数据通信基本知识
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所有计算机之间之间通过计算机网络的通信都涉及由传输介质传输某种形式的数据编码信号。传输介质在计算机、计算机网络设备间起互连和通信作用，为数据信号提供从一个节点传送到另一个节点的物理通路。计算机与计算机网络中采用的传输介质可分为有线和无线传输介质两大类。
一、有线传输介质(Wired Transmission Media)
有线传输介质在数据传输中只作为传输介质，而非信号载体。计算机网络中流行使用的有线传输介质(Wired Transmission Media)为：铜线和玻璃纤维。
1. 铜线
铜线(Copper Wire)由于具有较低的电阻率、价廉和容易安装等优点因而成为最早用于计算机网络中的传输介质，它以介质中传输的电流作为数据信号的载体。为了尽可能减小铜线所传输信号之间的相互干涉(I nterference)，我们使用两种基本的铜线类型：双绞线和同轴电缆。
(1)双绞线
双绞线(Twisted Pair)是把两条互相绝缘的铜导线纽绞起来组成一条通信线路，它既可减小流过电流所辐射的能量，也可防止来自其他通信线路上信号的干涉。双绞线分屏蔽和无屏蔽两种，其形状结构如图1.1所示。双绞线的线路损耗较大，传输速率低，但价格便宜，容易安装，常用于对通信速率要求不高的网络连接中。
(2)同轴电缆
同轴电缆(Coaxial Cable)由一对同轴导线组成。同轴电缆频带宽，损耗小，具有比双绞线更强的抗干扰能力和更好的传输性能。按特性阻抗值不同，同轴电缆可分为基带(用于传输单路信号)和宽带(用于同时传输多路信号)两种。同轴电缆是目前LAN局域网与有线电视网中普遍采用的比较理想的传输介质。
2.玻璃纤维
目前，在计算机网络中十分流行使用易弯曲的石英玻璃纤维来作为传输介质，它以介质中传输的光波(光脉冲信号)作为信息载体，因此我们又将之称为光导纤维，简称光纤(Optical Fiber)或光缆(Optical Cable)。
光缆由能传导光波的石英玻璃纤维(纤芯)，外加包层（硅橡胶）和保护层构成。在光缆一头的发射器使用LED光发射二极管(Light Emitting Diode)或激光(Laser)来发射光脉冲，在光缆另一头的接收器使用光敏半导体管探测光脉冲。
模拟数据通信与数字数据通信
一、通信信道与信道容量(Communication Channel & Channel Capacity)
通信信道(Communication Channel)是数据传输的通路，在计算机网络中信道分为物理信道和逻辑信道。物理信道指用于传输数据信号的物理通路，它由传输介质与有关通信设备组成；逻辑信道指在物理信道的基础上，发送与接收数据信号的双方通过中间结点所实现的逻?quot;联系"，由此为传输数据信号形成的逻辑通路。逻辑信道可以是有连接的，也可以是无连接的。物理信道还可根据传输介质的不同而分为有线信道和无线信道，也可按传输数据类型的不同分为数字信道和模拟信道。信道容量(Channel Capacity)指信道传输信息的最大能力：对于数字信道一般用单位时间可以传输的最大二进制位(比特bit)数来表示，对于模拟信道则由信道的带宽表示。信道容量的大小还受信道质量和可使用时间的影响，当信道质量较差时，实际传输速率将降低。
二、模拟数据通信和数字数据通信 (Analog Data Communication & Digital Data Communication)
1.模拟数据与数字数据
我们一般将数据分为模拟数据和数字数据两大类。
模拟数据(Analog Data)是由传感器采集得到的连续变化的值，例如温度、压力，以及目前在电话、无线电和电视广播中的声音和图像。数字数据(Digital Data)则是模拟数据经量化后得到的离散的值，例如在计算机中用二进制代码表示的字符、图形、音频与视频数据。目前，ASCII美国信息交换标准码(Americ an Standard Code for Information Interchange)已为ISO国际标准化组织和CCITT国际电报电话咨询委员会所采纳，成为国际通用的信息交换标准代码，使用7位二进制数来表示一个英文字母、数字、标点或控制符号；图形、音频与视频数据则可分别采用多种编码格式。
2.模拟信号与数字信号
(1)模拟信号与数字信号
不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输：模拟数据一般采用模拟信号(Analog Signal)，例如用一系列连续变化的电磁波(如无线电与电视广播中的电磁波)，或电压信号(如电话传输中的音频电压信号)来表示；数字数据则采用数字信号(Digital Signal)，例如用一系列断续变化的电压脉冲(如我们可用恒定的正电压表示二进制数1，用恒定的负电压表示二进制数0)，或光脉冲来表示。当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时，电磁波本身既是信号载体，同时作为传输介质；而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时，它一般通过传统的模拟信号传输线路(例如电话网、有线电视网)来传输。当数字信号采用断续变化的电压或光脉冲来表示时，一般则需要用双绞线、电缆或光纤介质将通信双方连接起来，才能将信号从一个节点传到另一个节点。
(2)模拟信号与数字信号之间的相互转换
模拟信号和数字信号之间可以相互转换：模拟信号一般通过PCM脉码调制(Pulse Code Modulation)
方法量化为数字信号，即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制值，例如采用8位编码可将模拟信号量化为2^8=256个量级，实用中常采取24位或30位编码；数字信号一般通过对载波进行移相(Phase S hift)的方法转换为模拟信号。计算机、计算机局域网与城域网中均使用二进制数字信号，目前在计算机广域网中实际传送的则既有二进制数字信号，也有由数字信号转换而得的模拟信号。但是更具应用发展前景的是数字信号。
3.模拟数据通信与数字数据通信
(1)模拟数据通信
路来传输模拟数据或数字数据对应的模拟信号。例如目前我们广泛使用公用电话线路来传输语音或计算机数字数据对应的模拟信号，我们也可以使用公共有线电视网来传输视频和计算机数字数据对应的模拟信号；而微波与卫星通信传输的也可以是模拟数据或数字数据对应的模拟信号。
为了用模拟数据通信的方法实现模拟数据和数字数据的远距离传输，我们一般不直接传输模拟信号(包括由数字信号转换而来的模拟信号)，而是在发送方使用某一频率的电磁波作为载波(Carrier)，然后用模拟信号或数字信号对其进行调制(Modulation)，调制后的载波信号(为模拟信号)占有以该载波频率为中心的一段频谱，并能在适于该载波频率的介质上传输；而在接收方则通过解调制(Demodulation)还原叠加于载波上的模拟信号或数字信号。我们将可同时完成调制和解调的装置称为调制解调器(MODEM)。
(2)数字数据通信
数字数据通信(Digital Data Communication)指直接利用数字传输技术在数字设备之间传输数字数据，或模拟数据对应的数字信号。由于计算机使用二进制数字信号，因而计算机与其外部设备之间，以及计算机局域网、城域网大多直接采用数字数据通信。此外，目前北美采用的24路PCM脉码调制(速率为1. 544Mpbs)，以及欧洲和我国采用的30路PCM脉码调制(速率为2.048Mbps)电话系统均是数字数据通信系统。由于数字数据通信传送的是离散的数字信号，即逐位传送二进制数字代码，因此要求系统应能确知传输线
上正在传送的数位是0还是1。
(3)数字数据通信的优点
与模拟数据通信相比较，数字数据通信具有下列优点：
a. 来自声音、视频和其他数据源的各类数据均可统一为数字信号的形式，并通过数字通信系统传输
b. 以数据帧为单位传输数据，并通过检错编码和重发数据帧来发现与纠正通信错误，从而有效保证通信的可靠性
c. 在长距离数字通信中可通过中继器放大和整形来保证数字信号的完整及不累积噪音
d. 使用加密技术可有效增强通信的安全性
e. 数字技术比模拟技术发展更快，数字设备很容易通过集成电路来实现，并与计算机相结合，而由于超大规模集成电路技术的迅速发展，数字设备的体积与成本的下降速度大大超过模拟设备，性能/价格比高
f. 多路光纤技术的发展大大提高了数字通信的效率。
需要指出，鉴于传统公用电话网已在世界范围普及，目前家庭个人计算机用户大都通过电话线路与计算机网络相连；此外，随着卫星通信的发展，高容量、高宽带的多路复用传输也大大提高了模拟通信的传输效率。但是，如果在两台计算机的通信线路之间，只有部分电路采用数字通信，则数字通信的优点并不能充分地得到发挥。因此，为了提高通信效率，有条件的用户应安装数字数据通信专线，或直接接入局域网；此外，应大力发展陆上和海底的洲际光缆。近20年来，数字数据通信技术已开始发展并得到广泛应用。目前，数字通信已开始在长距离话音和数字数据领域逐渐替代传统的模拟通信。计算机网络技术的应用发展，则大大推动了数字通信技术的迅速发展。可以预言，数字数据通信最终将取代模拟数据通信。
数据通信的主要技术指标
在数字通信中，我们一般使用比特率和误码率来分别描述数据信号传输速率的大小和传输质量的好坏等；在模拟通信中，我们常使用带宽和波特率来描述通信信道传输能力和数据信号对载波的调制速率。 1.带宽
在模拟信道中，我们常用带宽表示信道传输信息的能力，带宽即传输信号的最高频率与最低频率之差。理论分析表明，模拟信道的带宽或信噪比越大，信道的极限传输速率也越高。这也是为什么我们总是努力提高通信信道带宽的原因。
2.比特率
在数字信道中，比特率是数字信号的传输速率，它用单位时间内传输的二进制代码的有效位(bit)数来表示，其单位为每秒比特数bit/s(bps)、每秒千比特数(Kbps)或每秒兆比特数(Mbps)来表示(此处K和M 分别为1000和1000000，而不是涉及计算机存储器容量时的1024和1048576)。
3.波特率
波特率指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示，其单位为波特(B aud)。波特率与比特率的关系为：比特率=波特率X单个调制状态对应的二进制位数。
显然，两相调制(单个调制状态对应1个二进制位)的比特率等于波特率；四相调制(单个调制状态对应2个二进制位)的比特率为波特率的两倍；八相调制(单个调制状态对应3个二进制位)的比特率为波特率的三倍；依次类推。
4.误码率
误码率指在数据传输中的错误率。在计算机网络中一般要求数字信号误码率低于10^(-6)。
数据传输方式(Data Transmission Mode)
一、基带信号与宽带信号以及它们的传输
1.基带信号与基带传输
基带信号(Baseband Signal)直接用两种不同的电压来表示数字信号1和0，因此我们将对应矩形电脉冲信号的固有频率称为"基带"，相应的信号称为基带信号。
基带传输(Baseband Transmission)指通过有线信道直接传输基带信号，一般用于传输距离较近的数字通信系统，如基带局域网系统。
2.宽带信号
宽带信号(Wideband Signal)用多组基带信号1和0分别调制不同频率的载波，并由这些分别占用不同频段的调制载波组成。
3.多路复用
为了充分利用通信干线的通信能力，人们广泛使用多路复用(Multiplex)技术，即让多路通信信道同时共用一条线路。多路复用可分为频分多路复用和时分多路复用。
·频分多路复用
当我们采用宽带信号时，由于同一线路上不同频率的各路信道互不干扰地同时传输各自的信号，我们称之为频分多路复用(Frequency -Division Multiplexing)。频分多路复用常用于宽带网络中。
·时分多路复用
当我们采用基带信号时，如让各路通信按时间顺序瞬时地分别占有线路的整个频带，并周期性地重复此过程，该线路就按时间分隔成了多个逻辑信道，我们称之为时分多路复用(Time Multiplexing)。其中，同步分时多路通信可以确定每个信道何时使用线路；反之则称为异步分时多路通信。时分多路复用常用于基带网络中。
二、并行与串行方式(Parallel & Serial Mode)
根据一次传输数位的多少可将基带传输分为并行(Parallel)方式和串行(Serial)方式，前者是通过一组传输线多位同时传输数字数据，后者是通过一对传输线逐位传输数字代码。通常，计算机内部以及计算机与并行打印机之间采用并行方式，而传输距离较远的数字通信系统多采用串行方式。
并行传输方式要求并行的各条线路同步，因此需要传输定时和控制信号，而并行的各路信号在经过转发与放大处理时，将引起不同的延迟与畸变，故较难实现并行同步。若采用更复杂的技术、设备与线路，其成本会显著上升。故在远距离数字通信中一般不使用并行方式。串行通信双方常以数据帧为单位传输信息，但由于串行方式只能逐位传输数据，因此，在发送方需要进行信号的并/串转换，而接收方则需要进行信号的串/并转换。
三、单工、半双工和全双工方式(Simplex, Half Duplex & Full Duplex)
根据通信双方的分工和信号传输方向可将通信分为三种方式：单工、半双工与全双工。在计算机网络中主要采用双工方式，其中：局域网采用半双工方式，城域网和广域网采用全双年方式。
1. 单工(Simplex)方式：通信双方设备中发送器与接收器分工明确，只能在由发送器向接收器的单一固定方向上传送数据。采用单工通信的典型发送设备如早期计算机的读卡器，典型的接收设备如打印机。
2. 半双工(Half Duplex)方式：通信双方设备既是发送器，也是接收器，两台设备可以相互传送数据，但某一时刻则只能向一个方向传送数据。例如，步话机是半双工设备，因为在一个时刻只能有一方说话。
3. 全双工(Full Duplex)方式：通信双方设备既是发送器，也是接收器，两台设备可以同时在两个方向上传送数据。例如，电话是全双工设备，因为双方可同时说话。
四、异步传输与同步传输(Asynchronous & Synchronous Transmission)
1.同步问题的重要性
在数字通信中，同步(Synchronous)是十分重要的。当发送器通过传输介质向接收器传输数据信息时，如每次发出一个字符(或一个数据帧)的数据信号，接收器必须识别出该字符(或该帧)数据信号的开始位和结束位，以便在适当的时刻正确地读取该字符(或该帧)数据信号的每一位信息，这就是接收器与发送器之间的基本同步问题。
当以数据帧传输数据信号时，为了保证传输信号的完整性和准确性，除了要求接收器应能识别每个字符(或数据帧)对应信号的起止，以保证在正确的时刻开始和结束读取信号，也即保持传输信号的完整性外；还要求使其时钟与发送器保持相同的频率，以保证单位时间读取的信号单元数相同，也即保证传输信号的准确性。
因此当以数据帧传输数据信号时，要求发送器应对所发送的信号采取以下两个措施：①在每帧数据对应信号的前面和后面分别添加有别于数据信号的开始信号和停止信号；②在每帧数据信号的前面添加时钟同步信号，以控制接收器的时钟同步。
2.异步传输与同步传输
异步传输与同步传输均存在上述基本同步问题：一般采用字符同步或帧同步信号来识别传输字符信号或数据帧信号的开始和结束。两者之间的主要区别在于发送器或接收器之一是否向对方发送时钟同步信号。异步传输(Asynchronous Transmission)以字符为单位传输数据，采用位形式的字符同步信号，发送器和接收器具有相互独立的时钟(频率相差不能太多)，并且两者中任一方都不向对方提供时钟同步信号。异步传输的发送器与接收器双方在数据可以传送之前不需要协调：发送器可以在任何时刻发送数据，而接收器必须随时都处于准备接收数据的状态。计算机主机与输入、输出设备之间一般采用异步传输方式，如键盘、典型的RS-232串口(用于计算机与调制解调器或ASCII码终端设备之间)：发送方可以在任何时刻发送一个字符(由一个开始位引导，然后连续发完该字符的各位，后跟一个位长以上的哑位)。
同步传输(Synchronous Transmission)以数据帧为单位传输数据，可采用字符形式或位组合形式的帧同步信号(后者的传输效率和可靠性高)，由发送器或接收器提供专用于同步的时钟信号。在短距离的高速传输中，该时钟信号可由专门的时钟线路传输；计算机网络采用同步传输方式时，常将时钟同步信号植入数据信号帧中，以实现接收器与发送器的时钟同步。
错误检测与修正(Error Check & Correct)
在数字数据通信中，由发送器发送的数据信号祯(Frame)在经由网络传到接收器后，由于多种原因可能导致错误位(bit errors)的出现，因此必须由接收器采取一定的措施探测出所有的错误位，并进而采取一定的措施予以修正。
一、错误检测的基本原理(Principle of Error Check)
发送器向所发送的数据信号祯添加错误检验码(Check Bits)，并取该错误检测码作为该被传输数据信号的函数；接收器根据该函数的定义进行同样的计算，然后将两个结果进行比较：如果结果相同，则认为无错误位；否则认为该数据祯存在有错误位。
一般说来，错误检测可能出现三种结果：
1. 在所传输的数据祯中未探测到，也不存在错误位
2. 所传输的数据祯中有一个或多个被探测到的错误位，但不存在未探测到的错误位
3. 被传输的数据祯中有一个或多个没有被探测到的错误位。
显然我们希望尽可能好地选择该检测函数，使检测结果可靠，即：所有的错误最好都能被检测出来；如检测出现无错结果，则应不再存在任何未被检测出来的错误。
实际采用的错误检测方法主要有两类：奇偶校验(Parity)和CRC循环冗余校验(Cyclic Redundancy C
heck)。
二、奇偶校验(Parity)
1.单向奇偶校验
单向奇偶校验(Row Parity)由于一次只采用单个校验位，因此又称为单个位奇偶校验(Single Bit Pa rity)。发送器在数据祯每个字符的信号位后添一个奇偶校验位，接收器对该奇偶校验位进行检查。典型的例子是面向ASCII码的数据信号祯的传输，由于ASCII码是七位码，因此用第八个位码作为奇偶校验位。单向奇偶校验又分为奇校验(Odd Parity)和偶校验(Even Parity)，发送器通过校验位对所传输信号值的校验方法如下：奇校验保证所传输每个字符的8个位中1的总数为奇数；偶校验则保证每个字符的8个位中1的总数为偶数。
显然，如果被传输字符的7个信号位中同时有奇数个(例如1、3、5、7)位出现错误，均可以被检测出来；但如果同时有偶数个(例如2、4、6)位出现错误，单向奇偶校验是检查不出来的。
一般在同步传输方式中常采用奇校验，而在异步传输方式中常采用偶校验。
2.双向奇偶校验
为了提高奇偶校验的检错能力，可采用双向奇偶校验(Row and Column Parity)，也可称为双向冗余校验(Vertical and Longitudinal Redundancy Checks)。
三、CRC循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check)
1.CRC循环冗余校验的基本原理
发送器和接收器约定选择同一个由n+1个位组成的二进制位列P作为校验列，发送器在数据祯的K个位信号后添加n个位(n < K)组成的FCS祯检验列(Frame Check Sequence)，以保证新组成的全部信号列值可以被预定的校验二进制位列P的值对二取模整除；接收器检验所接收到数据信号列值(含有数据信号祯和FCS祯检验列)是否能被校验列P对二取模整除，如果不能，则存在传输错误位。P被称为CRC循环冗余校验列，正确选择P可以提高CRC冗余校验的能力。(注：对二取模的四则运算指参与运算的两个二进制数各位之间凡涉及加减运算时均进行XOR异或运算，即：1 XOR 1=0，0 XOR 0=0，1 XOR 0=1)。可以证明，只要数据祯信号列M和校验列P是确定的，则可以唯一确定FCS祯检验列(也称为CRC冗余检验值)的各个位。
FCS帧检验列可由下列方法求得：在M后添加n个零后对二取模整除以P所得的余数。
例如：如要传输的M=7位列为1011101，选定的P校验二进制位列为10101(共有n+1=5位)，对应的F CS帧校验列即为用1011101 0000(共有M+n=7+4=11位)对二取模整除以10101后的余数0111(共有n=4位)。因此，发送方应发送的全部数据列为10111010111。接收方将收到的11位数据对二取模整除以P校验二进制位列10101，如余数非0，则认为有传输错误位。
2.CRC循环冗余校验标准多项式P(X)
为了表示方便，实用时发送器和接收器共同约定选择的校验二进制位列P常被表示为具有二进制系数(1或0)的CRC标准校验多项式P(X)。
(1)CRC循环冗余校验常用的标准多项式P(X)
常用的CRC循环冗余校验标准多项式如下：
CRC(16位) = X^16+X^15+X^2+1
CRC(CCITT) = X^16+X^12+X^5+1
CRC(32位) =X^32+X^26+X^23+X^16+X^12+X^11+X^10+X^8+X^7+X^5+X^4+X^2+X+1
以CRC(16位)多项式为例，其对应校验二进制位列为1 1000 0000 0000 0101。
注意：这儿列出的标准校验多项式P(X)都含有(X+1)的多项式因子；各多项式的系数均为二进制数，所涉及的四则运算仍遵循对二取模的运算规则。
(2)CRC循环冗余校验标准多项式P(X)的检错能力
CRC循环冗余校验具有比奇偶校验强得多的检错能力。可以证明：它可以检测出所有的单个位错、几
乎所有的双个位错、低于P(X)对应二进制校验列位数的所有连续位错、大于或等于P(X)对应二进制校验列位数的绝大多数连续位错。
但是，当传输中发生的错误多项式E(X)能被校验多项式P(X)对二取模整除时，它就不可能被P(X)探测出来，例如当E(X)=P(X)时。
四、错误修正(Error Correction)
对数据信号祯传输过程中的位错进行修正的方法主要有两种：
1. 由发送器提供错误修正码，然后由接收器自己修正错误
2. 在接收器发现接收到的错误祯中有位错误时，通知发送器重新发送数据信号祯。
前一种方法中的错误修正码需要发送器由被传送数据信号祯计算得到，然后添加到数据祯的后面，其长度几乎等于数据位数，导致效率降低50%，实际采用不多；一般采用后一种较为有效的重发送方法。
数据交换技术(Data Switching Technology)
在数据通信线路中，最简单的形式是在由某种传输介质直接连接的两台设备之间进行通信。但在长距离通信中，从源站发出的数据一般还需要经过网络中一个或多个用作交换设备的中间结点，由相应结点的交换设备把数据从一个结点传送到另一个结点，直至到达目的站。通常我们将交换网络中所有通信的发送方与接收方的主机均简称为站，而将通信交换设备简称为结点。这些结点以不规则的网状结构用传输线路互相连接起来，而每个站点都连接到某个结点上。
在交换网络中，站点之间需要通过有关结点之间的数据交换才能实现数据通信，基本的交换技术有两类：电路交换与存储转发，存储转发又可以分为报文交换和分组交换，分组交换则可分为面向连接的虚电路传输和无连接的数据报传输。目前，最具有发展前景的是高速分组交换技术。
一、电路交换(Circuit Switching)
电路交换(Circuit Switching)是在两个站点之间通过通信子网的结点建立一条专用的通信线路，这些结点通常是一台采用机电与电子技术的交换设备(例如程控交换机)。也就是说，在两个通信站点之间需要建立实际的物理连接，其典型实例是两台电话之间通过公共电话网络的互连实现通话。
电路交换实现数据通信需经过下列三个步骤：首先是建立连接，即建立端到端(站点到站点)的线路连接；其次是数据传送，所传输数据可以是数字数据(如远程终端到计算机)，也可以是模拟数据(如声音)；最后是拆除连接，通常在数据传送完毕后由两个站点之一终止连接。电路交换的优点是实时性好，但将电话采用的电路交换技术用于传送计算机或远程终端的数据时，会出现下列问题：①用于建立连接的呼叫时间大大长于数据传送时间(这是因为在建立连接的过程中，会涉及一系列硬件开关动作，时间延迟较长，如某段线路被其他站点占用或物理断路，将导致连接失败，并需重新呼叫)；②通信带宽不能充分利用，效率低(这是因为两个站点之间一旦建立起连接，就独自占用实际连通的通信线路，而计算机通信时真正用来传送数据的时间一般不到10%，甚至可低到1%)；③由于不同计算机和远程终端的传输速率不同，因此必须采取一些措施才能实现通信，如不直接连通终端和计算机，而设置数据缓存器等。
二、报文交换(Message Switching)
报文交换(Message Switching)是通过通信子网上的结点采用存储转发的方式来传输数据，它不需要在两个站点之间建立一条专用的通信线路。报文交换中传输数据的逻辑单元称为报文，其长度一般不受限制，可随数据不同而改变。一般它将接收报文站点的地址附加于报文一起发出，每个中间结点接收报文后暂存报文，然后根据其中的地址选择线路再把它传到下一个结点，直至到达目的站点。
实现报文交换的结点通常是一台计算机，它具有足够的存储容量来缓存所接收的报文。一个报文在每个结点的延迟时间等于接收报文的全部位码所需时间、等待时间，以及传到下一个结点的排队延迟时间之和。
报文交换的主要优点是线路利用率较高，多个报文可以分时共享结点间的同一条通道；此外，该系统很容易把一个报文送到多个目的站点。报文交换的主要缺点是报文传输延迟较长(特别是在发生传输错误后)，而且随报文长度变化，因而不能满足实时或交互式通信的要求，不能用于声音连接，也不适于远程终端与计算机之间的交互通信。
三、分组交换(Packet Switching)
分组交换(Packet Switching)的基本思想包括：数据分组、路由选择与存储转发。它类似于报文交换，但它限制每次所传输数据单位的长度(典型的最大长度为数千位)，对于超过规定长度的数据必须分成若干个等长的小单位，称为分组(Packets)。从通信站点的角度来看，每次只能发送其中一个分组。
各站点将要传送的大块数据信号分成若干等长而较小的数据分组，然后顺序发送；通信子网中的各个结点按照一定的算法建立路由表(各目标站点各自对应的下一个应发往的结点)，同时负责将收到的分组存储于缓存区中(而不使用速度较慢的外存储器)，再根据路由表确定各分组下一步应发向哪个结点，在线路空闲时再转发；依次类推，直到各分组传到目标站点。由于分组交换在各个通信路段上传送的分组不大，故只需很短的传输时间(通常仅为ms数量级)，传输延迟小，故非常适合远程终端与计算机之间的交互通信，也有利于多对时分复用通信线路；此外由于采取了错误检测措施，故可保证非常高的可靠性；而在线路误码率一定的情况下，小的分组还可减少重新传输出错分组的开销；与电路交换相比，分组交换带给用户的优点则是费用低。根据通信子网的不同内部机制，分组交换子网又可分为面向连接(Connect-Oriented)
和无连接(Connectless)两类。前者要求建立称为虚电路(Virtual Circuit)的连接，一对主机之间一旦建立虚电路，分组即可按虚电路号传输，而不必给出每个分组的显式目标站点地址，在传输过程中也无须为之单独寻址，虚电路在关闭连接时撤销。后者不建立连接，数据报(Datagram，即分组)带有目标站点地址，在传输过程中需要为之单独寻址。
分组交换的灵活性高，可以根据需要实现面向连接或无连接的通信，并能充分利用通信线路，因此现有的公共数据交换网都采用分组交换技术。LAN局域网也采用分组交换技术，但在局域网中，从源站到目的站只有一条单一的通信线路，因此，不需要公用数据网中的路由选择和交换功能。
四、高速分组交换技术(High Speed Packet Switching Technology)
由于网络的应用越来越广泛，人们对通信线路带宽的需求越来越高，现有的交换技术，已经不能满足日益增长的网络应用的要求，如交互式的会话对实时性要求很高，延迟要很小；高清晰度电视图像及多媒体实时数据的传送都要求高速宽带的通信网。
1.帧中继
帧中继(Frame Relay)是目前开始流行的一种高速分组技术。典型的帧中继通信系统以帧中继交换机作为结点组成高速帧中继网，再将各个计算机网络通过路由器与帧中继网络中的某一结点相连；与一般分组交换在每个结点均要对组成分组的各个数据帧进行检错等处理不同的是：帧中继交换结点在接收到一个帧时就转发该帧，并大大减少(并不完全取消)接收该帧过程中的检错步骤，从而将结点对帧的处理时间缩短一个数量级，因此称为高速分组交换。当某结点发现错误则立即中止该帧的传输，并由源站申请重发该帧。显然，只有当帧中继网络中的错误率非常低时，帧中继技术才是可行的。
帧中继的帧长是可变的，可按需要分配带宽，帧中继网络的传输速率可达64Kbps~45Mbps，适用于局域网、城域网和广域网。
2.ATM异步传输模式
最有发展前途的高速分组交换技术是ATM异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode)，它是建立在电路交换与分组交换基础上的一种新的交换技术，并由基于光纤网络的B-ISDN宽带综合业务数字网所采用：用户主机所在网络通过ATM交换结点再与光纤数字网络相连。
ATM异步传输模式的主要特点如下：
1). 模式中的分组称为信元(Cell)，其长度是固定的，由5个字节首部和48个字节的信息字组成，因
此在各结点可采用硬件对信元进行处理，而缩短信元处理时间
2). 交换设备可按网络最大速度设置，而不同类型的服务可复用在一起，各通信信道对应信元根据业务量的大小按先到先服务的原则占用各分时段，速率高的信源占用较多时段，因而可支持各种业务的不同速率
3). 保留电路交换以满足传输从语音到高清晰度电视图像等各种实时性很强的业务需要
利用光纤通信误码率低的优点将差错控制由数据链路层改到高层，而提高信元在网络中的传输速率。
1.FMC有多种含义。主要是指Fixed Mobile Convergence，固定网络与移动网络融合，基于固定和无线技术相结合的方式提供通信业务. 固定和移动融合的方式体现在业务、技术、网络、体制、服务、管理、组织结构等多个方面， 可以包括多种业务捆绑融合、终端融合、网络融合、业务融合等。多种业务捆绑融合是将固 话、宽带接入、移动业务等多种业务捆绑销售给客户，提供统一的业务定价、账单等，给用 户带来跨网络业务组合优惠与统一的营销服务；终端融合是运营商提供的固话、宽带接入、 移动融合业务可以在复合型终端上实现，这样只要客户持有这种复合型终端即可完成跨网络 的通信服务，例如蓝牙/GSM双模手机、Wi-Fi/GSM双模手机等；网络融合就是在提供多种方 式的接入服务的同时，核心网采用统一的网络，即具有统一IP承载和统一业务控制的分层 体系架构；业务融合是移动和固定现有或未来业务的渗透、组合与融合，可以在包括业务捆 绑全部特征的基础上为客户提供统一消息、统一等业务。 2. VRP（Virtual Reality Platform，简称VR-Platform或VRP）即虚拟现实平台，VRP是 一款由中视典数字科技独立开发的具有完全自主知识产权的直接面向三维美工的一款虚拟 现实软件。 3. 路由信息协议（RIP）是一种在网关与主机之间交换路由选择信息的标准。RIP 是一种部 网关协议。在国家性网络中如当前的因特网，拥有很多用于整个网络的路由选择协议。作为 形成网络的每一个自治系统，都有属于自己的路由选择技术，不同的 AS 系统，路由选择技 术也不同。
4. OSPF协议简介 OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先）[1]是一个部网关协议(Interior Gateway Protocol，简称IGP），用于在单一自治系统（autonomous system,AS）决策路由。与RIP相比，OSPF是链路状态路由协议，而RIP是距离矢量路由协议。OSPF的协议管理距离（AD）是110。IETF为了满足建造越来越大基于IP网络的需要，形成了一个工作组，专门用于开发开放式的、链路状态路由协议，以便用在大型、异构的I P网络中。新的路由协议已经取得一些成功的一系列私人的、和生产商相关的、最短路径优先（SPF ）路由协议为基础，在市场上广泛使用。包括OSPF在，所有的S P F路由协议基于一个数学算法—Dijkstra 算法。这个算法能使路由选择基于链路-状态，而不是距离向量。OSPF由IETF在20世纪80年代末期开发，OSPF是SPF类路由协议中的开放式版本。 5. （MPLS：Multi-Protocol Label Switching），多协议标签交换（MPLS）是一种用于快速数据包交换和路由的体系，它为网络数据流量提供了目标、路由、转发和交换等能力。更特殊的是，它具有管理各种不同形式通信流的机制。MPLS 独立于第二和第三层协议，诸如ATM 和IP。它提供了一种方式，将IP地址映射为简单的具有固定长度的标签，用于不同的包转发和包交换技术。它是现有路由和交换协议的接口，如IP、ATM、帧中继、资源预留协议（RSVP）、开放最短路径优先（OSPF）等等。 6. MPLS-VPN是指采用MPLS技术在骨干的宽带IP网络上构建企业IP专网，实现跨地域、安全、高速、可靠的数据、语音、图像多业务通信，并结合差别服务、流量工程等相关技术，将公众网可靠的性能、良好的扩展性、丰富的功能与专用网的安全、灵活、高效结合在一起，为用户提供高质量的服务。 VPN是在公用的通信基础平台上提供私有数据网络的技术，运营商一般通过隧道协议和采用安全机制来满足客户的私密性需求。VPN与传统的专有线/租用线路相比，费用低廉而且能较好地满足客户需求，所以一经推出马上受到了想自己组网又怕自己建网或者租借链路费用昂贵的客户的欢迎。近十年来，VPN从公司仅仅提供语音业务发展到了提供数据/语音混合，甚至多媒体业务，相应的技术也从基于DDN、帧中继(Frame Relay)、ATM发展到IP VPN，直至现在的MPLS VPN。VPN接入技术是多种多样的。从不同角度，VPN可以有多种划分：比如按商业用途分，有Intranet、Extranet和VPDN；按网络结构分，有星型网、网状网和多层网；按采用二层还是三层技术分，有基于二层技术的帧中继、ATM VPN和基于三层的IP VPN。
数据通讯基本概念 一、数据及计算机通信术语 ●数据(Data)：传递(携带)信息的实体。 ●信息(Information)：是数据的内容或解释。 ●信号(Signal)：数据的物理量编码(通常为电编码)，数据以信号的形式传播。 ●模拟信号与数字信号 ●基带(Base band)与宽带(Broad band) ●信道(Channel)：传送信息的线路(或通路) ●比特(bit)：信息量的单位。比特率为每秒传输的二进制位个数。 ●码元(Code Cell)：时间轴上的一个信号编码单元 ●同步脉冲：用于码元的同步定时，识别码元的开始。同步脉冲也可位于码元的中部，一个码元也可有多个同步脉冲相对应。（如图1所示） ●波特(Baud)：码元传输的速率单位。波特率为每秒传送的码元数(即信号传送速率)。 1 Baud = log2M (bit/s) 其中M是信号的编码级数。也可以写成:Rbit = Rbaud log2M 上式中：Rbit-比特率，Rbaud-波特率。 一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定的信息传输速率下，比特率往往大于波特率。换句话说，一个码元中可以传送多个比特。 例如，M=16，波特率为9600时，数据传输率为38.4kbit/s ●误码率：信道传输可靠性指标，是概率值 信息编码：将信息用二进制数表示的方法。 数据编码：将数据用物理量表示的方法。 例如：字符‘A’的ASCII编码(是信息编码的一种)为01000001 ●带宽:带宽是通信信道的宽度，是信道频率上界与下界之间之差，是介质传输能力的度量，在传统的通信工程中通常以赫兹（Hz）为单位计量。 在计算机网络中，一般使用每秒位数(b/s 或bps) 作为带宽的计量单位。主要单位：Kb/s，Mb/s，Gb/s，一个以太局域网理论上每秒可以传输1千万比特，它的带宽相应为10Mb/s。 ●时延
数据通信基本知识 -------------------------------------------------------------------------- 所有计算机之间之间通过计算机网络的通信都涉及由传输介质传输某种形式的数据编码信号。传输介质在计算机、计算机网络设备间起互连和通信作用，为数据信号提供从一个节点传送到另一个节点的物理通路。计算机与计算机网络中采用的传输介质可分为有线和无线传输介质两大类。 一、有线传输介质(Wired Transmission Media) 有线传输介质在数据传输中只作为传输介质，而非信号载体。计算机网络中流行使用的有线传输介质(Wired Transmission Media)为：铜线和玻璃纤维。 1. 铜线 铜线(Copper Wire)由于具有较低的电阻率、价廉和容易安装等优点因而成为最早用于计算机网络中的传输介质，它以介质中传输的电流作为数据信号的载体。为了尽可能减小铜线所传输信号之间的相互干涉(Interference)，我们使用两种基本的铜线类型：双绞线和同轴电缆。 (1)双绞线 双绞线(Twisted Pair)是把两条互相绝缘的铜导线纽绞起来组成一条通信线路，它既可减小流过电流所辐射的能量，也可防止来自其他通信线路上信号的干涉。双绞线分屏蔽和无屏蔽两种，其形状结构如图1.1所示。双绞线的线路损耗较大，传输速率低，但价格便宜，容易安装，常用于对通信速率要求不高的网络连接中。 (2)同轴电缆 同轴电缆(Coaxial Cable)由一对同轴导线组成。同轴电缆频带宽，损耗小，具有比双绞线更强的抗干扰能力和更好的传输性能。按特性阻抗值不同，同轴电缆可分为基带(用于传输单路信号)和宽带(用于同时传输多路信号)两种。同轴电缆是目前LAN局域网与有线电视网中普遍采用的比较理想的传输介质。 2.玻璃纤维 目前，在计算机网络中十分流行使用易弯曲的石英玻璃纤维来作为传输介质，它以介质中传输的光波(光脉冲信号)作为信息载体，因此我们又将之称为光导纤维，简称光纤(Optical Fiber)或光缆(Optical Cable)。 光缆由能传导光波的石英玻璃纤维(纤芯)，外加包层（硅橡胶）和保护层构成。在光缆一头的发射器使用LED光发射二极管(Light Emitting Diode)或激光(Laser)来发射光脉冲，在光缆另一头的接收器使用光敏半导体管探测光脉冲。 模拟数据通信与数字数据通信 一、通信信道与信道容量(Communication Channel & Channel Capacity) 通信信道(Communication Channel)是数据传输的通路，在计算机网络中信道分为物理信道和逻辑信道。物理信道指用于传输数据信号的物理通路，它由传输介质与有关通信设备组成；逻辑信道指在物理信道的基础上，发送与接收数据信号的双方通过中间结点所实现的逻?quot;联系"，由此为传输数据信号形成的逻辑通路。逻辑信道可以是有连接的，也可以是无连接的。物理信道还可根据传输介质的不同而分为有线信道和
计算机网络数据通信基本概念 数据通信的目的是传递信息。对于一个完整的数据通信系统，我们不仅需要对产生和发送信息的信源和接收信息的信宿（通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。）有一定的了解，还需要了解数据通信系统中信息、数据、信号、信道等一些基本概念。 1．信息 信息是人对客观物质的反映，既可以是对物质的形态、大小、结构、性能等部分或全部特性的描述，也可以是客观物质与外部事物的联系。信息有多种存在形式，如文字、声音、图像等。 2．数据 数据是对客观物质未经加工处理的原始素材，如图形符号、字母、数字等。数据是装载信息的实体，而信息是经过加工处理的数据。数据包括模拟数据和数字数据两种表现形式，其中模拟数据采用连续值，如声音的强度、光的强度都是连续变化；而数字数据采用离散值等。 3．信号 信号是指数据的电磁编码或电编码。它分为模拟信号和数字信号两种。模拟信号是连续变化的电磁波，数字信号则是一串电压脉冲序列。如图3-1所示。 数字信号波形模拟信号波形 图3-1 数字信号和模拟信号 4．信道 信道是信号传输的通道，由传输介质及相应的附属设备组成。信号只有通过信道传输，才能够从信源到达信宿。同一条传输介质上可以同时存在多条信号通道，即一条传输线路上可以有多个信道，实现数据传输。例如，一条光缆可以包含上千个电话信道，供几千人同时通话。 信道的性能决定了信号的传输质量和传输速率，而在数据通信系统中，影响信道性能的因素主要有以下几个： 信道带宽 信道带宽是指信道可传输的信号最高频率与最低频率之差，以Hz为单位。在通信系统中，不同的传输介质具有不同的带宽，并且只能够安全传输其带宽范围之内的信号。如图3-2所示，为不同传输介质的带宽对应关系。
第二章数据通信基础习题与答案 一、判断题 1.（√）计算机中的信息都是用数字形式来表示的。 2.（√）信道容量是指信道传输信息的最大能力，通常用信息速率来表示，单位时间内传送的比特数越多，表示信道容量越大。 3.（×）波特率是指信息传输的错误率，是数据通信系统在正常工作情况下，衡量传输可靠性的指标。 4.（×）在单信道总线型网络中，带宽=信道容量×传输效率。 5.（√）在共享信道型的局域网中，信号的传播延迟或时延的大小与采用哪种网络技术有很大关系。 6.（√）DTE是指用于处理用户数据的设备，是数据通信系统的信源和住宿。 7.（√）DCE是数据通信设备，是介于数据终端设备与传输介质之间的设备。 8.（×）Modem属于DTE。 9.（√）在单工通信的两个节点中，其中一端只能作为发送端发送数据不能接收数据，另一端只能接收数据不能发送数据。 10.（√）在半双工通信的双方可以交替地发送和接收信息，不能同时发送和接收，只需要一条传输线路即可。 11.（×）在全双工通信的双方可以同时进行信息的发送与接收，只需要一条传输线路即可。 12.（√）在局域网中，主要采用的是基带数据传输方式。 13．（√）信道带宽的单位是赫兹。 14．（×）数据通信系统主要技术指标中的信道容量＝吞吐量×传输效率。 15．（×）比特率和波特率是两个相同的概念。 16．（√）基带传输与宽带传输的主要区别在于数据传输速率不同。 17．（√）分组交换是以长度受到限制的报文分组为单位进行传输交换的。 18．（√）电路交换有建立连接、传输数据和拆除连接三个通信过程。 19．（√）分组交换比电路交换线路利用率高，但实时性差。 20．（√）ATM(即异步传输模式)是一种广域网主干线常采用的技术。 21．（√）数据传输率是指单位时间内信道内传输的信息量，即比特率。 22．（×）使用调制解调器进行网络数据传输称为基带传输。 23．（√）信元交换适宜于对带宽要求高和对服务质量要求高的应用。 24．（×）波特率是一种数字信号的传输速率。 25．（×）分组交换属于“存储一转发”交换方式，它是以报文为单位进行传输转换的。 26．（×）奇偶检验是一种复杂的检错方法，有很强的检错能力。 二、填空题 1.数据一般分（模拟）数据和（数字）数据两种类型。 2.在数字传输中，（码元）是构成信息编码的最小单位。 3.（吞吐量）是单位时间内整个网络能够处理的信息总量，单位是字节/秒或位/秒。 4.数据通信系统是由（ DTE ）、（ DCE ）和通信线路等组成。 5.根据数据信息在传输线上的传送方向，数据通信方式有（单工通信）、（半双工通信）和（全双工通信）三种。 6.数据传输方式有（基带传输）、（频带传输）和（宽带传输）三种。 7.数据交换技术有（电路交换）、（报文交换）、（分组交换）和（信元交换）四种。 8.一个完整的信元长度为（ 53 ）B，其中（ 5 ）B是信元头，（ 48 ）B为信元数据。
固定和移动融合的方式体现在业务、技术、网络、体制、服务、管理、组织结构等多个方面， 话、宽带接入、移动业务等多种业务捆绑销售给客户，提供统一的业务定价、账单等，给用户带来跨网络业务组合优惠与统一的营销服务；终端融合是运营商提供的固话、宽带接入、移动融合业务可以在复合型终端上实现，这样只要客户持有这种复合型终端即可完成跨网络 式的接入服务的同时，核心网采用统一的网络，即具有统一IP承载和统一业务控制的分层体系架构；业务融合是移动和固定现有或未来业务的渗透、组合与融合，可以在包括业务捆绑全部特征的基础上为客户提供统一消息、统一号码等业务。 3. 选择技术也不同。
4. OSPF协议简介 议管理距离（AD）是110。IETF为了满足建造越来越大基于IP网络的需要，形成了一个工作组，专门用于开发开放式的、链路状态路由协议，以便用在大型、异构的I P网络中。新的路由协议已经取得一些成功的一系列私人的、和生产商相关的、最短路径优先（SPF ）路由协议为基础，在市场上广泛使用。包括OSPF在内，所有的S P F路由协议基于一个数学算法—Dijkstra算法。这个算法能使路由选择基于链路-状态，而不是距离向量。OSPF由IETF在20世纪80年代末期开发，OSPF是SPF类路由协议中的开放式版本。 5.（MPLS：Multi-Protocol Label Switching），多协议标签交换（MPLS）是一种用于快速 殊的是，它具有管理各种不同形式通信流的机制。MPLS 独立于第二和第三层协议，诸如 6.MPLS-VPN是指采用MPLS技术在骨干的宽带IP网络上构建企业IP专网，实现跨地域、安全、高速、可靠的数据、语音、图像多业务通信，并结合差别服务、流量工程等相关技术，将公众网可靠的性能、良好的扩展性、丰富的功能与专用网的安全、灵活、高效结合在一起，为用户提供高质量的服务。 VPN是在公用的通信基础平台上提供私有数据网络的技术，运营商一般通过隧道协议 而且能较好地满足客户需求，所以一经推出马上受到了想自己组网又怕自己建网或者租借链 发展到IP VPN，直至现在的MPLS VPN。VPN接入技术是多种多样的。从不同角度，VPN 可以有多种划分：比如按商业用途分，有Intranet、Extranet和VPDN；按网络结构分，有
数据通信的基础知识概述
入设备通信。其本地管理接口（LMI）可大大简化帧中继网的配置和管理。 ⑤局域网（LAN）与广域网（WAN）的高速连接。 ⑥LAN与LAN的互联。 ⑦远程计算机辅助设计/制造文件的传送、图像查询以及图像监视、会议电视等 2．无线数据通信的应用 无线数据通信也称为移动数据通信。它的业务范围很广，也有广泛的应 前景。 （1）移动数据通信在业务上的应用。移动数据通信的业务，通常分为基本数据业务和专用数据业务两种：基本数据业务的应用有电子信箱、传真、信息广播、局域网（LAN）接入等。?专用业务的应用有个人移动数据通信、计算机辅助调度、车、船、舰队管理、ＧPS汽车卫星定位、远程数据接入等。 （2）移动数据通信在工业及其它领域的应用。 移动数据通信在这些领域的应用可分为固定式应用、移动式应用和个人应用三种类型。 ①固定式应用是指通过无线接入公用数据网的固定式应用系统及网 络。如边远山区的计算机入网、交警部门的交通监测与控制、收费停车场、加油站以及灾害的遥测和告警系统等。 ②移动式应用是指野外勘探、施工、设计部门及交通运输部门的运输 车、船队和快递公司为发布指示或记录实时事件，通过无线数据网络实现业务调度、远程数据访问、报告输入、通知联络、数据收集等均需采用移动式数据终端。移动数据终端在公安部门的刑警、巡警、交警也开始应用。 ③个人应用是指专业性很强的业务技术人员、公安外线侦察破案人员 等需要在外办公时，通过无线数据终端进行远程打印、传真、访问主机、数据库查询、查证。股票交易商也可以通过无线数据终端随时随地跟踪查询股票信息，即使度假也可以从远程参加股票交易。
数据通信基本知识 所有计算机之间之间通过计算机网络的通信都涉及由传输介质传输某种形式的数据编码信号。传输介质在计算机、计算机网络设备间起互连和通信作用，为数据信号提供从一个节点传送到另一个节点的物理通路。计算机与计算机网络中采用的传输介质可分为有线和无线传输介质两大类。 一、有线传输介质(Wired Transmission Media) 有线传输介质在数据传输中只作为传输介质，而非信号载体。计算机网络中流行使用的有线传输介质(Wired Transmission Media) 为：铜线和玻璃纤维。 1. 铜线 铜线(Copper Wire)由于具有较低的电阻率、价廉和容易安装等优点因而成为最早用于计算机网络中的传输介质，它以介质中传输的电流作为数据信号的载体。为了尽可能减小铜线所传输信号之间的相互干涉(Interference) ，我们使用两种基本的铜线类型：双绞线和同轴电缆。 (1) 双绞线 双绞线(Twisted Pair) 是把两条互相绝缘的铜导线纽绞起来组成一条通信线路，它既可减小流过电流所辐射的能量，也可防止来自其他通信线路上信号的干涉。双绞线分屏蔽和无屏蔽两种，其形状结构如图 1.1 所示。双绞线的线路损耗较大，传输速率低，但价格便宜，容易安装，常用于对通信速率要求不高的网络连接中。 (2) 同轴电缆 同轴电缆(Coaxial Cable) 由一对同轴导线组成。同轴电缆频带宽，损耗小，具有比双绞线更强的抗干扰能力和更好的传输性能。按特性阻抗值不同，同轴电缆可分为基带(用于传输单路信号)和宽带(用于同时传输多路信号)两种。同轴电缆是目前LAN局域网与有线电视网中普遍采用的比较理想的传输介质。 2. 玻璃纤维目前，在计算机网络中十分流行使用易弯曲的石英玻璃纤维来作为传输介质，它以介质中传输的光波(光脉冲信号)作为信息载体，因此我们又将之称为光导纤维， 简称光纤(Optical Fiber) 或光缆(Optical Cable) 。 光缆由能传导光波的石英玻璃纤维(纤芯)，外加包层(硅橡胶)和保护层构成。在光缆一头的发射器使用LED光发射二极管(Light Emitting Diode) 或激光(Laser)来发射光脉冲，在光缆另一头的接收器使用光敏半导体管探测光脉冲。 模拟数据通信与数字数据通信 一、通信信道与信道容量(Communication Channel & Channel Capacity) 通信信道(Communication Channel) 是数据传输的通路，在计算机网络中信道分为物理信道和逻辑信道。物理信道指用于传输数据信号的物理通路，它由传输介质与有关通信设备组成；逻辑信道指在物理信道的基础上，发送与接收数据信号的双方通过中间结点所实现的逻?quot; 联系"，由此为传输数据信号形成的逻辑通路。逻辑信道可以是有连接的，也可以是无连接的。物理信道还可根据传输介质的不同而分为有线信道和 无线信道，也可按传输数据类型的不同分为数字信道和模拟信道。信道容量(Channel
路由器及RIP协议 一、路由器基本原理及功能 路由器是连接不同网络的设备，实现在不同网络中转发数据单元。 1.路由表中包含了下列关键项： 目的地址（Destination）：用来标识IP包的目的地址或目的网络。 网络掩码（Mask）：与目的地址一起来标识目的主机或路由器所在的网段的地址。将目的地址和网络掩码“逻辑与”后可得到目的主机或路由器所在网段的地址 输出接口（Interface）：说明IP包将从该路由器哪个接口转发。 下一跳IP地址（Nexthop）：说明IP包所经由的下一个路由器的接口地址。路由优先级(Priority):也叫距离管理，决定了来自不同路由来源的路由信息的优先权 2.路由信息的来源(Protocol/Owner) 在路由表中有一个Protocol字段：指明了路由的来源，即路由是如何生成的。路由的来源主要有3 种： 链路层协议发现的路由（Direct）：开销小，配置简单，无需人工维护，只能发现本接口所属网段拓扑的路由。链路层一定要ＵＰ 手工配置的静态路由（Static）：静态路由是一种特殊的路由，它由管理员手工配置而成。通过静态路由的配置可建立一个互通的网络。静态路由无开销，配置简单，适合简单拓扑结构的网络。 动态路由协议发现的路由（RIP、OSPF等）：当网络拓扑结构十分复杂时，手工配置静态路由工作量大而且容易出现错误，这时就可用动态路由协议，让其自动发现和修改路由，无需人工维护，但动态路由协议开销大，配置复杂。 3.路由的花费（metric） 标识出了到达这条路由所指的目的地址的代价，通常路由的花费值会受到线路延迟、带宽、线路占有率、线路可信度、跳数、最大传输单元等因素的影响，不同的动态路由协议会选择其中的一种或几种因素来计算花费值（如RIP用跳数来计算花费值）。该花费值只在同一种路由协议内有比较意义，不同的路由协议之间的路由花费值没有可比性，也不存在换算关系。静态路由的花费值为0。 二、路由匹配原则 1.最长匹配原则－使用路由表中达到同一目的地的子网掩码最长的路由。 2.Cost/metric值越小的路由越优先？ 不同的路由协议发现的路由Cost没有比较意义 3.在Router A上被优选的路由，Router B上也一定优选？ 路由选优完全是“单机行为” 三、路由协议原理 1.静态路由 在组网结构比较简单的网络中，只需配置静态路由就可以使路由器正常工作。接口静态路由优先级是0，这意味着它是直接连接网络的路由。
华为HCDA认证笔记 第一章：网络互连基 1—1 课程介绍 一、网络工程师的证书体系： 思科：CCNA CCNP CCIE 华为：HCDA HCDP HDIE 网络工程师发展的方向： 1、RS—路由和交换 2、网络安全—防火墙VPN 3、ISP—运营商 4、无线 5、DC--数据中心 6、云计算，存储 二、本套视频的主要容： HCDA考试中的所有知识点，都会由浅入深的和大家讲，零基础的同学，绝对可以看得懂同时华为有自已的模拟器叫ENSP，因此我会做大量的实验，帮助大家在实际的项目中解决问题其次我讲的所有容，都是华为官方要求HCDA掌握的，绝对不会少，请大家 放心； 1、网络互联基础 2、路由和路由协议基础与实现（静态路由、RIP、OSPF） 3、以太网交换技术基础与实现（VLAN、STP） 4、广域网技术基础原理与实现（PPP、HDLC、FR） 5、网络安全基础（防火墙） 华为：政府、国有企业； 思科：外企； 1—2 数据通信基础 一、数据： 1、组成：字母和数字 2、如：图片，视频，文字等 二、数据通信： 1、数据交换的过程 2、传输介质来进行数据传输 3、传输介质：网线、无线、光纤等
三、数据通信系统组成 1、发送方 2、接收方 3、传输介质 4、约定—协议 5、数据包—报文 四、数据流的方向 1、单工—只会接收数据，不会发送数据—电视机、显示器 2、半双工—在发送数据的时候，不能接收数据—对讲机 3、全双工—在发送数据的时候，同时也能接收数据—手机1—3 网络和Internet简介 一、常见网络的拓扑结构 二、互联网的组成 局域网（LAN）--一所学校，一家公司 由无数个局域网组成互联网 三、局域网常用的设备和特点 HUB（集线器）、交换机、路由器 1、距离短 2、延迟小 3、传输速率高 4、传输是可靠的 五、广域网（Internet）的分类 1、ISDN—综合业务数字网 2、DDN—数据通信网 3、X.25分组交换网
本文由我0621贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 2008-03 Security Level: Internal 数据通信原理 无线案例培训部 https://www.doczj.com/doc/c211869382.html, HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential 前言 本课程主要介绍了数据通信原理的基础知识。旨在帮助您了解CDMA系统里所使用到的数通原理知识。 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 2 参考资料 ? TCP/IP协议族 (第二版) TCP IP协议详解 (卷1) HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 3 学习目标 通过本课程学习,您可以: ? 掌握TCP/IP协议栈结构 ? 掌握IP地址及子网划分原理 ? 掌握静态路由基本原理 ? 了解动态路由基本知识 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 4 第一章数通原理在CDMA系统中的应用第二章 TCP/IP协议基础第三章路由基础 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 5 数通原理在CDMA系统中的应用 数通原理在CDMA产品中的应用: BSC6680: PARC平台产品基于全IP设计 PDSN9660: CDMA分组域交换中心基于NE系列路由器设计 数通原理在传输系统中的应用: A接口 IP over E1/T1 IP over FE Abis接口 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 6 第一章数通原理在CDMA系统中的应用第二章 TCP/IP协议基础第三章路由基础 HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD. Huawei Confidential Page 7
1、语音信号数字化过程中，采用的是的量化方法是非均匀量化。 2、PCM30/32路系统中，每个码的时间间隔是488ns 。 3、PCM30/32路系统中，TS0用于传送帧同步信号，TS16用于传送话路信令。 4、PCM30/32路系统中，复帧的重复频率为500HZ，周期为2ms。 5、程控交换机的硬件可分为话路系统和中央控制系统两部分，整个交换机的控制软件都放在控制系统的存储器中。 6、一般二氧化硅光纤的零色散波长在1310nm左右，而损耗最小点在1550nm波长左右。 7、G.652光纤是零色散波长在1310nm的单模光纤。 8、光缆的基本结构由缆芯、加强元件和护套组成。 9、常用的光缆结构形式有层绞式光缆、束管式光缆、骨架式光缆和带状式光缆。 10、在网状网的拓扑结构中，N个节点完全互连需要N（N-1）/2 条传输线路。 11、在星型网的拓扑结构中，N个节点完全互连需要N-1 条传输线路。 12、ATM技术是电路交换技术和分组交换技术的结合。 13、根据98年发布的《自动交换电话（数字）网技术体制》，我国电话网分为三级。 14、根据新的电话网体制，我国长途电话网分为二级。 15、当电话网全网为三级时，两端局之间最大的串接电路段数为5段，串接交换中心最多为6个。 16、新体制中一级长途交换中心（DC1）为省（自治区、直辖市）长途交换中心，其职能主要是汇接所在省（自治区、直辖市）的省际长途来去话务和一级交换中心所在地的长途终端话务。 17、一级长途交换中心（DC1）之间以基干路由网状相连。 18、根据话务流量流向，二级长途交换中心（DC2）也可与非从属的一级长途交换中心DC1建立直达电路群。 19、一级长途交换中心DC1可以具有二级长途交换中心的职能。 20、本地网路由的选择顺序为：直达路由、迂回路由、最终路由。 21、数字本地网中，原则上端至端的最大串接电路数不超过3段。 22、根据CCITT的建议，国内有效号码的长度不超过12位，国际有效号码长度不超过15位。
一、填空题。 1、PPP协议包括（LCP ）、（NCP ）、（验证）。 2、PPPOE的发现阶段可分为四步，其实这个过程也是PPPOE四种数据报文的交换的一个过程，当完成这四步之后，用户主机与NAS双方就能获知（对方的MAC地址），并由NAS分配唯一的会话ID。 3、PPP协议由LCP和NCP组成，NCP支持多种协议封装，封装IP协议时使用的协议是（）。IPCP 4、STP三个要素是（根端口）、（根桥）、（指定端口）。交换机标识、端口标识、根路径开销 5、STP端口的五种状态是（）、（）、（）、（）、（）。 Disabled、Blocking、Listening、Learning、Forwarding 6、RIP使用（）技术来避免从一个接口收到的路由再发回去导致的路由环路，RIP 无穷大的路由度量值是（）。水平分割 16 二、判断题。 1、在PPP协议中，PPP验证成功后，将由AUTHENTICATE阶段转入ESTABLISH阶段。（）。F 2、在RADIUS协议采用C/S结构实现，若服务器端与客户端之间使用CHAP方式认证时，16字节的随即验证字是由客户端随机生成的。（）F 3、传统尾丢弃策略可能造成TCP全局同步、TCP饿死现象。（）T 4、PAP认证方式中，用户PC与NAS之间密码是明文传送，NAS与RADIUS之间密码是密文传送。（）T 5、生成树协议是一种用来避免网络中自环的协议。（）T 6、在一客户端再次申请IP地址时，总希望能获得原有的IP地址，此时该客户端仍然需要
发送DHCP-DISCOVER报文，来通知服务器端。（）F 7、SNMP是一个基于TCPIP网络的链路层协议，用于在网络管理站和被管理的设备之间交换网络管理信息。（）F 8、ACCESS端口接收一个二层数据帧，首先判断是否有VLAN标签，如果没有则打上端口的PVID并转发，如果有VLAN标签并且和PVID一致则转发VLAN,否则丢弃。（）F 9、OSPF协议是链路状态协议，每个路由器都会生成LSA并把LSA进行全网泛洪，所以不同的区域有相同的LSDB。（）F 10、STP协议中，较短的HELLI TIME可以降低生成树计算的消耗；较长的HELLO TIME可以在丢包率较高的时候，增强生成树的健状性。（）T 三、选择题（单选） 1、OSPF协议中，ABR的不同端口可能运行在不同的AREA中，其中一定有接口运行在（）当中。A A、AREA 0 B、AREA 1 C、AREA 10 D、AREA 100 2、路由转发时，以下原则最优先的是（）C A、COST值小 B、LOCAL-PREFERENCE 大 C、掩码长度最长 D、MED值小 3、OSPF协议中DR的作用范围是（）。C A.整个运行OSPF中的网络； B.一个area； C.一个网段； D.一个路由器； 4、在OSPF路由协议中，一个普通的路由器和BDR之间的关系是：（ ) B A.Neighbor B.Asjacency C.没有关系
华为数据通信认证考试大纲 ISSUE1.0 华为客户培训 2010年
目录 1认证考试介绍 (1) 1.1HCDA认证考试介绍 (1) 1.2HCDP认证考试介绍 (1) 2HCDA考试 (3) 2.1HCDA-HNTD考试 (3) 2.1.1考试内容 (3) 2.1.2知识点 (3) 2.1.3参考书籍 (4) 2.1.4推荐培训 (4) 3HCDP考试 (5) 3.1HCDP-BCRN 考试大纲 (5) 3.1.1考试内容 (5) 3.1.2知识点 (5) 3.1.3参考书籍 (6) 3.1.4推荐培训 (6) 3.2HCDP-BCAN 考试大纲 (6) 3.2.1考试内容 (6) 3.2.2知识点 (7) 3.2.3参考书籍 (7) 3.2.4推荐培训 (7) 3.3HCDP-BITN 考试大纲 (8) 3.3.1考试内容 (8) 3.3.2知识点 (8) 3.3.3参考书籍 (8) 3.3.4推荐培训 (9)
1 认证考试介绍 HCDE相1.1 HCDA认证考试介绍 HCDA（Huawei Certified Datacom Associate），华为认证数据通信工程师，通过HCDA认证的工程师具备以下技能： ●能够运用IP路由技术、交换技术、网络安全等基础知识对IP网络进行基本的操作和维护 ●能够运用华为路由器、交换机以及防火墙产品构建简单小型IP网络 ●能够遵循通信行业流程规范正确操作网络设备 HCDA包含以下一门考试，通过该考试的考生将获得华为公司签发的《华为认证数据通信工程师》证书。 1.2 HCDP认证考试介绍 HCDP（Huawei Certified Datacom Professional），华为认证数据通信资深工程师，通过HCDP认证的工程师具备以下技能： ●能够综合运用路由技术、交换技术、接入技术构建、维护和诊断大型IP网络 ●能够综合采用MPLS、Qos、HA等技术构建和维护IP承载网络 ●能够熟练运用华为路由器、交换机、接入服务器构建大型IP网络 HCDP认证包括以下三门考试，通过所有考试的考生将获得华为公司签发的《华为认证数据通信资深工程师》证书。
数据通信基础知识汇总 一、数据通信的构成原理、交换方式及适用范围 1.数据通信的构成原理 DTE是数据终端。数据终端有分组型终端（PT）和非分组型终端（NPT）两大类。分组型终端有计算机、数字传真机、智能用户电报终端（TeLetex）、用户分组装拆设备（PAD）、用户分组交换机、专用电话交换机（PABX）、可视图文接入设备（V AP）、局域网（LAN）等各种专用终端设备;非分组型终端有个人计算机终端、可视图文终端、用户电报终端等各种专用终端。 数据电路由传输信道和数据电路终端设备（DCE）组成，如果传输信道为模拟信道，DCE 通常就是调制解调器（MODEM），它的作用是进行模拟信号和数字信号的转换;如果传输信道为数字信道，DCE的作用是实现信号码型与电平的转换，以及线路接续控制等。传输信道除有模拟和数字的区分外，还有有线信道与无线信道、专用线路与交换网线路之分。交换网线路要通过呼叫过程建立连接，通信结束后再拆除;专线连接由于是固定连接就无需上述的呼叫建立与拆线过程。计算机系统中的通信控制器用于管理与数据终端相连接的所有通信线路。中央处理器用来处理由数据终端设备输入的数据。 2.数据通信的交换方式 通常数据通信有三种交换方式： （1）电路交换 电路交换是指两台计算机或终端在相互通信时，使用同一条实际的物理链路，通信中自始至终使用该链路进行信息传输，且不允许其它计算机或终端同时共亨该电路。 （2）报文交换 报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中（内存或外存），当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。这种存储_转发的方式可以提高中继线和电路的利用率。 （3）分组交换
数据通信基础培训教材 Corporation standardization office #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8
目录 第一部分通信基础知识 第一章概述 第二章传输基础知识 第三章交换基础知识 第四章分层通信体系结构 第二部分通信网络 第一章概述 第二章电话网 第三章 ISDN综合业务数字网 第四章 DDN网 第五章帧中继网 第六章 ATM 第七章接口和接入网 第八章信令网 第九章同步网 第十章管理网 第三部分计算机网络 第一章概述 第二章局域网 第三章TCP/IP协议族 第四章网络连接设备及网络软件
第五章交换式网络 第六章INTERNET 第四部分数据固定网网络拓朴图 第一节 ATM网网络拓朴图 第二节 VOIP网网络拓朴图 第三节 193长途网网络拓朴图 第四节广西165网网络拓朴图 第五部分各县组网结构 第一节各县组网结构和当前现状 第二节各县组网结构示意图 第三节专线故障处理流程 第四节数据业务故障处理表 第六部分数据专员工作职责及考核要求 第七部分设备维护常识及常见故障处理第一节县、镇级基本网络组网方式 第二节设备故障判断方法 第八部分数据网运行维护制度 第一节安全操作规程 第二节机房管理和安全保密规定 第三节障碍处理和障碍报告制度
第一部分通信基础知识 第一章概述 通信的目的是为了信息的传递。携带信息的信号可分为模拟信号（如话音）和数字信号（计算机输出的信号）。信息的传递由通信系统来完成。 1.1通信系统的组成 通信系统由硬件和软件组成。硬件包括终端、传输和交换三大部分。 终端：包括普通电话、移动电话、计算机、数据终端、可视电话、会议 电视终端等。 传输系统：信息传递的通道，一般叫信道。 交换系统：完成接入交换节点链路的汇集、转接和分配。 通信系统软件：为能更好完成信息的传递和转接交换所必须的一整套协 议、标准，包括网络结构、网内信令、协议和借口以及技术体制、接口 标准等。 区分交换和传输的概念，有助于我们对一些概念的理解。但随着通信的发展，它们之间的界限越来越不明显，很多新的标准已经把传输和 交换融合到一起。 注释 1.2通信系统的分类 按照系统所传输的信号来分类，则系统可分为模拟通信系统和数字通信系统。 模拟通信系统：用模拟信号传递消息的系统。 数字通信系统：用数字信号传递消息的系统。 由于光纤通信的普及和集成工艺的发展，数字通信系统具有抗干扰能力强，数字信号可再生，可综合各种业务，便于和计算机系统连接，易于集成等优点，所以逐渐取代了模拟通信系统。 1.3标准化组织
通信技术基础知识 电信网(telecommunication network)是构成多个用户相互通信的多个电信系统互连的通信体系，是人类实现远距离通信的重要基础设施，利用电缆、无线、光纤或者其它电磁系统，传送、发射和接收标识、文字、图像、声音或其它信号。电信网由终端设备、传输链路和交换设备三要素构成，运行时还应辅之以信令系统、通信协议以及相应的运行支撑系统。现在世界各国的通信体系正向数字化的电信网发展，将逐渐代替模拟通信的传输和交换，并且向智能化、综合化的方向发展，但是由于电信网具有全程全网互通的性质，已有的电信网不能同时更新，因此，电信网的发展是一个逐步的过程。 电信网按不同的分类体系可以划分如下: 按电信业务的种类分为:电话网、电报网、用户电报网、数据通信网，传真通信网、图像通信网、有线电视网等。 按服务区域范围分为:本地电信网、农村电信网、长途电信网、移动通信网、国际电信网等。 按传输媒介种类分为:架空明线网、电缆通信网、光缆通信网、卫星通信网、用户光纤网、低轨道卫星移动通信网等。 按交换方式分为:电路交换网、报文交换网、分组交换网、宽带交换网等。按结构形式分为:网状网、星形网、环形网、栅格网、总线网等。 按信息信号形式分为:模拟通信网、数字通信网、数字模拟混合网等。 按信息传递方式分为:同步转移模式(STM)的综合业务数字网(ISDN)和异地转移模式(ATM)的宽带综合业务数字网(B-ISDN)等。 什么是智能网? 智能网(Intelligentized Network)的思想起源于美国。20世纪80年代初，AT&T公司就采用集中数据库方式提供800号(被叫付费)业务和电话记帐卡业务，这是智能网的雏形。后来国际电联ITU-T (International Telecommunications Union)在1992年正式命名了智能网一词。智能网是在现有交换与传输的基础网络结构上，为快速、方便、经济地提供电信新业务(或称增值业务)而设置的一种附加网络结构。智能网提供新业务的突出优点是可以做到快速、经济和方便。由于智能网技术有标准模型约束，系统的实现可以独立于将要生成的新业务，且有标准通信协议支持产品的互联，从而为快速提供新业务创造了基础条件。 智能网是以计算机和数据库为核心的，从理论上说，智能网能提供的新业务是无限的。但是开办新业务要考虑实际需要和经济效益等因素。现在世界上已经提供的智能新业务有几十种。但各地提供的种类不同，例如我国目前分国际、全国、省内三大类，所提供的业务也不尽相同。在世界上已经提供的常用的智能新业务如下： 被叫集中付费业务：美国人把这种电话叫做“免费电话”，实际上只是打电话的人不付费，而由被叫用户付费。使用这种业务时，用户需先拨“800”，因此也叫“800业务”。 大众服务业务：用户拨通特定号码字头的电话号码，就能获得某种信息或可以进行咨询的服务。在美国，使用这种业务时用户先拨“900”，所以又叫“900号业务”。 可选记帐业务：简称“ABS业务”。它可以提供多种记费方式，如主叫付费、被叫付费、主叫被叫分摊付费、第三方付费或信用卡付费等多种形式的记帐方式。 专用虚拟网业务：用户可以按照自己的意愿，灵活地组建非永久性的专用网，称为“虚拟网”。 广域集中小交换机业务(WAC业务)：用户可以享受市内专用小交换机的一切功能，而不用设置专用小交换机。 通用号码业务：给有多个分号的企业分配一个通用的电话号码来受理业务。 智能网的主要组成部分有：业务交换点(SSP)，用来识别用户对智能网的呼叫；业务控制点(SCP)，完成对业务的控制，通常由大、中型计算机和大型数据库组成；业务管理系统(SMS)，是智能网中的操作、维护、管理及监视系统。 总之，整个电信网络正逐步向着智能化、宽带化、个人化的方向发展。随着智能网的发展，可以实现智能网的网间互通，智能网与互联网Internet的结合，智能网与宽带综合业务数字网B-ISDN的结合，明天的智能网将更加智能化。 第 1 页