项目三 数据通信（课件）-《网络技术与配置》（江苏凤凰教育出版社）同步精品课堂

网络技术与配置 -第3课时- 江苏凤凰教育出版社 数据通信 教学目标 了解数据交换技术的分类 能区分模拟通信与数字通信的差异 能描述具体的数据传输技术原理 教学重难点 数据通信的基本概念（信息、数据、信号、信道等） 数据交换技术的分类及原理（电路交换、存储转发交换） 掌握不同数据交换技术的优缺点及适用场景 让我们一起开启单片机的学习之旅。 导入新课 同学们，在当今数字化时代，数据通信无处不在，我们每天都在通过各种网络进行信息的传输和交换。 让我们一起开启今天的学习之旅。 数据是如何在网络中传输和交换的？ 不同的传输和交换方式又有什么特点呢？ 新知讲授 数据通信基本概念 - 信息 信息是人们对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识，是通信系统传输和处理的对象。 信息的基本概念 01 信息的载体包括声音、语言、文字、图像、视频等多种形式，这些载体使信息能够被记录、传递和感知。 信息的载体形式 02 新知讲授 数据通信基本概念 - 数据 数据的定义与特征 数据的基本概念 数据是事实或观察的结果，是有意义的符号序列，可由机器或人产生，经过加工处理可得信息。 数据的处理与价值 原始数据经过清洗、整合和分析等加工处理，能够转化为有价值的信息，支持决策、预测和优化等应用。 数据的应用与意义 在数字化时代，数据成为关键生产要素，驱动人工智能、商业智能和科学研究等领域的创新与发展。 数据的来源与产生 数据可以由机器自动生成，也可以通过人工观察和记录获取，涵盖从传感器监测到用户行为记录等多种形式。 数据的类型与形态 数据表现为结构化、半结构化和非结构化等多种形态，包括数值、文本、图像和声音等不同类型。 新知讲授 数据通信基本概念 - 信号 信号的基本概念与分类 信号是数据的电磁或电气表现，它是信息传递和处理的载体，在现代通信与电子系统中具有基础性地位。 模拟信号是指参数取值随时间连续变化的信号类型，其特点是波形平滑无间断，能够精确反映物理量的连续变化过程。 数字信号是指参数取值离散的信号类型，通过有限数值集合表示信息，具有抗干扰能力强、便于存储和处理的技术优势。 信号定义 模拟信号 数字信号 新知讲授 数据通信基本概念 - 信道 由传输介质及附属设备组成，按传输介质可分为有线和无线，按传输信号种类可分为模拟和数字 物理信道 逻辑上人为定义，可共享物理信道，通过协议和规则实现多路复用，提高信道利用率 逻辑信道 新知讲授 数据通信基本概念 - 信道容量 信道容量指信道传输数据速率的上限，即单位时间内信道上所能传输的最大比特数，单位为b/s。 新知讲授 数据通信基本概念 - 数据通信 信号传输分类 通信基本概念 数据通信是通过不同方式和传输介质连接终端和计算机，完成数据传输、信息交换和通信处理的过程。它是现代信息技术的基础支撑，通过有线或无线传输介质实现设备间的数据交互与共享。 按信道传输信号类型分为模拟通信（传输模拟信号）和数字通信（传输数字信号）两大类。数字通信具有抗干扰性强、保密性高等优势，但相比模拟通信需要占用更宽的频带资源。 数据通信概述 02 01 新知讲授 数据通信方式 - 数据通信系统基本结构 数据通信系统组成与功能 通信线路是数据传输的物理媒介，包括有线（如光纤、双绞线）和无线（如微波、卫星）方式，负责承载信号传输，确保数据在DTE和DCE之间高效、稳定地交换。 通信线路 数据通信系统的数据终端设备（DTE）是用户与通信网络之间的接口设备，负责数据的生成、处理和接收，常见形式包括计算机、终端机等，确保用户数据能够正确接入通信网络。 数据终端设备 数据线路端接设备 数据线路端接设备（DCE）作为DTE与通信线路之间的适配器，主要功能是进行信号转换、编码解码和同步控制，例如调制解调器，保障数据在传输过程中的可靠性和兼容性。 新知讲授 数据传输方式——同步传输和异步传输 采用同步传输方式，数据块以稳定的比特流的形式传输，字节之间没有间隔。 采用异步传输方式时，以字节为独立的传输单位。字节之间的时间间隔不是固定的。 新知讲授 通信方式 通信方式可以分为单工通信、半双工通信和全双工通信。下面的视频中介绍了它们的概念。 新知讲授 通信方式 - 单工通信 单工通信又称为单向通信。只有一个方向的通信，一端只能发送，另一端只能接收，通信双方只有异个数据传输方向。 单工通信 半双工通信 全双工通信 例如，无线电广播采用的就是这种通信方式。 新知讲授 通信方式 - 半双工通信 半双工通信，又称为双向交替通信。通信双方可以相互传输数据，但不能同时进行。 半双工通信 单工通信 全双工通信 例如，对讲机采用的就是这种通信方式。 新知讲授 通信方式 - 全双工通信 全双工通信，又称为双向同时通信。通信双方可以同时发送和接收信息。 全双工通信 半双工通信 单工通信 例如，电话采用的就是这种通信方式。 新知讲授 数据传输技术 基带传输技术中，未调制的待传信号称为基带信号，占有传输介质全部频率的传输为基带传输。需对基带信号处理以提高传输质量，计算机局域网主要采用此技术，适用于近距离通信。 基带传输技术 多路复用技术是多个信号共享一个信道传输的技术，包括频分多路复用（FDM）、时分多路复用（TDM）、波分多路复用（WDM）和码分多路复用（CDMA）。 多路复用技术 频带传输技术中，传输信号占据以载波信号频率为中心的一段频带，采用调制、解调技术，适用于远距离数字通信，提高了通信线路利用率。 频带传输技术 新知讲授 数据交换 - 概述 数据交换是为任意两个终端设备建立临时数据传输通路并传输数据，分为电路交换和存储转发交换，存储转发交换又分为报文交换和分组交换。 新知讲授 数据交换 - 电路交换 电路交换也称线路交换，分电路建立、数据通话和释放链接连接三个阶段。 优点是实时性好、通信速率高； 缺点是电路利用率低，不同类型终端难通信。 新知讲授 存储转发交换 - 报文交换 报文交换中数据以报文形式从源节点发出，中间节点存储并根据目的地址选择路由转发。 报文交换定义 不需要预先建立专用线路，线路利用率高，可同时发往多个目的地址，有利于不同计算机通信。 技术优势 但不能满足实时通信要求，存在传输延迟问题。 应用局限 新知讲授 存储转发交换 - 分组交换 分组交换以长度受限的报文分组为单位传输，数据报分组交换中每个分组根据通信状况决定传输路径，通信速率高，对网络故障适应能力强，但不能保障分组按顺序到达，传输时延大。 新知讲授 Tracert 工具 Tracert概述 Tracert工作原理 Tracert基于TTL（Time to Live）机制和ICMP协议工作。数据包的TTL值每经过一个节点会减1，当TTL归零时，当前节点会返回一个ICMP超时消息。 探测过程 Tracert通过逐步增加TTL值（从1开始），依次探测路径上的每个节点，并记录其响应时间和IP地址。 数据收集 默认对每个节点发送3个数据包，以计算平均延迟。 新知讲授 Tracert 工具 Tracert 常用命令格式 tracert [参数] 目标主机名或IP -d：不解析主机名，直接显示 IP 地址，加快追踪速度。 示例：tracert -d www.example.com -h MaxHops ：设置最大跳数（最多探测的节点数），默认 30 跳。 示例：tracert -h 15 8.8.8.8 -w Timeout：设置等待每个节点响应的超时时间（单位：毫秒），默认 4000ms。 示例：tracert -w 2000 192.168.1.1 -4 和 -6：强制使用 IPv4 或 IPv6 协议。 示例：tracert -6 google.com 随堂检测1 以下属于全双工通信的是（ ） A. 观看电视 B. 对讲机通信 C. 电话通信 D. 收听广播 答案：C 解析：电话通信双方可同时发送与接收信息，属于全双工通信。 数据传输技术中，适用于远距离数字通信的是（ ） A. 基带传输 B. 频带传输 C. 多路复用 D. 以上都不是 答案：B 解析：频带传输采用调制、解调技术，适用于远距离数字通信。 练一练 随堂检测2 简述数据通信中模拟通信和数字通信的特点。 答案：模拟通信是在信道上传输模拟信号，数字通信是在信道上传输数字信号。数字通信抗干扰性强、保密性高，但占用频带宽；模拟通信相对成本低，但抗干扰能力弱。 数据交换技术中，报文交换和分组交换有什么不同？ 答案：报文交换以报文为单位，中间节点存储并根据目的地址选择路由转发，报文大小不一，转发时延不同；分组交换以长度受限的报文分组为单位，避免用户长期霸占线路，可处理交互式通信。 练一练 随堂检测3 答案：B 解析：数字信号代表信息的参数取值是离散的，模拟信号代表信息的参数取值随时间连续变化。 练一练 数据通信中，数字信号与模拟信号的主要区别是（ ） A. 数字信号是连续的，模拟信号是离散的 B. 数字信号是离散的，模拟信号是连续的 C. 数字信号和模拟信号都是连续的 D. 数字信号和模拟信号都是离散的 随堂检测4 答案：C 解析：电路交换中物理通路被通信双方独占，空闲时间电路不能充分利用，利用率低。 练一练 电路交换的缺点是（ ） A. 实时性差 B. 通信速率低 C. 电路利用率低 D. 不能传输数字信号 师生互动 请分组讨论在实际网络应用中，如何根据不同的需求选择合适的数据传输技术和数据交换技术，并举例说明。 课程小结 1. 数据通信基本概念 数据通信 2. 数据通信方式 数据通信系统基本结构 通信方式 信息 数据 信号 信道 信道容量 数据通信 基带传输技术 频带传输技术 多路复用技术 3. 数据传输技术 4. 数据交换 电路交换 存储转发交换 谢谢观看 THANKS $