数据通信技术 徐亮 9787303113170 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

基本信息

书名：数据通信技术

定价：27.00元

作者：徐亮

出版社：北京师范大学出版社

出版日期：2010-08-01

ISBN：9787303113170

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.422kg

编辑推荐

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内容提要

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本书以现代通信技术和现代通信系统为背景，全面、系统地论述了通信的基本理论和基本技术，重点介绍了数据通信的基本知识及数据通信技术，尽可能多地反映通信领域的新技术和新发展。本书共分8章：章主要介绍数据通信的基本概念、通信系统模型、通信系统的性能指标，信息的基本概念，信道的性能与信道容量的概念，信号的频谱分析。第2章主要介绍编码技术、数据通信中常使用的传输代码、检错与纠错编码、数据码型的压缩、加密和解密。第3章详细讨论了交换技术、电路交换、报文分组交换、异步传输模式（ATM）。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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《网络演进的脉络：从比特流到万物互联》 引言 自人类文明曙光初现，信息的传递便是社会发展的核心驱动力。从烽火狼烟到电报轰鸣，再到今日无处不在的互联网，每一次信息传递方式的革新，都标志着人类社会一次深刻的跨越。而这一切的基石，便是数据通信技术。它不仅仅是将0和1在物理介质上传输的工程学，更是构建现代社会信息神经网络的动脉。本书《网络演进的脉络：从比特流到万物互联》旨在勾勒出数据通信技术发展演进的宏大图景，深入剖析其核心原理、关键技术及其对社会经济、文化生活产生的深远影响。我们并非仅仅聚焦于某个特定的技术标准或设备，而是试图展现一个更加宏观和动态的视角，理解数据通信是如何从最初的简单点对点连接，逐步演变成今日支撑起全球信息流动的庞大复杂系统的。 第一章：信息传递的古老基因与早期实践 人类对信息传递的需求，可以追溯到远古时期。从原始社会通过声音、手势、图腾进行沟通，到文字的诞生，再到书信的普及，每一次进步都极大地拓展了信息传播的范围和效率。然而，这些早期形式的信息传递，本质上是物理载体（如纸张、信使）的移动，速度和时效性都受到了极大的限制。 进入近代，电的发现为信息传递带来了革命性的突破。电报的发明，标志着信息可以以电信号的形式，突破地理障碍，近乎瞬时地抵达远方。莫尔斯电码的出现，是人类首次系统地将信息编码为可传输的信号，为后续的数字通信奠定了早期基础。随后，电话的出现，则实现了声音的远距离实时传输，将信息通信带入了新的时代。这些早期技术的出现，虽然与现代数据通信在原理和实现方式上存在巨大差异，但它们所蕴含的“远距离、快速传递信息”的核心目标，却是一脉相承的。这一时期，我们看到的是从模拟信号到数字信号的萌芽，以及对传输介质（如导线）的初步探索。 第二章：数字通信的黎明：编码、调制与信道 随着电子技术的飞速发展，特别是晶体管和集成电路的发明，数字通信的时代拉开了序幕。数字通信的核心在于将模拟信息（如声音、图像）转换为离散的数字信号（0和1），并通过各种技术手段进行传输。 信息编码是数字通信的第一步。这涉及到如何将原始信息转换成适合传输的二进制序列。例如，文本的ASCII编码、Unicode编码，声音的PCM编码，图像的JPEG、PNG编码等等，都是将不同类型的信息转化为统一的数字形式。我们关注的不仅仅是编码的“是什么”，更是“为什么”这样编码，以及不同的编码方式在效率、容错性等方面存在的差异。 调制与解调是将数字信号适配到特定传输信道的关键技术。由于数字信号的频率特性往往不适合直接在物理介质上传输，因此需要通过调制技术将其“加载”到特定频率的载波上。常见的调制方式包括幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）以及更复杂的QAM（正交幅度调制）等。解调则是接收端还原原始数字信号的过程。这一章节将深入探讨各种调制解调技术的原理、优缺点，以及它们在不同通信场景下的应用。 信道是信息传输的物理媒介，其特性直接影响着信号的传输质量。从同轴电缆、双绞线到光纤，再到无线电波，不同的信道具有不同的带宽、衰减特性、噪声干扰等。理解信道的物理特性，对于设计高效可靠的通信系统至关重要。我们还将探讨信道中的各种噪声和干扰，以及如何通过差错控制编码等技术来提高传输的可靠性。 第三章：网络互联的基石：协议与架构 仅仅实现单点到单点的通信是远远不够的，真正的挑战在于如何将海量独立的通信设备连接起来，形成一个庞大、高效、有序的网络。这便引出了网络协议和网络架构的核心概念。 网络协议可以被理解为网络设备之间进行通信时需要遵循的一套规则和约定。就像人类交流需要共同的语言和语法一样，网络设备也需要一套共同的“语言”才能相互理解。我们不能仅仅停留在介绍TCP/IP协议栈的层次结构，而是要深入理解每一层协议的功能和作用： 物理层：负责比特流的传输，关注物理介质的连接和信号的传输。 数据链路层：负责在相邻节点之间可靠地传输帧，进行物理寻址和差错检测。以太网协议是这一层面的典型代表。 网络层：负责在不同网络之间路由数据包，实现端到端的连接。IP协议是核心，而路由协议（如RIP、OSPF）则负责网络的动态拓扑构建。 传输层：提供端到端的可靠数据传输服务。TCP（传输控制协议）提供面向连接、可靠的传输，而UDP（用户数据报协议）则提供无连接、高效的传输。理解TCP的“三次握手”和“四次挥手”，以及拥塞控制等机制，是理解网络稳定性的关键。 应用层：为用户应用程序提供网络服务，例如HTTP（超文本传输协议）用于网页浏览，FTP（文件传输协议）用于文件传输，SMTP（简单邮件传输协议）用于电子邮件等。 网络架构则是对整个网络进行宏观规划和设计的体系。从早期的星型、总线型、环型拓扑，到今日的混合型网络，再到对SDN（软件定义网络）和NFV（网络功能虚拟化）的探索，网络架构一直在不断演进，以适应日益增长的通信需求和复杂性。我们将分析不同网络架构的优势与劣势，以及它们如何影响网络的性能、可管理性和可扩展性。 第四章：无线通信的腾飞：从蜂窝到Wi-Fi 地面通信虽然取得了巨大成就，但其固有的线缆束缚限制了移动性的发展。无线通信技术的兴起，彻底打破了这一限制，将数据通信推向了前所未有的高度。 蜂窝移动通信是无线数据通信的典型代表。从第一代模拟通信（1G）的语音通信，到2G（GSM）的短信和初步数据业务，再到3G（WCDMA, CDMA2000）的数据速率的显著提升，以及4G（LTE）的“移动宽带”时代，直至今日的5G，每一次代的演进都带来了更高的速率、更低的延迟和更广的连接能力。我们将深入探讨蜂窝网络的核心技术，如多址技术（FDMA, TDMA, CDMA, OFDMA）、信道编码、功率控制、小区切换等，以及它们如何协同工作，实现大规模用户的并发通信。 Wi-Fi（无线局域网）则在室内和局部区域提供了便捷的高速无线数据接入。从最初的802.11b到如今的802.11ax（Wi-Fi 6），Wi-Fi技术不断提升着速率、效率和容量。我们会分析Wi-Fi的工作原理，包括CSMA/CA（载波侦听多路访问/冲突避免）介质访问控制机制，以及不同频段（2.4GHz, 5GHz, 6GHz）的应用和特点。 此外，本章还将触及其他重要的无线通信技术，如蓝牙（Bluetooth）、NFC（近场通信）等，它们在物联网（IoT）和近距离通信场景中扮演着重要角色。 第五章：数据传输的效率革命：交换、复用与拥塞控制 随着网络流量的爆炸式增长，如何高效地利用有限的网络资源，成为数据通信领域的一大挑战。交换技术和复用技术是解决这一问题的核心。 交换技术决定了数据在网络中如何被转发。从最早的电路交换（如电话网络），到报文交换，再到分组交换（Packet Switching），特别是以太网交换机和IP路由器的出现，显著提高了网络的灵活性和资源利用率。我们会对比不同交换方式的原理、优缺点，并分析现代路由器和交换机内部的工作机制，例如MAC地址表、路由表、查找算法等。 复用技术则允许在同一物理信道上承载多个独立的数据流。频分复用（FDM）、时分复用（TDM）、码分复用（CDM）以及波分复用（WDM）（尤其在光通信领域）是主要的复用技术。我们会详细阐述这些复用技术的原理，以及它们如何组合使用，例如在光纤通信中，波分复用（WDM）可以与时分复用（TDM）结合，极大地提升了光纤的传输容量。 拥塞控制是保证网络稳定运行的关键。当网络中的数据流量超过其处理能力时，就会发生拥塞，导致性能急剧下降。拥塞控制技术旨在动态地调整发送速率，避免网络崩溃。我们将深入探讨TCP拥塞控制算法的演进，从慢启动、拥塞避免，到快重传、快恢复等，以及其在现代互联网中的重要作用。 第六章：网络安全与未来展望：从加密到万物互联 在信息时代，数据通信的安全至关重要。网络安全已经成为数据通信技术不可分割的一部分。 数据加密是保护数据传输机密性的基本手段。从对称加密（如AES）到非对称加密（如RSA），再到数字签名和证书，这些密码学技术构筑了网络通信的第一道防线。我们会探讨不同加密算法的原理，以及TLS/SSL协议如何在应用层为网络通信提供安全保障。 防火墙、入侵检测/防御系统（IDS/IPS）等安全设备和技术，则从网络层面抵御恶意攻击。对这些安全机制的理解，能够帮助我们认识到构建一个安全可靠的网络通信环境所面临的挑战。 展望未来，万物互联（IoT）正在重塑数据通信的格局。从智能家居到工业自动化，再到智慧城市，海量的设备将接入网络，产生前所未有的数据量。这需要我们不断研究更高效、更低功耗、更安全的通信技术。边缘计算、5G/6G网络、低功耗广域网（LPWAN）等新兴技术，都将是未来数据通信发展的重要方向。 结论 《网络演进的脉络：从比特流到万物互联》并非一本枯燥的技术手册，而是试图以一种更加宏大和富有历史感的视角，展现数据通信技术是如何一步步演进，从最初简单的信号传输，发展到如今支撑起全球信息社会运转的复杂系统。它是一个关于人类智慧、工程创新和技术变革的宏大叙事。理解数据通信技术的过去、现在和未来，不仅有助于我们更好地理解当今世界，更能为我们洞察未来科技发展趋势提供重要的启示。本书希望能够激发读者对这一核心技术的深层兴趣，认识到数据通信在塑造我们生活方式、经济模式乃至社会结构的方方面面所扮演的不可或缺的角色。