计算机网络与信息安全-通信基础课件

第1章计算机网络基础1.3通信基础第1章计算机网络基础1.3通信基础1一、数据通信的基本概念1.数据和信息（1）数据和信息①数据:由数字、字符、符号等组成，是信息的载体。它没有实际含义，总是和一定的形式相联系。②信息:是数据的具体物理表示，具有确定的物理描述，如电压、磁场强度等。在电路中，信号就具体表示数据的电磁编码。在数据通信系统中，要进行数据传输，总是要借助于一定的物理信号来完成，如电信号或光信号。严格地讲，数据和信息是有区别的。数据是独立的，是尚未组织起来的事实的集合；而信息是按一定要求以一定格式组织起来的、具有一定意义的数据。数据是信息的表示形式，信息是数据形式的内涵。一、数据通信的基本概念1.数据和信息2一、数据通信的基本概念（2）数据通信系统的三要素数据通信系统的三要素包括信源、信宿和信道，其结构如图1-3-1所示。图1-3-1数据通信系统的结构①信源:信息的发送端，是发出待传送信息的人或设备。②信宿:信息的接收端，是接收所传送信息的人或设备。大部分信源和信宿设备都是计算机或其他数据终端设备。③信道:传输信息的通道。它是以通信线路为基础的、能够传输数据的通道。分为物理信道和逻辑信道，其中，物理信道是由各种类型的传输介质和中间设备组成的。一、数据通信的基本概念（2）数据通信系统的三要素3一、数据通信的基本概念2.数字通信和模拟通信（1）模拟信号模拟信号是指用连续变化的物理量所表达的信息，如温度、湿度、压力、长度、电流、电压等。我们通常把模拟信号称为连续信号，它在一定的时间范围内可以有无限多个不同的取值。在表现形式上一般用正弦波型来描述，如图1-3-2（a）所示。图1-3-2模拟信号与数字信号一、数据通信的基本概念2.数字通信和模拟通信4一、数据通信的基本概念（2）数字信号数字信号是离散的信号，是人为抽象出来的在时间上不连续的信号，一般情况下，数字信号是以二进制数来表示的，因此信号的量化精度一般以比特（bits）来衡量。在表现形式上一般用脉冲方波来描述，如图1-3-2（b）所示。（3）数字通信数字通信是信道中传送数字信号的通信形式。（4）模拟通信模拟通信是信道中传输模拟信号的通信形式。一、数据通信的基本概念（2）数字信号5一、数据通信的基本概念（5）数字通信和模拟通信的特点两种通信强调的是信道中传输的信号形式，即信道的形式。数字通信是数字信道，模拟通信是模拟信道。信源发出的和信宿接收的信号可以是数字信号、模拟信号或其他形式的信号。一、数据通信的基本概念（5）数字通信和模拟通信的特点6一、数据通信的基本概念数字通信系统与模拟通信系统相比，有如下突出的特点:①便于差错控制:由编码/译码器进行信道编码。②便于保密通信:对基带信号进行加密，接收解密，用于保密通信。③便于同步:数字信号按节拍传输，容易做到时钟同步。④便于信号再生重传:远距离传输时，中继器可将数字信号再生恢复成“0”和“1”标准电平后，继续重传。⑤增强抗干扰能力:离散的数字信号容易使小的噪声和干扰信号不起作用，可有效地抑制干扰信号，增强抗干扰能力。数字通信的这些优点都是以牺牲带宽为代价换取的。一、数据通信的基本概念数字通信系统与模拟通信系统相比，有如下7二、数据通信的方式1.单工通信、半双工通信和全双工通信数据在通信线路上的传输是有方向的。根据数据在线路上的传输方向和特点，数据通信可分为单工通信、半双工通信和全双工通信三种方式，如图1-3-3所示。图1-3-3串行通信的三种工作模式二、数据通信的方式1.单工通信、半双工通信和全双工通信8二、数据通信的方式（1）单工通信单工是指数据通过一条信道，只能向一个方向传送。比如打印机打印文档时，打印机无法给用户传输数据，只能由用户单方向给打印机传输数据。（2）半双工通信半双工是指数据在一条通信信道中可从两个方向传送，但在某个时刻只能单向传送。通信双方都可以发送或接收数据，但不能同时发送或接收。比如使用步话机进行通话时，甲方讲话时乙方无法讲，甲方讲完后乙方才能讲。（3）全双工通信全双工是指通信双方能够同时发送或接收信息。要实现全双工通信，需要通信双方都具备发送装置和接收装置，并且需要两条信道。比如现在的电话、网络设备都是全双工的工作方式。二、数据通信的方式（1）单工通信9二、数据通信的方式2.并行通信和串行通信在计算机内部各部件之间、计算机与各种外部设备之间、计算机与计算机之间，按信息传输的时空顺序不同，存在两种通信方式:并行通信和串行通信，如图1-3-4所示。图1-3-4并行通信与串行通信二、数据通信的方式2.并行通信和串行通信10二、数据通信的方式（1）并行通信并行通信通常用于计算机内部各部件之间或近距离设备之间的数据传输。（2）串行通信串行通信适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。二、数据通信的方式（1）并行通信11二、数据通信的方式3.点到点通信和广播式通信在数据通信系统中，根据发送端和接收端的连接方式及信息传输信道的不同，通信方式可分为点到点通信和广播式通信两种。（1）点到点通信点到点通信是由一条通信线路把两个节点连接起来构成的通信方式，也叫端到端式通信。（2）广播式通信广播式通信是指系统中多个端点共享一个通信信道，由一个端点发出信息，其他端点接收信息的通信方式。该通信方式中的信息是单向传输的。二、数据通信的方式3.点到点通信和广播式通信12三、数据通信的主要技术指标1.比特率比特率是指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数（bit），单位用位每秒（bps)表示。2.波特率波特率是一种调制速率，也叫波形速率。在数据传输过程中，线路上每秒传送的波形个数就是波特率，单位是波特（baud）。3.误码率信码在传输过程中，由于信道不理想以及噪声的干扰，以致在接收端判决再生后的码元可能出现错误，这叫误码。误码的多少用误码率来衡量，误码率是数字通信系统中单位时间内错误码元数与发送总码元数之比。误码越多，误码率越大。它是数据通信系统在正常工作情况下衡量传输可靠性的指标。三、数据通信的主要技术指标1.比特率13三、数据通信的主要技术指标4.信道带宽信道就是信号传输的通路。带宽是指信道所能传送的信号的频率宽度，也就是可传送信号的最高频率与最低频率之差。例如，一条传输信道可以接受从300Hz到3000Hz的频率,则在这条传输信道上传送频率的带宽就是27