計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息安全-通信基礎(chǔ)課件

第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)1.3通信基礎(chǔ)第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)1.3通信基礎(chǔ)1一、數(shù)據(jù)通信的基本概念1.數(shù)據(jù)和信息（1）數(shù)據(jù)和信息①數(shù)據(jù):由數(shù)字、字符、符號(hào)等組成，是信息的載體。它沒(méi)有實(shí)際含義，總是和一定的形式相聯(lián)系。②信息:是數(shù)據(jù)的具體物理表示，具有確定的物理描述，如電壓、磁場(chǎng)強(qiáng)度等。在電路中，信號(hào)就具體表示數(shù)據(jù)的電磁編碼。在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，總是要借助于一定的物理信號(hào)來(lái)完成，如電信號(hào)或光信號(hào)。嚴(yán)格地講，數(shù)據(jù)和信息是有區(qū)別的。數(shù)據(jù)是獨(dú)立的，是尚未組織起來(lái)的事實(shí)的集合；而信息是按一定要求以一定格式組織起來(lái)的、具有一定意義的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是信息的表示形式，信息是數(shù)據(jù)形式的內(nèi)涵。一、數(shù)據(jù)通信的基本概念1.數(shù)據(jù)和信息2一、數(shù)據(jù)通信的基本概念（2）數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的三要素?cái)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)的三要素包括信源、信宿和信道，其結(jié)構(gòu)如圖1-3-1所示。圖1-3-1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)①信源:信息的發(fā)送端，是發(fā)出待傳送信息的人或設(shè)備。②信宿:信息的接收端，是接收所傳送信息的人或設(shè)備。大部分信源和信宿設(shè)備都是計(jì)算機(jī)或其他數(shù)據(jù)終端設(shè)備。③信道:傳輸信息的通道。它是以通信線路為基礎(chǔ)的、能夠傳輸數(shù)據(jù)的通道。分為物理信道和邏輯信道，其中，物理信道是由各種類型的傳輸介質(zhì)和中間設(shè)備組成的。一、數(shù)據(jù)通信的基本概念（2）數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的三要素3一、數(shù)據(jù)通信的基本概念2.數(shù)字通信和模擬通信（1）模擬信號(hào)模擬信號(hào)是指用連續(xù)變化的物理量所表達(dá)的信息，如溫度、濕度、壓力、長(zhǎng)度、電流、電壓等。我們通常把模擬信號(hào)稱為連續(xù)信號(hào)，它在一定的時(shí)間范圍內(nèi)可以有無(wú)限多個(gè)不同的取值。在表現(xiàn)形式上一般用正弦波型來(lái)描述，如圖1-3-2（a）所示。圖1-3-2模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)一、數(shù)據(jù)通信的基本概念2.數(shù)字通信和模擬通信4一、數(shù)據(jù)通信的基本概念（2）數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)是離散的信號(hào)，是人為抽象出來(lái)的在時(shí)間上不連續(xù)的信號(hào)，一般情況下，數(shù)字信號(hào)是以二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示的，因此信號(hào)的量化精度一般以比特（bits）來(lái)衡量。在表現(xiàn)形式上一般用脈沖方波來(lái)描述，如圖1-3-2（b）所示。（3）數(shù)字通信數(shù)字通信是信道中傳送數(shù)字信號(hào)的通信形式。（4）模擬通信模擬通信是信道中傳輸模擬信號(hào)的通信形式。一、數(shù)據(jù)通信的基本概念（2）數(shù)字信號(hào)5一、數(shù)據(jù)通信的基本概念（5）數(shù)字通信和模擬通信的特點(diǎn)兩種通信強(qiáng)調(diào)的是信道中傳輸?shù)男盘?hào)形式，即信道的形式。數(shù)字通信是數(shù)字信道，模擬通信是模擬信道。信源發(fā)出的和信宿接收的信號(hào)可以是數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)或其他形式的信號(hào)。一、數(shù)據(jù)通信的基本概念（5）數(shù)字通信和模擬通信的特點(diǎn)6一、數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)字通信系統(tǒng)與模擬通信系統(tǒng)相比，有如下突出的特點(diǎn):①便于差錯(cuò)控制:由編碼/譯碼器進(jìn)行信道編碼。②便于保密通信:對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行加密，接收解密，用于保密通信。③便于同步:數(shù)字信號(hào)按節(jié)拍傳輸，容易做到時(shí)鐘同步。④便于信號(hào)再生重傳:遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，中繼器可將數(shù)字信號(hào)再生恢復(fù)成“0”和“1”標(biāo)準(zhǔn)電平后，繼續(xù)重傳。⑤增強(qiáng)抗干擾能力:離散的數(shù)字信號(hào)容易使小的噪聲和干擾信號(hào)不起作用，可有效地抑制干擾信號(hào)，增強(qiáng)抗干擾能力。數(shù)字通信的這些優(yōu)點(diǎn)都是以犧牲帶寬為代價(jià)換取的。一、數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)字通信系統(tǒng)與模擬通信系統(tǒng)相比，有如下7二、數(shù)據(jù)通信的方式1.單工通信、半雙工通信和全雙工通信數(shù)據(jù)在通信線路上的傳輸是有方向的。根據(jù)數(shù)據(jù)在線路上的傳輸方向和特點(diǎn)，數(shù)據(jù)通信可分為單工通信、半雙工通信和全雙工通信三種方式，如圖1-3-3所示。圖1-3-3串行通信的三種工作模式二、數(shù)據(jù)通信的方式1.單工通信、半雙工通信和全雙工通信8二、數(shù)據(jù)通信的方式（1）單工通信單工是指數(shù)據(jù)通過(guò)一條信道，只能向一個(gè)方向傳送。比如打印機(jī)打印文檔時(shí)，打印機(jī)無(wú)法給用戶傳輸數(shù)據(jù)，只能由用戶單方向給打印機(jī)傳輸數(shù)據(jù)。（2）半雙工通信半雙工是指數(shù)據(jù)在一條通信信道中可從兩個(gè)方向傳送，但在某個(gè)時(shí)刻只能單向傳送。通信雙方都可以發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，但不能同時(shí)發(fā)送或接收。比如使用步話機(jī)進(jìn)行通話時(shí)，甲方講話時(shí)乙方無(wú)法講，甲方講完后乙方才能講。（3）全雙工通信全雙工是指通信雙方能夠同時(shí)發(fā)送或接收信息。要實(shí)現(xiàn)全雙工通信，需要通信雙方都具備發(fā)送裝置和接收裝置，并且需要兩條信道。比如現(xiàn)在的電話、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都是全雙工的工作方式。二、數(shù)據(jù)通信的方式（1）單工通信9二、數(shù)據(jù)通信的方式2.并行通信和串行通信在計(jì)算機(jī)內(nèi)部各部件之間、計(jì)算機(jī)與各種外部設(shè)備之間、計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間，按信息傳輸?shù)臅r(shí)空順序不同，存在兩種通信方式:并行通信和串行通信，如圖1-3-4所示。圖1-3-4并行通信與串行通信二、數(shù)據(jù)通信的方式2.并行通信和串行通信10二、數(shù)據(jù)通信的方式（1）并行通信并行通信通常用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部各部件之間或近距離設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。（2）串行通信串行通信適用于計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的遠(yuǎn)距離通信。二、數(shù)據(jù)通信的方式（1）并行通信11二、數(shù)據(jù)通信的方式3.點(diǎn)到點(diǎn)通信和廣播式通信在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，根據(jù)發(fā)送端和接收端的連接方式及信息傳輸信道的不同，通信方式可分為點(diǎn)到點(diǎn)通信和廣播式通信兩種。（1）點(diǎn)到點(diǎn)通信點(diǎn)到點(diǎn)通信是由一條通信線路把兩個(gè)節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)構(gòu)成的通信方式，也叫端到端式通信。（2）廣播式通信廣播式通信是指系統(tǒng)中多個(gè)端點(diǎn)共享一個(gè)通信信道，由一個(gè)端點(diǎn)發(fā)出信息，其他端點(diǎn)接收信息的通信方式。該通信方式中的信息是單向傳輸?shù)?。二、?shù)據(jù)通信的方式3.點(diǎn)到點(diǎn)通信和廣播式通信12三、數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)1.比特率比特率是指數(shù)字信號(hào)的傳輸速率，它表示單位時(shí)間內(nèi)所傳送的二進(jìn)制代碼的有效位數(shù)（bit），單位用位每秒（bps)表示。2.波特率波特率是一種調(diào)制速率，也叫波形速率。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，線路上每秒傳送的波形個(gè)數(shù)就是波特率，單位是波特（baud）。3.誤碼率信碼在傳輸過(guò)程中，由于信道不理想以及噪聲的干擾，以致在接收端判決再生后的碼元可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，這叫誤碼。誤碼的多少用誤碼率來(lái)衡量，誤碼率是數(shù)字通信系統(tǒng)中單位時(shí)間內(nèi)錯(cuò)誤碼元數(shù)與發(fā)送總碼元數(shù)之比。誤碼越多，誤碼率越大。它是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下衡量傳輸可靠性的指標(biāo)。三、數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)1.比特率13三、數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)4.信道帶寬信道就是信號(hào)傳輸?shù)耐贰捠侵感诺浪軅魉偷男盘?hào)的頻率寬度，也就是可傳送信號(hào)的最高頻率與最低頻率之差。例如，一條傳輸信道可以接受從300Hz到3000Hz的頻率,則在這條傳輸信道上傳送頻率的帶寬就是27