數(shù)據(jù)通信 課件 項目四 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

數(shù)/據(jù)/通/信/技/術(shù)項目四網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)講師XXX、XXX項目引入

隨著人類通信方式的不斷發(fā)展，歷史上出現(xiàn)了以下五個發(fā)展階段：第一階段：以語言為主，通過人力、馬力、烽火等原始手段傳遞信息。第二階段：文字、郵政。（增加了信息傳播的手段）第三階段：印刷。（擴(kuò)大信息傳播范圍）第四階段：電報、電話、廣播。（進(jìn)入電器時代）第五階段：信息時代，除語言信息外，還有數(shù)據(jù)、圖像等

數(shù)據(jù)通信是通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一種新的通信方式，是通過傳輸信道將數(shù)據(jù)終端與計算機(jī)聯(lián)結(jié)起來，而使不同地點(diǎn)的數(shù)據(jù)終端實現(xiàn)軟、硬件和信息資源的共享。任務(wù)分解一、了解數(shù)據(jù)、信息和信號二、掌握數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)三、熟悉基本概念和術(shù)語任務(wù)一認(rèn)識數(shù)據(jù)通信一、了解數(shù)據(jù)編碼技術(shù)二、探討多路復(fù)用技術(shù)三、掌握數(shù)據(jù)交換方式四、討論差錯檢驗和控制項目一初識數(shù)據(jù)通信任務(wù)二分析數(shù)據(jù)編碼技術(shù)任務(wù)二：分析數(shù)據(jù)編碼技術(shù)01任務(wù)描述:介紹數(shù)據(jù)編碼技術(shù)中用模擬信號和數(shù)字信號表示數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)的方法，探討多路復(fù)用技術(shù)，在討論數(shù)據(jù)交換方式的基礎(chǔ)上，介紹差錯檢驗、控制和糾錯的方法。02學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.識記：模擬信號和數(shù)字信號表示數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)的方法。2.領(lǐng)會：多路復(fù)用技術(shù)。3.應(yīng)用：數(shù)據(jù)交換方式。4.掌握：差錯檢驗、控制和糾錯的方法。任務(wù)二：分析數(shù)據(jù)編碼技術(shù)了解數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1.1

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用數(shù)字信號表示

（1）單極性碼所謂單極性碼，是指在每一個碼元時間間隔內(nèi)，有電壓（或電流）則表示二進(jìn)制的“1”，無電壓（或電流）則表示二進(jìn)制的“0”。每一個碼元時間的中心是采樣時間，判決門限為半幅度電壓（或電流），設(shè)為0.5。若接收信號的值在0.5與1.0之間，就判為“l(fā)"；若在O與0.5之間就判“0”。如果整個碼元時間內(nèi)維持有效電平，這種碼屬于全寬碼，稱為單極性不歸零型編碼（NRZ,NotReturnzero），如圖1-2-1（a）所示。（a）單極性不歸零碼任務(wù)二：分析數(shù)據(jù)編碼技術(shù)了解數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1.1

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用數(shù)字信號表示

如果邏輯“l(fā)”只在該碼元時間維持一段時間（如碼元時間的一半）就變成了電平0，稱為單極性歸零型編碼（RZ,Returnzero），如圖1-2-1（b）所示。（b）單極性歸零碼任務(wù)二：分析數(shù)據(jù)編碼技術(shù)了解數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1.1

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用數(shù)字信號表示

單極性碼的原理簡單，容易實現(xiàn)。其主要缺點(diǎn)有：單極性碼的缺點(diǎn)存在直流分量的存在，會產(chǎn)生較大的線路衰減且不利于使用變壓器和交流耦合的線路，其傳輸距離會受到限制。單極性NRZ編碼在出現(xiàn)連“0”或連“l(fā)”的情況時，線路長時間維持一個固定的電平，接收方無法提取出同步信息。單極性RZ編碼在出現(xiàn)連“1”的情況時，線路電平有跳變，接收方可以提取同步信息；但連“0”時，接收方依然無法提取出同步信息。123任務(wù)二：分析數(shù)據(jù)編碼技術(shù)了解數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1.1

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用數(shù)字信號表示（2）雙極性碼所謂雙極性碼，是指在每一個碼元時間間隔內(nèi)，發(fā)出正電壓（或電流）表示二進(jìn)制的“1”，發(fā)出負(fù)電壓（或電流）表示二進(jìn)制的“0”。正的幅值和負(fù)的幅值相等，所以稱為雙極性碼。與單極性編碼相同，如果整個碼元時間內(nèi)維持有效電平，這種碼屬于全寬碼，稱為雙極性不歸零型編碼（NRZ）,如圖1-2-2（a）所示。（a）雙極性不歸零碼任務(wù)二：分析數(shù)據(jù)編碼技術(shù)了解數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1.1

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用數(shù)字信號表示所謂雙極性碼，是指在每一個碼元時間間隔內(nèi)，發(fā)出正電壓（或電流）表示二進(jìn)制的“1”，發(fā)出負(fù)電壓（或電流）表示二進(jìn)制的“0”。正的幅值和負(fù)的幅值相等，所以稱為雙極性碼。（b）雙極性歸零碼任務(wù)二：分析數(shù)據(jù)編碼技術(shù)了解數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1.1

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用數(shù)字信號表示（3）曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼所謂曼徹斯特編碼，是指在每一碼元時間間隔內(nèi)，每位中間有一個電平跳變，假設(shè)從高到低的跳變表示“1”，從低到高的跳變表示“0”，如圖1-2-3（a）所示。在差分曼徹斯特編碼中，對曼徹斯特編碼進(jìn)行改進(jìn)。每位的中間也有一個跳變，但它不是用這個跳變來表示數(shù)據(jù)的，而是利用每個碼元開始時有無跳變來表示“0”或“1”，例如規(guī)定有跳變表示“0”，沒有跳變表示“l(fā)”，如圖1-2-3（b）所示。（a）曼徹斯特編碼

（b）差分曼徹斯特編碼圖1-2-3曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼任務(wù)二：分析數(shù)據(jù)編碼技術(shù)了解數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1.2.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用模擬信號表示利用數(shù)據(jù)信號的變化分別對載波的某些特性（振幅、頻率、相位）進(jìn)行控制，從而達(dá)到編碼的日的，使數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)“寄生”到載波上。攜帶數(shù)字的載波可在模擬信道中傳輸，這個過程稱為調(diào)制。從載波上取出它所攜帶的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的過程稱為解調(diào)?；镜恼{(diào)制方法有3種：調(diào)幅制、調(diào)頻制、調(diào)相制，如圖1-2-4所示圖1-2-4調(diào)制方式示意圖任務(wù)二：分析數(shù)據(jù)編碼技術(shù)了解數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1.3模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號表示模擬數(shù)據(jù)要在數(shù)字信道上傳輸，需要將模擬信號數(shù)字化，通常把衡/數(shù)轉(zhuǎn)換器稱為編碼器，而把數(shù)/模轉(zhuǎn)換器稱為解碼器。對模擬信號進(jìn)行數(shù)字化編碼，需要對幅度和時間做離散化處理，最常見的方法是脈沖編碼調(diào)制PCM（PulseCodeModulation），簡稱脈碼調(diào)制。脈沖編碼調(diào)制PCM的過程包括采樣、電平量化和編碼3個步驟，如圖1-2-5所示。圖1-2-5PCM編碼過程示意圖任務(wù)二：分析數(shù)據(jù)編碼技術(shù)了解數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1.3模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號表示采樣是將模擬信號轉(zhuǎn)換成時間離散但幅度仍是連續(xù)的信號，量化是采樣后信號的幅度做散化處理，最后將幅度和時間都呈現(xiàn)離散狀態(tài)的信號進(jìn)行編碼，得到對應(yīng)的數(shù)字信號。PCM編碼過程的時域示意圖如圖1-2-6所示。

（a）原始信號（b）按周期T進(jìn)行采樣（c）對采樣值進(jìn)行量化（d）對量化后的樣值進(jìn)行編碼任務(wù)二：分析數(shù)據(jù)編碼技術(shù)了解數(shù)據(jù)編碼技術(shù)1.3模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號表示

脈沖編碼調(diào)制PCM采樣采樣是每隔一定的時間間隔，把模擬信號的值取出來，獲得幅度采樣值，用它作為樣本代表原信號編碼編碼是將每個采樣位．用相應(yīng)的二進(jìn)制編碼來表示量化量化決定采樣值屬于哪個量級，并將其幅度按量化級取整，使每個采樣值都近似地量化為對應(yīng)等級位任務(wù)二：分析數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.多路復(fù)用技術(shù)

在通信系統(tǒng)中，為了擴(kuò)大傳輸容量和提高傳輸效率，常采用多路復(fù)用技術(shù)。多路是指多個不同的信號源；復(fù)用是指在同一通信介質(zhì)上同時傳輸多個不同的信號。采用多路復(fù)用技術(shù)，可以將多路信號組合在一條物理信道上進(jìn)行傳輸，到接收端再用專門的設(shè)備將各路信號分離開來，極大地提高了通信線路的利用率，如圖1-2-7所示。圖1-2-7復(fù)用與分路任務(wù)二：分析數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2。

多路復(fù)用技術(shù)

圖1-1-1模擬信號和數(shù)字信號頻分多路復(fù)（FDM）是按照頻率參量的差別來分割信號的，用于在一個具有較寬的信道上轉(zhuǎn)輸多路帶較窄的信號。時分多路復(fù)用（TDM）是按照時間參量的差別來分割信號的，通過為多個信道分配互不重疊的時間片的方法實現(xiàn)多路復(fù)用。分為同步時分多路復(fù)用和異步時分多路復(fù)用兩種。波分多路復(fù)用（WDM）是在光纖信道上使用的頻分多路復(fù)用的一個變例。1.頻分多路復(fù)用技術(shù)2.時分多路復(fù)用技術(shù)3.波分多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)任務(wù)二：分析數(shù)據(jù)編碼技術(shù)3.數(shù)據(jù)交換方式

通過通信子網(wǎng)由傳輸線路和中間節(jié)點(diǎn)組成，當(dāng)信源和信宿間沒有線路直接相連時，信源發(fā)出的數(shù)據(jù)先到達(dá)與之相連的中間節(jié)點(diǎn)，再從該中間節(jié)點(diǎn)傳到下一個中間節(jié)點(diǎn)，直至到達(dá)信宿，這個轉(zhuǎn)接過程就稱為交換。常用交換方式有三種：

電路交換（1）建立電路連接（2）數(shù)據(jù)傳輸（3）拆除電路連接報文交換報文交換方式是一種“存儲一轉(zhuǎn)發(fā)”方式通信的雙方以報文為單位交換數(shù)據(jù)，它們之間沒有專用的通信線路。分組交換分組交換又稱包交換，綜合了電路交換和報文交換兩者優(yōu)點(diǎn)?？商峁﹥煞N服務(wù)方式：數(shù)據(jù)報和虛電路。ACB數(shù)據(jù)交換方式任務(wù)二：分析數(shù)據(jù)編碼技術(shù)4.討論差錯檢驗和控制4.1差錯類型

造成誤碼的原因很多，但主要可歸結(jié)為兩個方面：一是信道不理想造成的符號間干擾；二是噪聲對信號的干擾。由于前者?？梢酝ㄟ^均衡辦法予以改善，因此常把信道噪聲作為造成傳輸差錯的主要原因。

白噪聲脈沖噪聲AB長時間內(nèi)一直存在的，并且在所有頻率上的強(qiáng)度都一樣，又稱為熱噪聲，是一種隨機(jī)的噪聲信號脈沖噪聲是由某種特定的、短暫的原因造成的，幅度可能很大，是數(shù)據(jù)傳輸中造成差錯的主要原因噪聲任務(wù)二：分析數(shù)據(jù)編碼技術(shù)4.討論差錯檢驗和控制4.1差錯類型

噪聲類型不同，引發(fā)的差錯類型也不同，一般可分為以下兩種類型的差錯：隨機(jī)差錯突發(fā)差錯AB是指某一碼元出錯與前后碼元無關(guān)，它是由信道中的熱噪聲引