《計算機網(wǎng)絡技術基礎》項目二了解數(shù)據(jù)通信技術

計算機網(wǎng)絡技術基礎項目二了解數(shù)據(jù)通信技術項目二了解數(shù)據(jù)通信技術任務1認識數(shù)據(jù)與信號任務1認識數(shù)據(jù)與信號2.1.1什么是信號2.1.1什么是信號1.數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是承載或記錄信息的符號。在計算機系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)是各種字母、數(shù)字、符號的組合，也是圖形、圖像、語音、視頻的統(tǒng)稱。2.1.1什么是信號2.信號信號是數(shù)據(jù)的物理表現(xiàn)形式。在網(wǎng)絡系統(tǒng)中，通過傳輸介質傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都稱為信號。金屬線纜傳遞的是電信號，移動硬盤傳遞的是磁信號，光纖傳遞的是光信號。任務1認識數(shù)據(jù)與信號2.1.2模擬信號與數(shù)字信號2.1.2模擬信號與數(shù)字信號

模擬數(shù)據(jù)是由傳感器采集得到的連續(xù)變化的值，例如身體感知的溫度、壓力等。

數(shù)字數(shù)據(jù)則是模擬數(shù)據(jù)經(jīng)量化后得到的離散的值，例如在計算機中用二進制代碼表示的字符、圖形、音頻與視頻數(shù)據(jù)等。2.1.2模擬信號與數(shù)字信號

模擬信號是在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的信號，表現(xiàn)為正弦波或余弦波的形式。2.1.2模擬信號與數(shù)字信號

數(shù)字信號是一種離散的信號，用恒定的正電壓或負電壓來表示二進制的0或者1，表現(xiàn)為矩形波的形式2.1.2模擬信號與數(shù)字信號有“雪花”的電視節(jié)目任務1認識數(shù)據(jù)與信號2.1.3基帶信號與寬帶信號2.1.3基帶信號與寬帶信號基帶信號是指信源發(fā)出的沒有經(jīng)過調制的原始電信號?；鶐盘柺菙?shù)字信號?；鶐盘柕奶攸c是頻率較低，傳輸速率快，但傳輸距離比較短。網(wǎng)線傳輸?shù)氖腔鶐盘枴?.1.3基帶信號與寬帶信號寬帶信號是將基帶信號經(jīng)過調制后形成的復合模擬信號。寬帶信號可以分解為多種信號在不同的邏輯子信道中進行傳輸，通過頻帶進行高速傳輸。2.1.3基帶信號與寬帶信號傳送基帶信號的技術被稱為基帶傳輸技術。傳送寬帶信號的技術被稱為寬帶傳輸技術。任務1認識數(shù)據(jù)與信號2.1.4數(shù)據(jù)通信技術指標2.1.4數(shù)據(jù)通信技術指標1．傳輸速率傳輸速率又稱比特率，是指單位時間內(nèi)所傳遞二進制代碼的有效位數(shù)量。單位是b/s。

傳輸速率是衡量數(shù)據(jù)通信的一個最重要指標，代表了數(shù)據(jù)通信的能力。2.1.4數(shù)據(jù)通信技術指標2．帶寬帶寬本指模擬信道的頻帶寬度，也就是信道允許傳送信號的最高頻率與最低頻率之差。目前，帶寬用來表示網(wǎng)絡中能夠傳輸數(shù)字信號的最大傳輸率，也就是比特率。2.1.4數(shù)據(jù)通信技術指標3．信道容量信道容量是指一個信道能夠傳輸數(shù)據(jù)的最大能力。信道容量是一個極限參數(shù)，數(shù)據(jù)傳輸率要小于信道容量所規(guī)定的數(shù)值。2.1.4數(shù)據(jù)通信技術指標4．信道延時信道延時是指信號從發(fā)送端傳送到接收端所需要的時間。信道延時和傳輸介質的物理特性以及信號的特性參數(shù)相關。項目二了解數(shù)據(jù)通信技術任務2了解數(shù)據(jù)傳輸方式任務2了解數(shù)據(jù)傳輸方式2.2.1并行傳輸與串行傳輸2.2.1并行傳輸與串行傳輸并行傳輸是指將數(shù)據(jù)編排成一個個的數(shù)據(jù)組，然后將這些數(shù)據(jù)組在多個并行的信號上進行傳輸。并行傳輸?shù)膬?yōu)點是速度快，同時占用多條通道，適用于近距離和高速數(shù)據(jù)通信模式。2.2.1并行傳輸與串行傳輸

串行傳輸模式是指將傳送的每一個字符按照一定的規(guī)則依次發(fā)。

串行傳輸方式的優(yōu)點是收發(fā)雙方只需要一條通道，易于實現(xiàn)，成本低，但速度比較慢。2.2.1并行傳輸與串行傳輸

計算機系統(tǒng)內(nèi)部并行傳輸方式。計算機網(wǎng)絡采用串行傳輸方式。計算機傳輸數(shù)據(jù)前，要先將數(shù)據(jù)進行轉換，將并行方式轉換成串行方式，然后進行傳送。傳送到接收端后，再次進行轉換，由串行方式轉換成并行方式，使得計算機能夠進行內(nèi)部通信。任務2了解數(shù)據(jù)傳輸方式2.2.2同步傳輸與異步傳輸2.2.2同步傳輸與異步傳輸

同步就是要求通信雙方在時間基準上保持一致。同步技術分為同步傳輸和異步傳輸兩種。2.2.2同步傳輸與異步傳輸

同步傳輸是指在傳遞數(shù)據(jù)時，以數(shù)據(jù)塊為單位進行標記，分別在數(shù)據(jù)塊的頭部和尾部附加一個特殊的字符或二進制序列，用來標記數(shù)據(jù)塊的開始和結束。2.2.2同步傳輸與異步傳輸同步傳輸方式傳輸效率比較高，一般用于高速傳輸數(shù)據(jù)系統(tǒng)。2.2.2同步傳輸與異步傳輸異步傳輸方式是在每個字符的前面增加一個起始位，在字符代碼和校驗位的后面增加一個或兩個停止位。接收端計算機通過開始位和停止位使發(fā)送端和接收端保持同步。異步傳輸方式結構比較簡單，但傳輸效率不高，一般在低速網(wǎng)絡中使用。任務2了解數(shù)據(jù)傳輸方式2.2.3單工傳輸、半雙工傳輸與全雙工傳輸2.2.3單工傳輸、半雙工傳輸與全雙工傳輸1．單工傳輸單工傳輸就是指信號只能沿一個方向進行傳輸。單工傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸是單向的，而且方向不能改變。2.2.3單工傳輸、半雙工傳輸與全雙工傳輸2．半雙工傳輸半雙工傳輸方式是指通信雙方都能發(fā)送和接受信號，但不能同時發(fā)送和接受信號。發(fā)送和接收信號通過一個開關進行切換。2.2.3單工傳輸、半雙工傳輸與全雙工傳輸3．全雙工傳輸全雙工傳輸是指通信雙方可以同時發(fā)送和接收信息，相互之間沒有干擾。計算機網(wǎng)絡中采用全雙工的傳輸方式。項目二了解數(shù)據(jù)通信技術任務3了解數(shù)據(jù)交換技術任務3了解數(shù)據(jù)交換技術交換方式主要有三種：電路交換、報文交換和分組交換。

電路交換屬于線路交換方式，效率比較低。

報文交換和分組交換屬于存儲轉發(fā)交換方式，效率相對較高。任務3了解數(shù)據(jù)交換技術2.3.1

電路交換2.3.1電路交換

電路交換就是兩個需要通信的節(jié)點在開始通信前，由交換設備建立一個專用的通信線路。兩個通信節(jié)點在開始通信后，一直占用這個線路，通信結束才會釋放這個線路。使得整個線路的使用率非常低。2.3.1電路交換2.3.1電路交換電路交換一般包括三個過程：

1.開始通信前，為兩個節(jié)點建立一條通信通道；

2.通信通道建立后，兩個節(jié)點通過這條通道傳遞數(shù)據(jù)，雙方可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，也就是以全雙工的方式來進行工作；

3.一旦兩個節(jié)點中的一個結束通信，這條線路就立即釋放。2.3.1電路交換優(yōu)

點缺

點通信線路為通信雙方用戶專用，數(shù)據(jù)直達，傳輸數(shù)據(jù)的時延非常小。連接建立時間對計算機通信來說比較長。物理通路一旦建立，雙方可以隨時通信，實時性強。物理通路被通信雙方獨占，即使通信線路空閑，也不能供其他用戶使用，因而信道利用低。雙方通信時按發(fā)送順序傳送數(shù)據(jù)，不存在順序混亂問題。不同類型、不同規(guī)格、不同速率的終端很難相互進行通信，也難以在通信過程中進行差錯控制。既適用于傳輸模擬信號，也適用于傳輸數(shù)字信號。

交換設備（交換機等）控制較簡單。

任務3了解數(shù)據(jù)交換技術2.3.2

報文交換2.3.2報文交換報文交換將目的地址添加到原始數(shù)據(jù)上，形成報文，一起發(fā)送。傳送時，可以先將報文存儲起來，等到線路空閑，再將報文傳送到下一個節(jié)點上。2.3.2報文交換報文轉換不適合傳輸實時信號。報文交換主要用于傳輸報文較短、實時性要求較低的通信業(yè)務。2.3.2報文交換優(yōu)

點缺

點不需要為通信雙方預先建立一條專用的通信線路，不存在建立連接的延遲，可以隨時發(fā)送報文。由于數(shù)據(jù)進入交換結點后要經(jīng)歷存儲、轉發(fā)這一過程，從而引起轉發(fā)時延遲，實時性差，不適合傳送實時或交互式業(yè)務的數(shù)據(jù)。采用存儲轉發(fā)的傳輸方式，具有路徑選擇功能，一旦某條傳輸路徑發(fā)生故障，重新選擇另一條路徑傳輸數(shù)據(jù)，提高了傳輸?shù)目煽啃灾贿m用于數(shù)字信號。在存儲轉發(fā)中容易實現(xiàn)代碼轉換和速率匹配，甚至收發(fā)雙方可以不同時處于可用狀態(tài)。這樣就便于類型、規(guī)格和速度不同的計算機之間進行通信由于報文長度沒有限制，而每個中間結點都要完整地接收傳來的整個報文，當輸出線路不空閑時，還可能要存儲幾個完整報文等待轉發(fā)，這增加了傳送延遲。一個報文可以同時發(fā)送到多個目的地址

允許建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級，實現(xiàn)優(yōu)先級高的報文優(yōu)先轉換。

任務3了解數(shù)據(jù)交換技術2.3.3

分組交換2.3.3分組交換分組交換技術是在報文交換的基礎上，將需要傳送的數(shù)據(jù)按照一定的長度分割成許多小段數(shù)據(jù)，并在這些小段數(shù)據(jù)之前增加含有發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點地址的頭部字段。在傳送的過程中，每一個分組可以選擇不同的路徑進行傳送，到達目的節(jié)點再重新組裝數(shù)據(jù)。2.3.3分組交換2.3.3分組交換優(yōu)

點缺

點加速了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中的傳輸。因為分組是逐個傳輸，這種流水線式傳輸方式減少了傳輸時間。仍存