《電信網(wǎng)絡(luò)基本知識》課件

電信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識電信網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代社會重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。它連接了人與人，信息與信息，推動著社會進步。課程大綱11.電信網(wǎng)絡(luò)概述介紹電信網(wǎng)絡(luò)的基本概念、發(fā)展歷史和分類，以及其在現(xiàn)代社會中的重要作用。22.通信基礎(chǔ)知識涵蓋通信模型、信號的調(diào)制與解調(diào)、編碼與解碼、信道與信道容量等基礎(chǔ)知識。33.網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)重點講解電路交換、分組交換兩種主要交換技術(shù)，以及各自的優(yōu)缺點和應(yīng)用場景。44.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與標準介紹OSI參考模型、TCP/IP協(xié)議簇等重要網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以及互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。55.電信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分析電信網(wǎng)絡(luò)在通信、信息、娛樂等領(lǐng)域的典型應(yīng)用，并探討其發(fā)展趨勢和未來展望。引言電信網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代社會中不可或缺的一部分。它為人們提供了通信、信息獲取、娛樂等各種服務(wù)。本課程將帶領(lǐng)大家深入了解電信網(wǎng)絡(luò)的基本知識，包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、協(xié)議、應(yīng)用等。電信網(wǎng)絡(luò)概述電信網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代社會的基礎(chǔ)設(shè)施之一，它連接著人們，企業(yè)，和世界。它利用各種通信技術(shù)，為語音，數(shù)據(jù)，視頻，和互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供傳輸通道，為現(xiàn)代社會的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。電信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程早期電報網(wǎng)絡(luò)19世紀中葉，電報網(wǎng)絡(luò)開始出現(xiàn)，標志著電信技術(shù)的萌芽。電話網(wǎng)絡(luò)的誕生20世紀初，電話網(wǎng)絡(luò)的誕生，實現(xiàn)了語音通信的革命性進步。無線通信的崛起20世紀中期，無線通信技術(shù)興起，為移動通信奠定了基礎(chǔ)?；ヂ?lián)網(wǎng)的出現(xiàn)20世紀末，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，徹底改變了信息傳播和交流的方式。移動互聯(lián)網(wǎng)的興起21世紀初，移動互聯(lián)網(wǎng)的興起，推動了移動通信的快速發(fā)展。5G時代的到來近年來，5G技術(shù)的成熟和應(yīng)用，為電信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展帶來了新的機遇。電信網(wǎng)絡(luò)的分類有線網(wǎng)絡(luò)使用電纜或光纜連接設(shè)備，例如以太網(wǎng)、光纖網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)絡(luò)利用無線電波傳輸數(shù)據(jù)，例如Wi-Fi、藍牙。公用網(wǎng)絡(luò)由電信運營商提供服務(wù)，例如移動電話網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)。專用網(wǎng)絡(luò)由企業(yè)或組織內(nèi)部構(gòu)建，例如企業(yè)內(nèi)網(wǎng)、校園網(wǎng)。通信基礎(chǔ)知識網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)絡(luò)連接是指通信設(shè)備之間建立的連接，用于數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸是指數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)連接中傳輸?shù)倪^程，包括編碼、解碼、調(diào)制和解調(diào)等。帶寬帶寬是指通信信道的數(shù)據(jù)傳輸速率，表示單位時間內(nèi)可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。延遲延遲是指數(shù)據(jù)從發(fā)送端到接收端所花費的時間，影響通信效率和實時性。通信模型1信息源發(fā)送信息的一方。2發(fā)送器將信息轉(zhuǎn)換為信號。3信道信號傳輸?shù)拿浇椤?接收器將信號還原為信息。5信息宿接收信息的另一方。通信模型描述了通信過程中的各個環(huán)節(jié)。信息源產(chǎn)生要傳遞的信息，發(fā)送器將信息轉(zhuǎn)換為信號，信道作為信號傳輸?shù)拿浇椋邮掌鲗⑿盘栠€原為信息，信息宿最終接收信息。通信模型是理解通信過程的基本框架。通信信號信號類型通信信號可以是模擬信號或數(shù)字信號。模擬信號以連續(xù)波形表示，而數(shù)字信號則以離散數(shù)值表示。信號特點通信信號具有頻率、幅度和相位等特性。這些特性決定了信號的傳輸方式和接收方式。信號處理為了確保信號在傳輸過程中的質(zhì)量，需要進行信號處理，例如濾波、放大和調(diào)制等。信號的調(diào)制與解調(diào)1調(diào)制調(diào)制是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程，以便通過無線電波或光波進行傳輸。2載波載波是一種頻率較高的連續(xù)信號，可以用于承載數(shù)字信號。3解調(diào)解調(diào)是將模擬信號還原為數(shù)字信號的過程，以便接收方可以理解和處理信息。通信中的編碼與解碼編碼的作用編碼將信息轉(zhuǎn)換為適合傳輸?shù)母袷?。例如，將文本轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)據(jù)以便在網(wǎng)絡(luò)上傳輸。編碼過程通常涉及將信息分解為更小的單位，并使用特定的編碼方案來表示這些單位。解碼的作用解碼將接收到的編碼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為原始信息。解碼器使用相同的編碼方案將二進制數(shù)據(jù)還原為文本、音頻或視頻等。解碼過程是編碼的逆過程，確保信息能夠被接收者正確解讀。信道與信道容量信道是指信息傳輸?shù)奈锢砻浇?，例如電纜、光纖或無線電波。信道容量指的是信道在單位時間內(nèi)能夠傳輸?shù)淖畲笮畔⒘?，通常以比特率（bps）表示。10奈奎斯特速率每秒傳輸?shù)淖畲蠓枖?shù)，受帶寬限制。2香農(nóng)定理最大信道容量，受帶寬和信噪比限制。電路交換與分組交換電路交換建立連接后，數(shù)據(jù)傳輸過程完全占用線路，確保傳輸質(zhì)量，但效率低，資源利用率不高。分組交換將數(shù)據(jù)分成數(shù)據(jù)包，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，提高效率，但傳輸質(zhì)量較低，數(shù)據(jù)包可能丟失或順序錯誤。對比電路交換更適合實時通信，如電話通話。分組交換適合非實時數(shù)據(jù)傳輸，如電子郵件。電路交換網(wǎng)絡(luò)電路交換網(wǎng)絡(luò)是一種傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)類型。它建立在電路交換技術(shù)的基礎(chǔ)上，在通信之前需要建立一條物理連接，就像打電話一樣。電路交換網(wǎng)絡(luò)的特點是通信質(zhì)量穩(wěn)定，適合實時性要求高的應(yīng)用，例如語音通話和視頻會議。但其資源利用率低，建立連接時間較長。電路交換網(wǎng)絡(luò)使用固定帶寬連接建立后，數(shù)據(jù)傳輸持續(xù)通信質(zhì)量穩(wěn)定，適合實時應(yīng)用分組交換網(wǎng)絡(luò)分組交換網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)之一。它將數(shù)據(jù)分成固定大小的數(shù)據(jù)包，通過不同的路徑傳輸?shù)侥康牡?。分組交換網(wǎng)絡(luò)可以有效利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，提高網(wǎng)絡(luò)效率。同時，它也具有較高的靈活性和可擴展性，可以適應(yīng)不斷變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。OSI參考模型OSI參考模型將網(wǎng)絡(luò)通信抽象為七層模型，從下至上分別為：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。1應(yīng)用層提供應(yīng)用程序接口2表示層處理數(shù)據(jù)格式3會話層管理通信會話4傳輸層提供端到端連接5網(wǎng)絡(luò)層負責數(shù)據(jù)路由OSI模型是抽象概念，方便理解網(wǎng)絡(luò)通信。實際網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可能跨層實現(xiàn)，但模型提供整體架構(gòu)。物理層物理連接物理層負責數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)上傳輸。例如，數(shù)據(jù)通過雙絞線、光纖或無線電波傳播。網(wǎng)絡(luò)接口物理層定義了數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢硖匦?，包括信號編碼、數(shù)據(jù)速率和傳輸介質(zhì)。信號轉(zhuǎn)換物理層將數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號或光信號，以便通過物理介質(zhì)傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層11.幀數(shù)據(jù)鏈路層將來自網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)封裝成幀。22.訪問控制MAC地址用于識別網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備，并控制對網(wǎng)絡(luò)的訪問。33.幀傳輸幀在物理層通過物理介質(zhì)傳輸。44.錯誤檢測數(shù)據(jù)鏈路層使用校驗和、CRC等技術(shù)來檢測傳輸錯誤。網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)報網(wǎng)絡(luò)層負責將數(shù)據(jù)報從源主機發(fā)送到目標主機，確保數(shù)據(jù)報在網(wǎng)絡(luò)中順利傳輸。路由選擇網(wǎng)絡(luò)層使用路由算法找到最佳路徑，通過一系列路由器將數(shù)據(jù)報轉(zhuǎn)發(fā)到目標主機。地址轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)層負責將邏輯地址（IP地址）轉(zhuǎn)換為物理地址（MAC地址），實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸。擁塞控制網(wǎng)絡(luò)層通過擁塞控制機制，避免網(wǎng)絡(luò)資源被過度使用，確保網(wǎng)絡(luò)性能穩(wěn)定。傳輸層傳輸層功能提供端到端的可靠數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。確保數(shù)據(jù)按序到達目的地，并進行流量控制和錯誤控制。傳輸層協(xié)議常見的傳輸層協(xié)議包括TCP和UDP。TCP提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，而UDP提供快速但不可靠的數(shù)據(jù)傳輸。會話層建立和管理會話會話層負責建立、管理和終止應(yīng)用程序之間的通信會話，例如電話通話或文件傳輸。對話控制它提供對話控制功能，允許用戶在不同設(shè)備之間進行交互，例如多人聊天或視頻會議。數(shù)據(jù)同步會話層確保數(shù)據(jù)在會話期間同步傳輸，并處理數(shù)據(jù)流控制和錯誤恢復(fù)。表示層數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換表示層負責將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)可以傳輸?shù)母袷?，例如，將文本轉(zhuǎn)換成ASCII碼。它還負責將接收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成應(yīng)用程序可以理解的格式。數(shù)據(jù)加密和解密表示層可以提供數(shù)據(jù)加密和解密功能，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。例如，它可以使用SSL/TLS協(xié)議對數(shù)據(jù)進行加密，以防止數(shù)據(jù)被竊取。應(yīng)用層應(yīng)用程序的接口應(yīng)用程序與網(wǎng)絡(luò)之間交互的橋梁，提供服務(wù)和資源訪問。常見的應(yīng)用層協(xié)議HTTP、FTP、SMTP、DNS等協(xié)議，實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。用戶交互的界面用戶與網(wǎng)絡(luò)之間的直接交互，例如網(wǎng)頁瀏覽、文件傳輸?shù)取０踩院涂煽啃詰?yīng)用層協(xié)議提供安全性和可靠性保障，保護數(shù)據(jù)傳輸。TCP/IP協(xié)議簇TCP/IP協(xié)議簇互聯(lián)網(wǎng)的核心協(xié)議，負責數(shù)據(jù)傳輸、路由、網(wǎng)絡(luò)連接等。協(xié)議層級分為應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，各層負責不同功能。主要協(xié)議TCP：傳輸控制協(xié)議，提供可靠、面向連接的傳輸服務(wù)。UDP：用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議，提供無連接、不可靠的數(shù)據(jù)報傳輸服務(wù)。IP：互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，負責數(shù)據(jù)包的尋址和路由?；ヂ?lián)網(wǎng)的架構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)是一個分層的體系結(jié)構(gòu)，由多個協(xié)議層組成，每個協(xié)議層負責特定的功能，共同保證互聯(lián)網(wǎng)的正常運作?；ヂ?lián)網(wǎng)的架構(gòu)具有開放性和互聯(lián)互通的特點，允許不同類型的網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備相互連接，實現(xiàn)信息共享和資源協(xié)作?；ヂ?lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)IP協(xié)議互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議是互聯(lián)網(wǎng)的核心協(xié)議，定義了數(shù)據(jù)包的格式和路由機制。TCP協(xié)議傳輸控制協(xié)議提供可靠的、面向連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，確保數(shù)據(jù)完整性和順序性。HTTP協(xié)議超文本傳輸協(xié)議用于在網(wǎng)頁瀏覽器和服務(wù)器之間傳輸網(wǎng)頁和其他網(wǎng)絡(luò)資源。DNS協(xié)議域名系統(tǒng)將域名轉(zhuǎn)換為IP地址，方便用戶訪問網(wǎng)站和服務(wù)器?；ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢云計算云計算技術(shù)正在改變著互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，為各種服務(wù)提供更強大的計算能力和存儲空間。移動優(yōu)先移動設(shè)備已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)的主要訪問方式，移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用正在快速發(fā)展。人工智能人工智能技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，包括搜索、推薦、語音識別、圖像識別等。物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)將各種設(shè)備連接起來，形成一個龐大的網(wǎng)絡(luò)，為互聯(lián)網(wǎng)帶來新的應(yīng)用場景。5G網(wǎng)絡(luò)5G網(wǎng)絡(luò)將帶來更高的速度、更低的延遲和更大的容量，為互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用帶來新的發(fā)展機遇。電信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用語音通信包括固定電話、移動電話、視頻通話等?；ヂ?lián)網(wǎng)接入提供寬帶接入、無線網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信等服務(wù)。廣播電視提供數(shù)字電視、衛(wèi)星