专题二 数据通信基础（一）（讲义）-《计算机网络基础》（高教版第二版）高考备考讲练测（安徽省）

专题二 数据通信基础（一） [考纲要求] [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一． 数据通信的定义 数据通信是通信技术和计算机技术相结合的新型通信方式。根据传输媒体分为有线数据通信和无线数据通信。 二． 数据通信的目的 数据通信的目的就是彼此信息交换。数据是信息的载体，在传输信息之前，需要将信息转换成数据，再将数据转换成电磁信号，在不同计算机之间以信号的形式传递。 三．信息、数据和信号的概念 1 信息 信息是指人们对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识。信息不仅能够反映事物的特征、运动和行为，还能借助媒体传播和扩散。信息的载体可以是声音、文字、图形、图像等。 2 数据 数据是指把事件的某些属性规范化后的表现形式，可以被识别和描述。不仅指狭义上的数字，也是客观事物的属性、数量、位置及其相互关系的抽象表示。 在计算机通信领域中，数据是指所有能输入到计算机并被计算机程序处理的符号的总称，是用于输入电子计算机进行处理，具有一定意义的数字、字母、符号和模拟量等的通称。 3 信息和数据的关系 信息与数据既有联系，又有区别。数据是信息载体，而信息是数据的内涵，信息是加载于数据之上，对数据进行加工。 4 信号 信号是数据的具体物理表现，是信息或数据的一种电磁编码，具有确定的物理描述。 信息一般用数据表示，而表示信息的数据通常要转换为信号进行传递。 信号可以分为模拟信号与数字信号。 模拟信号是指时间上和数值上都是连续变化的信号。 数字信号是离散的信号，是由“0”和“1”两种信号组成的。 四．数据通信技术指标 数据通信主要技术指标有数据传输速率、误码率、信道容量三个技术指标。 1 数据传输速率 数据传输速率是指在传输线路上传输信息的速度，即每秒钟传输二进制 位的个数，又称为比特率，单位为比特/秒(bit/s,bps) 。数据传 输率用来衡量信道传输数据的快慢。 常用的数据传输速率单位有 Kbps 、Mbps 、 Gbps与 Tbps 等。 2 误码率 误码率是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标。 误码率是衡量数据传输的质量，反映数据传输的可靠性。千兆网络中可接受的最高限度误码率为1×10-10。 3 信道容量 在网络通信中，信道常分为光纤信道、微波信道和电缆信道。 信道容量代表每秒或每个信道符号能传送的最大信息量，单位是比特/秒(bit/s,bps )。 信道容量受信道的带宽限制，信道带宽越宽，一定时间内信道上传输的信息就越多 。 五．数据传输方式 数据传输方式是指数据在信道上传送数据采用的方式。 常用的数据传输方式： 1 按数据传输的顺序可以分为串行和并行传输； 串行传输是指在一条数据线上，数据按照先后顺序传送的方式。 并行传输是指数据在多条数据线上同时传输。 并行传输方式在数据传送速度和效率上比串行方式有优势，但串行传输方式不会出现线路干扰，抗干扰性强，传输速度和质量高，具有传输线少、适合长距离传输、能与电话网通信融合等特点，成为高速传输的最佳选择。 2 按数据传输的同步方式可分为异步和同步传输； 异步传输是以位为单位，一位接着一位进行传输。 在数据发送前，发送端发送一位起始位，用“1”表示起始位。当接收端接收到这一数值时，明白马上要接收字符数据。在字符数据发送结束后，发送端发送一位结束位， 用“0”表示。 异步传输数据格式为：起始位(占1位),数据位(占5～8位), 停止位(占1位)。 同步传输要求发送方与接收方的时钟统一，字符与字符之间的传输同步无间隔。 发送数据之前，先发送1个或2个字符的同步时 钟信号，确保接收双方的速率一致，再进行数据的发送。 异步传输与同步传输比较： ① 异步传输在发送数据和接收数据时，任意时间都可以发送、接收，但需要加入起始标识位。同步传输需要发送方、接收方的时钟脉冲相同，连续发送数据，数据量大。 ② 同步传输效率比异步传输高，但同步传输过程更为复杂，时钟的误差要求较高。 3 按数据传输的流向和时间关系可以分为单工、半双工和全双工数据传输。 单工数据传输是指在通信线路上，数据按照单一方向传输。通信双方为单向通信，例如电视和广播。 半双工数据传输是数据既可以在发送端发送或接收，也可以在接收端发送或接收，但是不能同时发送或接收数据。例如：对讲机。 全双工数据传输是在数据传输线传输数据时，双方可以在同一时间发送和接收数 据。例如：电话。 六．数据传输介质 传输介质是指在网络中传输信息的载体。常用的传输介质包括双绞线、同轴电缆、光缆等。 1 双绞线 根据干扰的屏蔽能力，可分为屏蔽双绞线与非屏蔽双绞线。 屏蔽双绞线外层由铝箔包裹着，具有良好的抗干扰功能且传输速率相对较高。 非屏蔽双绞线具有节省空间、成 本低、重量轻、易弯曲、易安装等特点。 非屏蔽双绞线按电气性能划分， 通常分为：三类、四类、五类、超五类等。其中超五类非屏蔽双绞线衰减小，串扰少，且具有更高的衰减串扰比和信噪比、更小的时延误差，性 能得到很大提高。 2 同轴电缆 同轴电缆是由两根同轴心、相互绝缘的圆柱形金属导体构成基本单元(同轴对),再由单个或多个同轴对组成的电缆。 同轴电缆从里到外共由四层组成： 内导体、塑料绝缘层、屏蔽层和绝缘保护套层。传输带宽达1 GHz, 最大传输距离达1000～2000 m。 3 光缆 光缆是由光导纤维(光纤)缆芯、包层、涂覆层和护套四部分组成的通信线缆。 按光在光纤中的传输模式，光纤可分单模光纤和多模光纤。 单模光纤只能传送一种模式的光，有效传输距离可达数十千米之远，适用于远程通信。 多模光纤容许不同模式的光在一根光纤上传输，在千兆网中，多模光纤最高可支持550m的传输距离，在百兆以太网中，多模光纤最高可支持2000m 的传输距离。 光缆主要适用于作为局域 网和广域网的主干网络介质。 七．数据交换方式 数据交换是指两个终端设备或多个终端设备，建立数据通信临时互联通路的过程。这种实现通信及建立交换线路的方式，称为数据交换方式。 数据交换方式有以下三种方式：电路交换、报文交换和分组交换。 1 电路交换 电路交换是两终端间进行通信时，由主叫终端发出呼叫，网内交换机在收发两终端间建立信息通道，直至通信结束为止。 电路交换包括电路建立、数据传输、电路拆除三个阶段。 2 报文交换 报文是指通信链路中一次要发送的数据。报文交换是把整个报文发送到链路中，在某个结点存储下来之后再发送到下一个结点。 优点： 不需要预先建立专用连接，灵活性较高。 可以实现不同速率、不同类型终端之间的通信，因为报文可以在中间节点进行缓冲和调整。 缺点： 报文经过中间节点时可能会产生较大的延迟，特别是当报文较大时。 对中间节点的存储容量要求较高，因为需要存储整个报文。 3 分组交换 在通信过程中，通信双方以分组为单位、使用“存储-转发”机制实现数 据交互的通信方式称为分组交换。 优点： 高效利用通信资源，分组可以动态地选择传输路径，提高了线路的利用率。 可靠性较高，当某个分组在传输过程中出现错误或丢失时，只需重传该分组，而不是整个报文。 可以实现不同类型数据的混合传输，适应多种通信需求。 缺点： 可能会出现分组失序的情况，需要在接收方进行重新排序。 分组头部带来了一定的额外开销。 [限时练习] 1.下列关于数据通信的说法，错误的是（ ） A. 数据通信是通信技术和计算机技术相结合的新型通信方式 B. 数据通信的目的是彼此信息交换 C. 数据通信技术指标主要有数据传输速率、误码率和信道容量 D. 数据通信的传输介质包括双绞线、同轴电缆和光纤 【答案】D 【解析】 选项D中，双绞线、同轴电缆和光纤确实是常用的传输介质，但并非唯一，还有微波、卫星等其他介质。因此，D选项错误。 2.下列关于信息、数据和信号的说法，正确的是（ ） A. 信息和数据是同一概念，可以互换使用 B. 数据是信息的载体，信息是数据的内涵 C. 信号是指数据的具体物理表现，是信息或数据的一种电磁编码 D. 数字信号是由“0”和“2”两种信号组成的 【答案】C 【解析】 选项A错误，信息是数据的内涵，数据是信息的载体，两者既有联系又有区别。选项B正确，符合信息与数据的关系。选项C正确，信号是数据的具体物理表现，用于传输信息。选项D错误，数字信号是由“0”和“1”两种信号组成的。 3.下列关于数据传输方式的说法，正确的是（ ） A. 串行传输速度慢，效率低，不适合长距离传输 B. 并行传输速度慢，效率低，但抗干扰性强。 C. 异步传输不需要发送方和接收方的时钟统一 D. 全双工数据传输双方不能在同一时间发送和接收数据 【答案】C 【解析】 选项A错误，串行传输具有抗干扰性强、传输线少、适合长距离传输等优点。选项B错误，并行传输速度快，效率高，但易受线路干扰。选项C正确，异步传输以位为单位传输，不需要时钟统一。选项D错误，全双工数据传输双方可以在同一时间发送和接收数据。 4.下列关于传输介质的说法，错误的是（ ） A. 双绞线可分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线 B. 同轴电缆的传输带宽可达1 GHz，最大传输距离可达1000～2000 m C. 光纤可分为单模光纤和多模光纤 D. 双绞线的传输速率高于光缆。 【答案】D 【解析】选项D错误，光缆的传输速率远高于双绞线。 5.下列关于数据交换方式的说法，正确的是（ ） A. 电路交换不需要建立专用连接 B. 报文交换的效率比电路交换高 C. 分组交换可能会出现分组失序的情况 D. 分组交换的传输效率低于电路交换 【答案】C 【解析】选项A错误，电路交换需要在通信双方之间建立专用连接。选项B错误，报文交换的效率低于电路交换。选项C正确，分组交换可能会出现分组失序的情况，需要在接收方进行重新排序。选项D错误，分组交换的传输效率高于电路交换。 6. 数据通信是指（ ）技术和（ ）技术相结合的新型通信方式。 【答案】通信，计算机 7. 数据是信息的（ ），信息是数据的（ ）。 【答案】载体，内涵 8. 常用的数据传输方式按传输顺序分为（ ）和（ ）传输。 【答案】串行，并行 9. 常见的数据传输方式按传输流向和时间关系分为（ ）、（ ）和（ ）传输。 【答案】单工，半双工，全双工 10.简述电路交换、报文交换和分组交换的区别。 【答案】电路交换需要预先建立专用连接，效率较高，但灵活性较差。 报文交换不需要预先建立专用连接，灵活性较高，但效率较低，对中间节点的存储容量要求较高。 分组交换不需要预先建立专用连接，灵活性较高，效率较高，可靠性较高，但可能会出现分组失序的情况。 11. 简述异步传输和同步传输的区别 【答案】异步传输在发送数据和接收数据时，任意时间都可以发送、接收，但需要加入起始标识位。同步传输需要发送方、接收方的时钟脉冲相同，连续发送数据，数据量大。 同步传输效率比异步传输高，但同步传输过程更为复杂，时钟的误差要求较高。 [归纳小结] 学科网（北京）股份有限公司 $$