重慶郵電大學-現(xiàn)代網(wǎng)絡技術PPT課件-數(shù)據(jù)傳輸本課件將介紹數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A知識，包括信息概念、編碼、信道、傳輸方式、速率、介質、標準、復用技術、差錯檢測與糾正、加密技術等。旨在幫助學習者理解現(xiàn)代網(wǎng)絡技術中數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑砗头椒ā?.數(shù)據(jù)傳輸基礎數(shù)據(jù)傳輸?shù)母拍顢?shù)據(jù)傳輸是指將信息從一個地方傳送到另一個地方的過程。它是現(xiàn)代網(wǎng)絡技術的基礎，是所有網(wǎng)絡應用的基礎。數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾詳?shù)據(jù)傳輸是現(xiàn)代社會不可或缺的一部分，它支持了各種各樣的網(wǎng)絡應用，例如互聯(lián)網(wǎng)、電話、郵件、視頻會議等。信息的基本概念信息的定義信息是指反映事物屬性、狀態(tài)、內容等的各種符號的集合。它可以是數(shù)字、文字、圖像、聲音等。信息的來源信息來源于各種事物和現(xiàn)象，例如自然界、社會、人類活動等。信息的的特點1客觀性信息反映的是客觀事物的屬性和狀態(tài)，不受人的主觀意識影響。2可傳遞性信息可以從一個地方傳遞到另一個地方，從而實現(xiàn)信息的共享和傳播。3可處理性信息可以被接收、存儲、加工和處理，從而實現(xiàn)信息的利用和價值創(chuàng)造。4時效性信息具有時間價值，及時獲取的信息比過時的信息更有價值。信息的分類數(shù)字信息用數(shù)字表示的信息，例如計算機數(shù)據(jù)、數(shù)字圖像、數(shù)字音頻等。模擬信息用連續(xù)的物理量表示的信息，例如聲音、圖像等。文本信息用文字表示的信息，例如文章、書籍、文件等。圖像信息用圖像表示的信息，例如照片、視頻等。2.數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)編碼的目的將信息轉換為計算機可處理的數(shù)字形式，以便在網(wǎng)絡中傳輸和存儲。數(shù)據(jù)編碼的原則編碼必須是唯一的、可靠的、高效的，并且能夠方便地進行解碼。編碼的基本概念編碼將信息轉換為特定符號的序列的過程。解碼將編碼后的符號序列還原為原始信息的的過程。碼字由編碼得到的符號序列。數(shù)字信號編碼1二進制編碼用0和1表示數(shù)字信息，是最常見的數(shù)字信號編碼方式。2ASCII碼將字符轉換為數(shù)字代碼，用于計算機系統(tǒng)中存儲和處理字符信息。3Unicode碼支持多種語言的字符編碼，能夠表示更多的字符。模擬信號編碼脈沖編碼調制(PCM)將模擬信號轉換為數(shù)字信號，常用的編碼方式。差分脈沖編碼調制(DPCM)利用相鄰樣本的差異進行編碼，可以提高編碼效率。自適應差分脈沖編碼調制(ADPCM)根據(jù)信號的特性進行自適應編碼，能夠進一步提高編碼效率。3.信道信道的定義信道是指用于傳輸信息的物理媒介，例如電纜、光纖、無線電波等。信道的作用信道是信息傳輸?shù)妮d體，它將編碼后的數(shù)字信號從源點傳輸?shù)浇邮拯c。信道的概念信道容量信道在單位時間內能夠傳輸?shù)淖畲笮畔⒘浚卜Q為帶寬。信道噪聲在信道傳輸過程中產(chǎn)生的干擾信號，會影響信息的準確性。信道衰減信號在信道傳輸過程中能量損失的現(xiàn)象，會影響信號的強度。信道的特性1帶寬信道能夠傳輸?shù)念l率范圍，決定了信道能夠傳輸?shù)男畔⒘俊?噪聲信道中存在的干擾信號，會影響信息的準確性和可靠性。3衰減信號在信道傳輸過程中能量損失的現(xiàn)象，會影響信號的強度。信道的分類有線信道利用電纜或光纖等物理介質傳輸信息的信道，例如雙絞線、同軸電纜、光纖等。無線信道利用無線電波傳輸信息的信道，例如微波、衛(wèi)星通信等。4.數(shù)據(jù)傳輸方式串行傳輸數(shù)據(jù)按位順序依次傳輸，只有一個傳輸通道。并行傳輸數(shù)據(jù)同時傳輸多個位，有多個傳輸通道。串行傳輸與并行傳輸串行傳輸優(yōu)點成本低、線路簡單、傳輸距離長。并行傳輸優(yōu)點傳輸速率快，適用于短距離傳輸。同步傳輸與異步傳輸1同步傳輸發(fā)送方和接收方使用相同的時鐘信號進行同步，數(shù)據(jù)傳輸效率高。2異步傳輸發(fā)送方和接收方使用不同的時鐘信號，數(shù)據(jù)傳輸效率低，但更靈活。單工傳輸、半雙工傳輸和全雙工傳輸單工傳輸數(shù)據(jù)只能單方向傳輸，例如無線電廣播。半雙工傳輸數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，但不能同時進行，例如對講機。全雙工傳輸數(shù)據(jù)可以雙向同時傳輸，例如電話。5.數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率的概念數(shù)據(jù)傳輸速率是指單位時間內傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，通常用比特率(bps)表示。數(shù)據(jù)傳輸速率的單位kbps(千比特每秒)、Mbps(兆比特每秒)、Gbps(吉比特每秒)等。數(shù)據(jù)傳輸速率的概念傳輸介質不同的傳輸介質具有不同的傳輸速率，例如光纖的傳輸速率比雙絞線高。編碼方式不同的編碼方式會影響數(shù)據(jù)傳輸速率，例如更高效的編碼方式可以提高傳輸速率。網(wǎng)絡設備網(wǎng)絡設備的性能也會影響數(shù)據(jù)傳輸速率，例如路由器的性能會影響網(wǎng)絡整體的傳輸速率。數(shù)據(jù)傳輸速率的影響因素1信道帶寬信道的帶寬越大，數(shù)據(jù)傳輸速率越高。2信道噪聲信道噪聲會降低數(shù)據(jù)傳輸速率，因為需要額外的時間進行差錯檢測和糾正。3協(xié)議效率網(wǎng)絡協(xié)議的效率會影響數(shù)據(jù)傳輸速率，例如更有效的協(xié)議可以減少傳輸開銷。數(shù)據(jù)傳輸速率的測量網(wǎng)絡測試工具例如iPerf、Netperf等工具，可以用來測試網(wǎng)絡的帶寬和延遲。網(wǎng)絡監(jiān)控工具例如Wireshark、tcpdump等工具，可以用來分析網(wǎng)絡流量，并計算數(shù)據(jù)傳輸速率。6.數(shù)據(jù)傳輸介質電纜利用導線傳輸信息的介質，例如雙絞線、同軸電纜等。光纖利用光線傳輸信息的介質，傳輸速率高，抗干擾能力強。電纜雙絞線由兩根絕緣導線相互纏繞而成，常用的傳輸介質，成本低。同軸電纜由一根中心導線和一個同軸圓筒形的屏蔽層構成，抗干擾能力強。光纖光纖的優(yōu)點傳輸速率高、抗干擾能力強、傳輸距離長。光纖的缺點成本高、施工難度大。無線電波1微波頻率較高的無線電波，適用于短距離傳輸，主要用于衛(wèi)星通信和地面微波通信。2紅外線頻率較低的無線電波，主要用于短距離通信，例如遙控器。3射頻頻率范圍較廣，主要用于無線局域網(wǎng)、移動通信等。7.物理層標準RS-232C標準串行通信標準，用于連接計算機與外設。IEEE802.3標準(以太網(wǎng))有線局域網(wǎng)標準，規(guī)定了以太網(wǎng)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。RS-232C標準RS-232C標準的優(yōu)點簡單、成本低、應用廣泛。RS-232C標準的缺點傳輸速率低、傳輸距離短、抗干擾能力弱。IEEE802.3標準(以太網(wǎng))110Base-T使用雙絞線傳輸，傳輸速率為10Mbps。2100Base-TX使用雙絞線傳輸，傳輸速率為100Mbps。31000Base-T使用雙絞線傳輸，傳輸速率為1Gbps。410GBase-T使用雙絞線傳輸，傳輸速率為10Gbps。IEEE802.11標準(無線局域網(wǎng))802.11a使用5GHz頻段，傳輸速率最高可達54Mbps。802.11b使用2.4GHz頻段，傳輸速率最高可達11Mbps。802.11g使用2.4GHz頻段，傳輸速率最高可達54Mbps。802.11n使用2.4GHz或5GHz頻段，傳輸速率最高可達600Mbps。802.11ac使用5GHz頻段，傳輸速率最高可達1.3Gbps。8.信道復用技術信道復用技術的概念在一條信道上同時傳輸多個信號的技術，可以提高信道利用率。信道復用技術的類型頻分復用、時分復用、碼分復用等。頻分復用頻分復用的原理將信道的帶寬劃分為多個子頻帶，每個子頻帶分配給一個信號傳輸。頻分復用的優(yōu)點簡單、易于實現(xiàn)。時分復用1時分復用的原理將時間劃分為多個時隙，每個時隙分配給一個信號傳輸。2時分復用的優(yōu)點效率高、靈活。碼分復用碼分復用的原理使用不同的編碼方式將多個信號進行區(qū)分，每個信號使用不同的碼片序列。碼分復用的優(yōu)點抗干擾能力強、容量大、效率高。9.差錯檢測與糾正差錯檢測的原理在數(shù)據(jù)傳輸過程中，檢測數(shù)據(jù)是否發(fā)生錯誤。差錯糾正的原理在數(shù)據(jù)傳輸過程中，糾正數(shù)據(jù)中的錯誤。奇偶校驗碼奇偶校驗碼的原理在數(shù)據(jù)中增加一個校驗位，根據(jù)數(shù)據(jù)中1的個數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)來確定校驗位的值。奇偶校驗碼的優(yōu)點簡單、成本低。漢明碼1漢明碼的原理在數(shù)據(jù)中增加多個校驗位，可以檢測和糾正一位錯誤。2漢明碼的優(yōu)點糾錯能力強。CRC編碼CRC編碼的原理利用多項式除法來計算校驗碼，可以檢測和糾正多位錯誤。CRC編碼的優(yōu)點糾錯能力強、應用廣泛。10.數(shù)據(jù)加密技術數(shù)據(jù)加密技術的概念將數(shù)據(jù)轉換成難以理解的形式，以便保護數(shù)據(jù)的機密性、完整性和真實性。數(shù)據(jù)加密技術的類型對稱加密算法、非對稱加密算法等。對稱加密算法對稱加密算法的原理發(fā)送方和接收方使用相同的密鑰進行加密和解密。對稱加密算法的優(yōu)點速度快、效率高。非對稱加密算