计算机网络 （5）数据通信的基础知识
前言
数据通信是一种以信息处理技术和计算机技术为基础的通信方式，它通过数据通信系统将数据以某种信号方式从一处传送到另一处，为计算机网络的应用和发展提供了技术支持和可靠的通信环境，是现代通信技术的关键部分。
一、数据通信的基本概念
信息：是对客观事物的运动状态和存在形式的反映，可以是客观事物的形态、大小、结构、性能等描述，也可以是客观事物与外部之间的联系。
数据：是传递信息的实体，是信息的一种表现形式。在计算机网络中，数据分为模拟数据和数字数据两种。用于描述连续变化量的数据称为模拟数据，如声音、温度等；用于描述不连续变化量的数据称为数字数据，如文本信息、整数等。
信号：是携带信息的介质，是数据的一种电磁编码。信号一般以时间为自变量，以表示信息（或数据）的某个参量（振幅、频率或相位）为因变量。信号按其因变量的取值是否连续可分为模拟信号和数字信号。
- 模拟信号：信号的因变量完全随连续信息的变化而变化的信号。
- 数字信号：标识信息的因变量是离散的。
二、数据通信系统的构成
数据通信系统由信源、信号变换器、通信信道、信宿噪声源等构成。
- 信源：是信息的产生和发送端，是发出待传送信息的人和设备。
- 信宿：是信息的接收端，是接收所传送信息的人和设备。
- 通信信道：是传送信号的一条通路，由传输线路和传输设备组成。一条传输线路可以有多个通信信道，并且由传输的信号决定（模拟就是模拟信道，数字就是数字信道）。
- 信号变换器：用于将信源发出的数据变换适合信道上传输的信号（编码器和调制器），将信道传来信号变化为信宿接收的数据（译码器和解调器）。
- 噪声：信号传输过程中受到的干扰，可来自内部和外部，噪声过大影响信号的真实性和正确性。
三、数据通信系统的性能指标
描述数据通信系统数据传输速率的大小和传输质量的好坏，往往需要运用信道带宽、波特率、比特率、信道容量、误码率、信道的传播延迟和信噪比等技术指标。
- 信道带宽：信道中传输的信号在不失真的情况下所占用的频率范围，即传输信号的最高频率与最低频率之差。
- 波特率：又称为波形速率或调制速率，是指数据传输过程中，在线路上每秒传送的波形个数。
- 比特率：又称信息传输速率或数据传输速率，指单位时间内传输的比特数，单位是b/s。
- 信道容量：指物理信道能够传输信息的最大能力，它的大小由信道的带宽、使用时间传输速率及信道质量（信号功率与噪声功率之比）等因素决定，是衡量数据通信系统在正常工作情况下传输可靠性的重要指标。
- 误码率：等于传输出错的码元素的比例，在计算机网络中误码率要低于0.000006。
- 信道传播延迟：信号在信道中的传输，信源到信宿需要一定的时间，这个时间叫传播延迟，与传播延迟与信源和信宿的距离及具体的信号传播速度有关。
- 信噪比：在信道中，信号功率与噪声功率的比值为信噪比，即信噪比=S/N（S表示信号功率，N表示噪声功率）。
四、数据传输方式
按数据传送顺序：
- 串行传输：可以节省传输线路和设备，利于远程传输，广泛用于远程数据传输，例如通信网和计算机网络中数据传输。
- 并行传输：传输速率高，但传输线路和设备都需要增加若干倍，一般用于短距离并要求快速传输的情况。
按数据流方向：
- 单工通信：又称为单向通信，数据固定地从发送端传送到接收端，信息流仅沿着一个方向流动。
- 半双工通信：又称为双向交替通信，可以双向传送，但在两个方向上不能同时进行，同一时刻信道只能容纳一个方向的数据传输。
- 全双工通信：又称为双向同时通信，同一时刻双方能在两个方向上传输数据，相当于把两个相反方向的单工通信方式结合起来。
按同步方式：
- 异步传输：又称为起止式传输，发送端可以在任何时刻向接收端发送数据且每个字符作为一个独立的整体进行发送，字符间的间隔时间可以任意变化。为了便于管理和识别分别在字符的前后加上一位或多位信息作为它的起始位和停止位，传输效率低，适用于低速通信。
- 同步传输：要求数据的发送端和接收端始终保持时钟同步，根据同步通信规程，同步传输具体分为面向字符的同步和面向位的同步。
五、数据通信中的关键技术
- 调制解调：是将要传输的数据从数字信号转换为模拟信号的过程（调制），然后将模拟信号传输到接收方后再进行解调还原为数字信号（解调）。调制的目的是将数字信号转换为适合传输的频率范围内的模拟信号，解调则是将接收到的模拟信号转换为可供使用的数字信号。
- 编码和解码：为了提高数据传输的可靠性和效率，数据在传输过程中会进行编码和解码。编码将原始数据转换为特定编码格式，使其具备一定的容错能力，能够纠正一定数量的传输错误；解码则是将接收到的编码数据转换为原始数据。
- 传输协议：数据通信中使用的传输协议规定了数据在网络中的传输方式和规则，常见的传输协议包括TCP/IP协议（用于互联网传输）和以太网协议（用于局域网传输）等。
- 差错控制：在数据通信过程中，可能会因为传输噪声、干扰等原因导致数据传输错误，差错控制技术可用于检测和纠正传输过程中的错误，常见的差错控制技术包括奇偶校验、CRC校验等。
- 流量控制：为了保证数据传输的平稳进行，需要对数据的传输速度进行控制，流量控制技术可用于调节发送方的传输速度，防止接收方无法及时处理数据导致的数据丢失或堆积等问题。
- 路由选择：在数据通信中，如果传输路径有多个选择，需要选择最佳的传输路径，路由选择技术可用于确定数据传输的最佳路径，提高数据传输的效率和稳定性。
六、数据通信的应用领域
数据通信的应用领域广泛，包括计算机通信、互联网通信、物联网、远程教育和电子商务等，实现数据交换、信息共享、设备远程监控、在线教育及购物支付等功能。
结语
哀其不幸
怒其不争
！！！
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