【大学课件】数据通信与广域网技术

数据通信与广域网技术本课程旨在深入探讨数据通信和广域网技术的基础知识和应用我们将涵盖数据通信协议、网络拓扑结构、广域网技术以及现代网络技术绪论本课程介绍数据通信与广域网技术的核心概念和关键技术，为学生学习网络相关的专业课程奠定基础数据通信概论数据传输网络协议数据通信涉及将信息从源设备传输网络协议定义数据传输和通信规则到目标设备，确保数据正确传输通信介质应用场景通信介质包括电缆、光纤、无线电数据通信广泛应用于各种领域，包波等，用于数据传输括互联网、企业网络、移动通信等通信系统的基本组成信息源发送器信道接收器信息源产生要传输的信息，发送器将信息源产生的信息信道是传输信号的物理介质接收器接收信道传输的信号例如语音、数据、图像或视转换为适合在通信信道上传，例如电缆、光纤、无线电并将其还原为原始信息频等输的信号波等通信信道的基本性质带宽噪声12信道可传输的信号频率范围影响信号质量的随机干扰，，决定了传输速度会降低信噪比衰减延迟34信号在传输过程中能量损失信号从发送端到接收端所需，导致信号强度下降的时间，影响实时性数字信号和信道编码数字信号信道编码编码方案数字信号由离散的数值组成，以二进制信道编码将数字信号转换为适合在信道常见的信道编码方案包括曼彻斯特编码形式表示，包括0和1数字信号更易上传输的信号，通过增加冗余信息，提、差分曼彻斯特编码、NRZ编码等，不于处理和传输，不易受噪声影响，是现高抗噪声能力和纠错能力同的编码方式具有不同的特性，适合不代通信系统的主流同的应用场景差错检测和纠正纠错码1通过添加冗余信息进行纠错检错码2仅用于检测错误，无法纠正差错控制3防止数据传输错误差错控制是数据通信中重要的组成部分，确保数据传输的完整性和可靠性通过检错码和纠错码，可以识别和纠正数据传输过程中的错误，提高数据通信的质量数据链路控制数据链路层的功能数据帧的格式主要负责数据帧的封装、差错数据链路层将数据分组封装成控制和流量控制，确保数据在数据帧，包含帧头、数据域和两个相邻节点之间可靠传输帧尾，用于标识和控制数据传输差错检测和纠正流量控制通过添加校验码来检测数据传防止发送方发送过多的数据，输过程中的错误，并使用纠错导致接收方缓冲区溢出，影响码来恢复错误数据传输效率多路访问技术频分多址时分多址

1.FDMA

2.TDMA12将整个频谱划分为多个子频带，每个用户分配一个子频带进将时间分成多个时隙，每个用户分配一个时隙进行通信行通信码分多址空分多址

3.CDMA

4.SDMA34使用不同的编码方案，将多个用户的信号叠加到同一频带上利用天线技术，将空间分为多个区域，每个用户占用不同的进行传输，接收端通过解码来区分不同的用户区域进行通信局域网技术局域网定义局域网特点局域网，也称为LAN，是将地理位置相局域网具有传输速率高、数据传输延迟近的计算机和网络设备连接在一起的网低、安全性强和易于管理等特点络它通常覆盖一个办公室、学校或建筑物局域网类型局域网应用局域网主要有两种类型以太网和令牌局域网广泛应用于各种场合，例如企业环网以太网是最常用的局域网类型，内部网络、学校网络、家庭网络等等它使用CSMA/CD技术进行数据传输广域网技术覆盖范围广数据传输距离远高带宽广域网覆盖范围广，连接多个地理位置广域网用于长距离数据传输，连接远程广域网通常具有高带宽，支持大量数据的网络，例如城市、省份甚至国家办公室、分支机构和客户传输，满足企业和机构的需求网络互连设备网络互连设备概述常见设备功能网络互连设备连接不同的网络，使它们能够相互通信这些设•路由器根据数据包中的地址信息，将数据包转发到合适备负责数据包的转发，以及网络流量的控制和管理常见的网的路径络互连设备包括路由器、交换机和网关•交换机根据数据包中的MAC地址，将数据包转发到目标设备•网关连接不同类型的网络，例如将局域网连接到互联网地址及其分配方案IP地址协议IP IP互联网协议地址，唯一标识网络中的每台设用于在互联网上路由数据包的协议备网络地址主机地址用于标识网络中的每个子网用于标识网络中的每个设备路由协议路由协议概述路由算法路由协议分类路由协议用于在网络中找到数据包的最路由协议使用各种算法来确定最佳路由常见的路由协议包括RIP、OSPF、BGP佳路径，例如距离向量路由和链路状态路由等网络安全保护数据和系统安全威胁

1.

2.12网络安全旨在防止未经授权网络安全威胁包括恶意软件的访问、使用、披露、破坏、网络钓鱼、拒绝服务攻击、修改或破坏数据和信息系、数据泄露等统安全措施网络安全的重要性

3.

4.34网络安全措施包括防火墙、随着网络技术的快速发展，入侵检测系统、反病毒软件网络安全已成为现代社会的、数据加密等重要组成部分，对个人和组织的利益至关重要网络管理网络监控网络安全实时监控网络状态，识别潜在问题防范网络攻击，维护网络安全，保，优化网络性能护数据隐私网络配置故障排除配置网络设备，管理用户账号，设诊断网络故障，定位问题根源，恢定网络策略复网络服务广域网技术定义特点广域网WAN连接地理上分散的计算机网络，如城市、国家覆盖范围广，连接距离远，数据传输速率较高甚至洲际WAN通常由公共网络运营商运营，并提供多种服务，如互联WAN使用各种传输介质，如光纤、卫星、微波链路等网接入、语音通信等帧中继基本概念主要特点帧中继是一种面向连接的网络帧中继网络使用虚拟电路，提技术，利用公共网络基础设施供固定带宽服务，并使用帧中传输数据它提供了一种简单继交换机进行数据路由它能高效的数据传输方式，适用于够根据数据流量动态调整带宽各种应用，例如远程访问、数，以提高网络效率据传输和语音通信应用场景帧中继广泛应用于企业网络、互联网服务提供商和政府机构，能够满足不同类型用户对数据传输和网络管理的需求ATM异步传输模式高带宽ATM是一种面向连接的网络技ATM网络可以提供很高的带宽术，使用固定长度的信元进行，支持高速数据传输数据传输低延迟服务质量ATM网络可以实现低延迟，保ATM网络提供服务质量保证，证数据传输的实时性确保关键数据的传输质量ISDN特点ISDN网络提供高速率的数字传输，支持多种服务，可以提供更好的语音质量和数据传输速度ISDN采用数字信道，可以提高通信质量，降低通信成本集成服务数字网ISDN是一种数字网络，可以传输语音、数据和视频等多种类型的信息ISDN的网络结构采用层次化的结构，可以提供多种服务数字用户线DSL高速数据传输常规电话服务

1.

2.12DSL技术利用现有的电话线提供高速数据传输，带宽远超传DSL允许用户同时使用电话线进行语音通话和数据传输，不统调制解调器影响现有电话服务不同类型距离限制

3.DSL

4.34各种类型的DSL技术，如ADSL、SDSL和VDSL，满足不DSL的传输距离有限，传输速率随着距离增加而下降，适用同用户需求于短距离连接有线电视网CATV传输方式网络结构CATV使用同轴电缆传输电视信号树状网络结构，从中心枢纽到用户信号类型融合服务模拟和数字信号，提供多种频道提供电视、互联网、电话等多项服务移动通信网移动通信技术网络类型未来发展趋势移动通信技术是一种利用无线电波进行主要包括蜂窝网络、卫星通信网络、无未来移动通信技术将朝着高速率、低延数据传输的技术，允许用户在移动状态线局域网等迟、高可靠性和高安全性的方向发展下进行通信卫星通信网应用广播电视、远程教育移动通信、灾害救援军事通信、气象预报特点覆盖范围广，不受地理环境限制传输速率高，容量大抗干扰能力强，安全性高下一代网络技术网络云计算5G5G网络提供了更高的数据速率、更低的延迟云计算提供可扩展的计算、存储和网络资源和更高的连接密度，支持网络服务的动态扩展和灵活部署物联网人工智能物联网连接各种设备，收集和交换数据，实人工智能技术应用于网络管理、安全和服务现智能化应用和服务优化，提高网络效率和用户体验网络应用服务电子邮件网络会议电子邮件是现代网络应用中不网络会议通过视频和音频技术可或缺的一部分，方便快速交，克服地域限制，实现远程会流信息议和协作云存储电子商务云存储服务提供数据备份和存电子商务平台为用户提供在线储空间，无需本地存储，方便购物、支付和物流服务，方便数据访问和管理用户进行交易和消费网络设计与优化网络性能安全12网络设计需要优化网络性能网络安全是网络设计和优化，提高网络效率的重要因素，需要采取措施防止网络攻击可靠性可扩展性34网络设计需要确保网络可靠网络设计需要考虑未来发展性，防止网络故障，确保网络能够适应不断增长的需求未来网络发展趋势网络的普及云计算的深入应用物联网的广泛应用人工智能的融合5G5G网络将带来更高的带宽和云计算将进一步推动网络服物联网将连接更多设备，实人工智能将赋予网络更强大更低的延迟，使网络应用更务的转型，提供更灵活、更现智能家居、智慧城市等多的分析能力和决策能力，为加丰富和高效强大的计算能力和存储能力种应用场景网络应用带来新的突破发展史与前景发展历史未来发展趋势数据通信技术发展迅速，从最初的电报、电话到现在的互联网网络技术将持续发展，未来将更加智能化、个性化和安全化现代网络发展经历了多个阶段，包括ARPANET、Internet、移5G、云计算、人工智能、大数据等技术将推动网络发展动互联网和物联网。