2--ch2数据通信与网络基础-Z2-1

异步串行通信是指发送端和接受端在相同的波特率下不 需要严格地同步，允许有相对的时间时延，即收、发两 端的频率偏差在10％以内，就能保证正确实现通信。
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3、点对点连接和多点连接方式
数据通信按线路配置方式分，可分为点对点方式和多点 连接方式。
点对点连接方式是指两个通信终端之间采用专用的链路 连接，该信道为两个通信终端所专属。
调制解调器（Modem）是模拟信道最常见的DCE，它是调 制器和解调器的结合。
当数据信号在数字信道上传输时，DCE变为数据服务单元 （Data Service Unit，DSU）。
如果数据信号直接在电缆中传输（即基带传输），这时 DCE只需要实现数据信号的变换功能。
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3、中央计算机系统
中央计算机系统由通信控制器、主机及外围设备组成。具有处理从数 据终端设备输入的数据信息并将处理结果向相应的数据终端设备输出 的功能。
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2、同步和异步通信方式
串行通信时，发送端按位发送，接收端逐位接收，同时 还要对所传输的字符加以确认，所以收发双方要采取同 步措施，否则接收端将不能正确区分出所传输的字符， 失去通信的意义。
串行通信有两种最基本的通信方式：同步串行通信方式 和异步串行通信方式。
同步串行通信方式是指在相同的数据传送速率下，发送 端和接受端的通信频率保持严格同步。由于不需要使用 起始位和停止位，可以提高数据的传输速率，但发送器 和接受器的成本较高。
星型网络主要的缺点：
（1）可靠性较低，因为一旦中央控制器故障，整个网络通信 便会完全瘫痪。
（2）其中央控制器往往相当复杂。尤其对于一个大型系统而 言，该缺点尤其突出。
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2.2.3 总线拓扑
总线型网络是利用总线作为所有节点的共同信道， 其传输信息的方向为双向，当要新增节点时，只要 将节点接到最近的总线上即可，如图2-4所示。
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工作站
工作站
中央控制器
工作站
工作站
工作站
图2-3 星型拓扑结构示意图
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星型网络主要的优点：
（1）结构简单，容易实现； （2）扩展性好，移动方便：增加新的节点时，只需要从集线
器或交换机等集中设备处新增一条连接线即可。同时，在一 个节点出现故障后，也可很方便的移除故障节点，易于维护； （3）保密安全性较高。
环型网络中的每个节点有类似于中继器的功能，可将 接收到的信息恢复其原有的强度后，再往下一节点传 送，因此，信息在传送过程中，不会有衰减的现象。
环型网络应用的例子有：IEEE802.5的令牌环及光纤 环网。
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工作站
工作站
服务器
工作站
图2-2 环型拓扑结构示意图
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环型网络的优点：
（1）结构简单，传输延迟确定；
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2.2.2 星型拓扑
星型网络将所有的工作站节点均连接至中央控制器 （一般为服务器加上集线器HUB、交换机、路由器 等），各节点呈星型分布，每个节点都通过单独的 通信线路与中心节点相连。
整个网络由中央控制器来管理控制，任何一对节点 之间的通信必须通过中央控制器的交换才能实现。
星型网络应用的例子有：PBX、IEEE 802.3以太网 局域网。这类网络多采用双绞线作为传输介质。
(DTE) 数据终端设备
数据
输入/ 输出
传 输 控 制
设备
器
接 口
（DCE）
数据 电路 终结 设备
传输信道
接
(DTE)
口 中央计算机系统 （DCE）
数据 电路 终结
设备
通
信 控 制
主 机
器
数据电路 数据链路
图2-1 数据通信系统的基本构成示意图
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1、数据终端设备
数据终端设备（Data Terminal Equipment，DTE）由数据 输入（产生数据的数据源）/输出设备（接收数据的数据宿） 和传输控制器组成。
树型拓扑结构如图2-5所示。
（4）数据通信总是与远程信息处理相联系的，信息处理包括科 学计算、过程控制，由于信息处理内容与处理的方式不同， 对数据通信的要求也有差别。因而在实现数据通信时涉及的 因素也比较复杂。
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2.1.5 数据通信网的功能和分类
数据通信网是由分布在各处的数据终端、数据传输 设备、数字交换设备和数字通信线路构成的系统。
（2）传输方向为单一方向，简化了信号传输路径， 这样在高负载时，还可维持高速度和宽频带的传输 效率。
环型网络的缺点：
（1）只要任一节点故障，整个网络就会瘫痪。针对 这一缺点，在某些应用场所，可增加备用环路来提 高系统的可靠性；
（2）如果要新添加或移动节点，都需要首先停止整 个网络的工作，将网络切断，然后插入新的节点或 移动节点，这样会增加架设成本。
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2.1.4 数据通信的特点
（1）从通信对象来看，数据通信主要是“人（通过终端）—机 （计算机)”通信与“机—机”通信，但也包括“人（通过智 能终端）—人”通信。
（2）从通信内容来看，数据通信传输的信息内容则是以二进制 形式表示的具有一定含义的字母、数字和符号。
（3）从通信可靠性来看，由于数据通信中至少有一方是机器， 因此对于数据传输的可靠性要求更高，一般需要采用差错控 制技术，以保证信息传输质量。
全双工方式允许数据同时进行双向传送。
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5、性能指标
数据通信中，比特率是衡量数据传送速度的快慢 的重要指标和参数。
比特率是指每秒内传送信息量，以bit/s（位/秒） 为单位。
误码率是衡量数据传输质量的重要指标，误码率 是指数据经传输后发生错误的码元数与总的传输 码元数之比。
误ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ率与通信过程中的线路质量、干扰、波特率 等因素有关。
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2、数据电路
数据电路由传输信道（传输数据）及其两端的数据电路终接 设备（Data Circuit-Terminating Equipment，DCE）组成。
数据电路位于DTE与计算机系统之间，它的作用是为数据通 信提供数字传输信道。
在数据电路两端收发的是二进制“1”或“0”的数字数据信 号。数据传输电路要保证将DTE的数据信号送到计算机系统 以及由计算机系统送回DTE。
一般来说，只有在建立起数据链路之后，通信双方 才能真正有效地进行数据通信。
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2.1.3 数据通信的分类和指标
1、并行和串行 并行通信采用多根数据线，代表数据的字符的所有比特 在各自单独的信道上同时传输，即在每个时钟脉冲下同 时发送多个数据位。 串行通信采用一根数据线，代表数据的字符的比特在单 个通信信道上以每次一个比特的方式顺序传输，即每个 时钟脉冲下只发送一个数据位。 通常情况下，并行通信用于距离较近的情况，而串行通 信用于距离较远的情况。 一般而言，并行通信的传输速度较快，而串行通信在硬 件上的经济性和实用性更好，是计算机通信采用的主要 形式。
多点连接是两个以上的通信终端共享一条通信链路，信 道为各通信终端所共享。
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4、单工、半双工和全双工数据传送方式
数据通信按消息传输方向与时间的关系，可分为单工、 半双工和全双工方式。
单工方式只允许数据按照固定的方向（单方向）传送。 半双工方式允许数据分时地在两个方向传送，但不能同
时双向传送。
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传输信道包括通信线路和通信设备。 通信线路一般采用电缆、光缆、微波线路等； 通信设备可分为模拟通信设备和数字通信设备，从
而使传输信道分为模拟传输信道和数字传输信道。
另外，传输信道中还包括通过交换网的连接或是专 用线路的固定连接。
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DCE是DTE与传输信道的接口设备。发送方的DCE有两项 功能（接收方的DCE则实现与发送方相反的功能）：
通常而言，数据通信是计算机与通信相结合而产生的一 种通信方式和通信业务。数据通信是一种把计算机技术 和通信技术结合起来的新型通信方式。
数据通信包括数据的传输和数据传输前后的处理（例如 数据的集中、交换和控制等）。
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2.1.2 数据通信系统的构成
数据通信系统是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计 算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。
按网络拓扑结构分，可划分为总线型、环型、星型、 混合型（树型、网状）。
按网络体系结构分，可划分为TCP/IP、ISO/OSI、 DECnet、IPX、SNA、X.25等。
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2.2 数据通信网的网络拓扑
2.2.1 环型拓扑 环型网络将所有的节点连接形成一个闭合环路，任一 节点送出的信号沿环单向传输，当网络上的节点收到 信号后，会对其做判断，若本身即是目的地节点，则 接收此信号；若不是，则继续将信号往下一个节点传 送。
① 将来自DTE的数据信号进行变换，使之消除原数据信 号内的直流分量，使信号功率谱与信道频带相适应，并 采取措施消除数据信号序列中长串“1”或长串“0”码， 因为数据信号序列中的长串“1”和长串“0”码不利于提 取定时信号而可能导致收发双方的失步；
② 当传输信道为模拟信道时，使来自DTE的基带数据信 号调制为载频信号，实现频谱搬移。
通信控制器是数据电路和计算机系统的接口，控制与远程数据终端设 备连接的全部通信信道，接收远端DTE发来的数据信号，并向远端DTE 发送数据信号。通信控制器的主要功能：
① 对远程DTE一侧来说，是差错控制、终端的接续控制、确认控制、传输顺 序控制和切断等控制；
② 对计算机系统一侧来说，其功能是将线路上传来的串行比特信号变成并 行比特信号，或将计算机输出的并行比特信号变成串行比特信号。
通信的内容为二进制编码的字母、数字、符号以及 数字化的声音和图像等信息。
数据通信网和计算机相结合而组成计算机网络，网 络上每个用户可以通过与网络相连的计算机和网络 中的其它任何用户进行数字通信。
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数据通信网功能
1、数据传输 数据传输即提供网络用户之间、各终端之间及用户与终