1.1 數(shù)據(jù)通信概述

隨著社會(huì)的進(jìn)步，傳統(tǒng)的電話、電報(bào)通信方式已不能滿足大信息量的需要，以數(shù)據(jù)作為信息載體的通信手段已成為人們的迫切要求。計(jì)算機(jī)出現(xiàn)以后，為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的資源共享，計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了數(shù)據(jù)通信，所以說(shuō)數(shù)據(jù)通信是為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間或終端與計(jì)算機(jī)之間信息交互而產(chǎn)生的一種通信技術(shù)，是計(jì)算機(jī)與通信相結(jié)合的產(chǎn)物。

1.1.1 數(shù)據(jù)通信的基本概念

數(shù)據(jù)是信息的表示形式，是信息的物理表現(xiàn)。所有信息都要用某種形式的數(shù)據(jù)表示和傳播。例如，“汽車”可以使用文字、聲音、圖畫(huà)等數(shù)據(jù)形式表示。信息是數(shù)據(jù)表示的含義，是數(shù)據(jù)的邏輯抽象。信息不會(huì)因數(shù)據(jù)的表示形式不同而改變。但在一般情況下并不嚴(yán)格地區(qū)分信息與數(shù)據(jù)，比如把數(shù)據(jù)幀也叫信息幀，傳遞數(shù)據(jù)也叫傳遞信息。

數(shù)據(jù)通信主要研究二進(jìn)制編碼信息的通信過(guò)程。無(wú)論信息采用什么數(shù)據(jù)形式表示，在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中都必須轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制編碼。例如，轎車可以使用“轎車”、“Car”等文字或轎車圖片表示。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中傳遞這個(gè)信息時(shí)，文字和圖片對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)都是不可識(shí)別的形狀，此時(shí)必須對(duì)圖形或文字進(jìn)行二進(jìn)制編碼。例如，文字“Car”可以使用“01000011 01100001 01110010”的ASCII編碼表示。

數(shù)據(jù)通信中傳遞的是二進(jìn)制編碼數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通信不能理解成是傳遞數(shù)字的通信。例如，需要傳遞數(shù)字“123”，在數(shù)據(jù)通信中不能直接傳送這個(gè)數(shù)字，可以使用“00110001 00110010 00110011”ASCII 編碼表示，也可以使用二進(jìn)制數(shù)“1111011”表示。當(dāng)然，具體采用哪種形式取決于通信雙方約定的協(xié)議。數(shù)據(jù)通信可以傳遞數(shù)字，也可以傳遞表示信息的任何數(shù)據(jù)，包括文字、圖像、數(shù)字和聲音。

數(shù)據(jù)通信的嚴(yán)格定義是依照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個(gè)功能單元之間傳遞數(shù)據(jù)信息。它可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與終端或終端與終端之間的數(shù)據(jù)信息傳遞。

數(shù)據(jù)通信包括的內(nèi)容有數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)傳輸前后的數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)傳輸指的是通過(guò)某種方式建立一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸通道傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)，它是數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)；數(shù)據(jù)處理是為了使數(shù)據(jù)更有效、可靠地傳輸，包括數(shù)據(jù)集中、數(shù)據(jù)交換、差錯(cuò)控制和傳輸規(guī)程等。

1.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是指通過(guò)數(shù)據(jù)電路將分布在遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、交換、存儲(chǔ)和處理的系統(tǒng)。

典型的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要由中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)電路3部分構(gòu)成，如圖1-1所示。

1.數(shù)據(jù)終端設(shè)備

（1）功能

數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）是產(chǎn)生數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源或接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)宿。它把人可識(shí)別的信息變成以數(shù)字代碼表示的數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)送到遠(yuǎn)端的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)可以接收遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并將它變?yōu)槿丝梢岳斫獾男畔ⅲ赐瓿蓴?shù)據(jù)的接收和發(fā)送。

（2）組成

數(shù)據(jù)終端設(shè)備由數(shù)據(jù)輸入設(shè)備（產(chǎn)生數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源）、數(shù)據(jù)輸出設(shè)備（接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)宿）和傳輸控制器組成。

數(shù)據(jù)輸入/輸出設(shè)備。數(shù)據(jù)輸入/輸出設(shè)備是操作人員與終端之間的界面，它把人可以識(shí)別的信息變換成計(jì)算機(jī)可以處理的信息或者相反的過(guò)程。數(shù)據(jù)的輸入/輸出可以通過(guò)鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、手寫(xiě)、聲、光等手段。最常見(jiàn)的輸入設(shè)備是鍵盤(pán)、鼠標(biāo)和掃描儀，輸出設(shè)備可以是顯示器、打印機(jī)、繪圖機(jī)、磁帶或磁盤(pán)的寫(xiě)入部分、傳真機(jī)和各種記錄儀等。

傳輸控制器。傳輸控制器主要執(zhí)行與通信網(wǎng)絡(luò)之間的通信過(guò)程控制，由軟件實(shí)現(xiàn)，包括差錯(cuò)控制、流量控制、接續(xù)和傳輸?shù)韧ㄐ艆f(xié)議的實(shí)現(xiàn)。

2.數(shù)據(jù)電路

（1）功能

數(shù)據(jù)電路位于數(shù)據(jù)終端設(shè)備和中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間，為數(shù)據(jù)通信提供一條傳輸通道。

（2）組成

數(shù)據(jù)電路由傳輸信道及兩端的數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）組成。

傳輸信道。傳輸信道由通信線路和通信設(shè)備組成。通信線路一般采用電纜、光纜、微波和衛(wèi)星等。通信設(shè)備可分為模擬通信設(shè)備和數(shù)字通信設(shè)備，從而使傳輸信道分為模擬傳輸信道和數(shù)字傳輸信道。

DCE。DCE 是 DTE 與傳輸信道之間的接口設(shè)備，其主要作用是信號(hào)變換，即將DTE發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)變換成適合信道傳輸?shù)男盘?hào)，或完成相反的變換。

當(dāng)傳輸信道為模擬傳輸信道時(shí)，發(fā)送方將DTE送來(lái)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制（頻譜搬移），使其變成模擬信號(hào)送往信道，或進(jìn)行相反的變換，這時(shí)DCE是調(diào)制解調(diào)器（Modem）。

當(dāng)傳輸信道是數(shù)字信道時(shí)，DCE 實(shí)際是數(shù)字接口適配器，包含數(shù)據(jù)服務(wù)單元（DSU）與信道服務(wù)單元（CSU）。其完成碼型轉(zhuǎn)換、定時(shí)、同步等功能，常見(jiàn)的 DCE 設(shè)備有基帶Modem、數(shù)據(jù)終端單元（DTU）等。

3.中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

（1）功能

中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理從數(shù)據(jù)終端設(shè)備輸入的數(shù)據(jù)信息，并將處理結(jié)果向相應(yīng)數(shù)據(jù)終端設(shè)備輸出。

（2）組成

中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由主機(jī)、通信控制器（又稱前置處理機(jī)）及外圍設(shè)備組成。

主機(jī)。主機(jī)又稱中央處理機(jī)，由中央處理單元（CPU）、主存儲(chǔ)器、輸入/輸出設(shè)備等組成，其主要功能是進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

通信控制器。通信控制器是數(shù)據(jù)電路和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的接口，用于管理與數(shù)據(jù)終端相連接的所有通信線路，接收從遠(yuǎn)程DTE發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)信號(hào)，并向遠(yuǎn)程DTE發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)。

當(dāng)考察正在通信的一個(gè) DTE 和中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)，中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等同于一個(gè) DTE，這時(shí)通信控制器的作用與傳輸控制器相同。

一個(gè)中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可通過(guò)通信線路連接多個(gè)數(shù)據(jù)終端，實(shí)現(xiàn)主機(jī)資源共享。在實(shí)際應(yīng)用中數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的例子如圖1-2所示。

4.數(shù)據(jù)線路、數(shù)據(jù)電路及數(shù)據(jù)鏈路的區(qū)別

數(shù)據(jù)線路（傳輸信道）：包括有線線路和無(wú)線線路，根據(jù)通信設(shè)備的不同有模擬信道和數(shù)字信道之分。

數(shù)據(jù)電路：數(shù)據(jù)線路+DCE，是物理上的概念。

數(shù)據(jù)鏈路（Data Link）：數(shù)據(jù)電路+控制裝置（傳輸控制器和通信控制器），是邏輯上的概念。

數(shù)據(jù)線路是指實(shí)際的物理線路，是傳輸?shù)幕A(chǔ)。數(shù)據(jù)電路是在數(shù)據(jù)線路的基礎(chǔ)上加信號(hào)變換裝置（DCE）構(gòu)成的。數(shù)據(jù)鏈路是由控制裝置（傳輸控制器和通信控制器）和數(shù)據(jù)電路所組成的，它是在數(shù)據(jù)電路建立后，為了進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)通信，通過(guò)傳輸控制器和通信控制器，按照事先約定的傳輸控制規(guī)程來(lái)對(duì)傳輸過(guò)程進(jìn)行控制，以使雙方能夠協(xié)調(diào)和可靠地工作，包括收發(fā)方同步、工作方式選擇、差錯(cuò)檢測(cè)與糾正和流量控制等。一般來(lái)說(shuō)，只有建立起數(shù)據(jù)鏈路以后，通信雙方才能真正有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。