体之
间的通信都属于移动通信；
❖依靠无线通信手段实现：
➢ 无线通信系统 ➢ 微波通信系统 ➢ 蜂窝移动通信系统 ➢ 卫星移动通信系统
0
1
0
0
1
0
1
1
(a)非归零码 同步时钟
(b)曼彻斯特编码
(c)差分曼彻斯特编码
2.4.4 脉冲编码调制方法
A 1.5
1.52≈1.5
1.28≈1.3 1.0