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1、软考软考(网络管理员网络管理员) 数数据通信基础据通信基础目录2.1 数据通信的概念数据通信的概念2.2 通信系统模型通信系统模型2.3 数据通信系统的主要构成数据通信系统的主要构成2.4 数据通信方式数据通信方式2.5 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号2.6 数据信息编码数据信息编码2.7 交换技术交换技术2.8 通信错误检测与纠错通信错误检测与纠错2.1 数据通信的概念数据通信的概念广义地讲，不管用任何方法、通过任何媒体将信息从一地传送到另一地的过程，均可称为通信。2.2 通信系统模型通信系统模型数据数据(Data)是一种承载信息的实体，它涉及到事物的具体形式。是一种承载信息的实体，它
2、涉及到事物的具体形式。信息信息(Information)是对数据的解释，是该数据的内容和含义。是对数据的解释，是该数据的内容和含义。信号信号(Signal)是数据的电磁或电子编码，是数据的表示形式。是数据的电磁或电子编码，是数据的表示形式。关系：通信的根本目的是传输信息，而信息往往以具体的数据形关系：通信的根本目的是传输信息，而信息往往以具体的数据形式来表现，数据通过媒体传送时又必须转换为一定形式的信号，式来表现，数据通过媒体传送时又必须转换为一定形式的信号，因此，通信归根结底是在一定的传输媒体上传送电信号，从而实因此，通信归根结底是在一定的传输媒体上传送电信号，从而实现传送数据，交换信息的目
3、的。现传送数据，交换信息的目的。2.3 数据通信系统的主要构成数据通信系统的主要构成有线的通信信道：同轴电缆、双绞线、光纤等。无线的通有线的通信信道：同轴电缆、双绞线、光纤等。无线的通信信道：微波、无线电、红外线和激光等。信信道：微波、无线电、红外线和激光等。中继器：防止远距离传输时的信息衰减。中继器：防止远距离传输时的信息衰减。交换机：在公共传输系统上实现暂时连接并传输数据的设交换机：在公共传输系统上实现暂时连接并传输数据的设备。备。双绞线内导体芯线内导体芯线绝缘绝缘箔屏蔽箔屏蔽铜屏蔽铜屏蔽外套外套-典型连接距离典型连接距离100m（LAN）-RJ45插座、插头插座、插头-优缺点：优缺点：
4、成本低成本低 密度高、节省空间密度高、节省空间 安装容易（综合布线系统）安装容易（综合布线系统） 平衡传输（高速率）平衡传输（高速率） 抗干扰性一般抗干扰性一般 连接距离较短连接距离较短同轴电缆l基带同轴电缆基带同轴电缆 一条电缆只用于一个信道，50，用于数字传输l宽带同轴电缆宽带同轴电缆 一条电缆同时传输不同频率的多路模拟信号，75 ，用于模拟传输，300450MHz，100km，需要放大器铜芯铜芯绝缘层绝缘层外导体外导体屏蔽层屏蔽层光缆玻璃封套玻璃封套塑料外套塑料外套玻璃内芯玻璃内芯单芯光缆单芯光缆单芯光缆单芯光缆多芯光缆多芯光缆多芯光缆多芯光缆玻璃内芯玻璃内芯塑料外套塑料外套玻璃封套玻璃
5、封套外壳外壳单工通信单工通信方式就是数据信号只能从信道的一端单方向地传送到另一端；一端固定为发送方，一端固定为接受方。 2.4 数据通信方式数据通信方式 2.4 半双工通信半双工通信半双工通信方式就是数据可从信道的一端到另一端，也可反方向来传输，但是不能在两个方向上同时传输。 2.4 数据通信方式数据通信方式全双工通信全双工通信方式就是数据信号可以从信道的一端传到另一端同时可反方向来传输，也就是支持数据信号在两个方向上同时进行传输。 2.4 数据通信方式数据通信方式2.5 模拟信号和数字信号调制解调器2.6 数据信息编码普通二进制编码用高电平表示0,低电平表示1曼彻斯特编码方法在编码时把每个比
6、特持续的时间分为均等的两半：比特“0”的前半时间电平为高，而后一半时间电平为低，比特“1”的前半时间电平为低，而后一半时间电平为高。差分曼彻斯特编码是对基本曼彻斯特编码改进而来，在比特持续时间的开始处有电平的跳变来表示“0”，无跳变来表示“1”。0 01 10 00 01 11 10 00 00 01 11 1 时钟时钟时钟时钟NRZNRZManchesterManchester差分差分差分差分ManchesterManchester三种数字编码的波形图三种数字编码的波形图2.7 计算机网络中数据的交换方式电路交换报文交换报文分组交换电路交换的特点电路交换必定是面向连接的。 电路交换的三个阶段
7、：建立连接通信释放连接电路交换举例A 和 B 通话经过四个交换机通话在 A 到 B 的连接上进行(交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA电路交换举例C 和 D 通话只经过一个本地交换机通话在 C 到 D 的连接上进行(交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA电路交换传送计算机数据效率低计算机数据具有突发性。这导致通信线路的利用率很低。报文分组交换的原理（一）在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。 1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长不便于传输数 据数 据数 据报文分组交换的原理（二）
8、每一个数据段前面添加上首部构成分组。首部首部首部分组 1分组 2分组 3请注意：现在左边是“前面”分组交换的原理（三）分组交换网以“分组”作为数据传输单元。依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。数 据首部分组 1数 据首部分组 2数 据首部分组 3分组首部的重要性每一个分组的首部都含有地址等控制信息。分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。分组交换的原理（四）接收端收到分组后剥去首部还原成报文。数 据首部分组 1数 据首部分组 2数 据首部分组 3收到的数据数 据数 据数 据分组交换的原理
9、（五）最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。报文1101000110101010110101011100010011010010分组交换网的示意图H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组H2 向 H6 发送分组注意分组路径的变化！结点交换机主机注意分组的存储转发过程H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组结点交换机主机在结点交换机 A 暂存查找转发表找到转发的端口在结点交换机 C 暂存查找转发表找到转发的端口在结点交换机 E 暂存查找转发表找到转发的端口最后到达目的主
10、机 H5分组交换的优点高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。 灵活 以分组为传送单位和查找路由。迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组；充分使用链路的带宽。可靠 完善的网络协议；自适应的路由选择协议使网络有很好的生存性。 分组交换带来的问题分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。 分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。 三种交换的比较 P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报文报文报文A B C D A B C DA B C D报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文P2P1连接释放电路交换与分组交换结合举例-IP电话狭义的 IP
11、电话就是指在 IP 网络上打电话。广义的 IP 电话则不仅仅是电话通信，而且还可以是在IP网络上进行交互式多媒体实时通信（包括话音、视像等），甚至还包括即时通知 IM (Instant Messaging)。 2.8 通信错误检测与纠错奇偶校验码 垂直水平奇偶校验码CRC(循环冗余校验码):能发现99.99% 下面我们用奇校验进行说明 ASCII码为7位编码，存储和传输时用一个字节表示，最高位可用于校验位。则字符A和C的编码分别为： 1000001 11000001 1000011 01000011 可以发现，传送过程中任何一位码元（包括校验码元）出错，码组中“1”的个数都会变为偶数，就可发现传输出错。但出现偶数个错误时，码组中“1”的个数仍为奇数，无法发现错误。偶校验原理相同，只是在附加校验码时，使码组中“1”的个数为偶数。奇偶校验实现方法简单，但只能发现奇数个错误，不能发现偶数个错误，检错能力较低。 2.8 通信错误检测与纠错垂直水平奇偶校验码习题1、简述数据、信息、信号的关系2、简述调制解调器（Modem）的工作原理3、完成下列的垂直水平奇偶校验(都采用偶校验)4、完成下列CRC校验,其中,信息位为：100110100 生成多项式为：G(x)=x3+x2+1
