1.1 数据通信概述

随着社会的进步，传统的电话、电报通信方式已不能满足大信息量的需要，以数据作为信息载体的通信手段已成为人们的迫切要求。计算机出现以后，为了实现远距离的资源共享，计算机技术与通信技术相结合，产生了数据通信，所以说数据通信是为了实现计算机与计算机之间或终端与计算机之间信息交互而产生的一种通信技术，是计算机与通信相结合的产物。

1.1.1 数据通信的基本概念

数据是信息的表示形式，是信息的物理表现。所有信息都要用某种形式的数据表示和传播。例如，“汽车”可以使用文字、声音、图画等数据形式表示。信息是数据表示的含义，是数据的逻辑抽象。信息不会因数据的表示形式不同而改变。但在一般情况下并不严格地区分信息与数据，比如把数据帧也叫信息帧，传递数据也叫传递信息。

数据通信主要研究二进制编码信息的通信过程。无论信息采用什么数据形式表示，在数据通信系统中都必须转化成二进制编码。例如，轿车可以使用“轿车”、“Car”等文字或轿车图片表示。在计算机网络中传递这个信息时，文字和图片对于计算机来说都是不可识别的形状，此时必须对图形或文字进行二进制编码。例如，文字“Car”可以使用“01000011 01100001 01110010”的ASCII编码表示。

数据通信中传递的是二进制编码数据。数据通信不能理解成是传递数字的通信。例如，需要传递数字“123”，在数据通信中不能直接传送这个数字，可以使用“00110001 00110010 00110011”ASCII 编码表示，也可以使用二进制数“1111011”表示。当然，具体采用哪种形式取决于通信双方约定的协议。数据通信可以传递数字，也可以传递表示信息的任何数据，包括文字、图像、数字和声音。

数据通信的严格定义是依照通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递数据信息。它可实现计算机与计算机、计算机与终端或终端与终端之间的数据信息传递。

数据通信包括的内容有数据传输和数据传输前后的数据处理。数据传输指的是通过某种方式建立一个数据传输通道传输数据信号，它是数据通信的基础；数据处理是为了使数据更有效、可靠地传输，包括数据集中、数据交换、差错控制和传输规程等。

1.1.2 数据通信系统的构成

数据通信系统是指通过数据电路将分布在远端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。

典型的数据通信系统主要由中央计算机系统、数据终端设备和数据电路3部分构成，如图1-1所示。

1.数据终端设备

（1）功能

数据终端设备（DTE）是产生数据的数据源或接收数据的数据宿。它把人可识别的信息变成以数字代码表示的数据，并把这些数据送到远端的计算机系统，同时可以接收远端计算机系统的数据，并将它变为人可以理解的信息，即完成数据的接收和发送。

（2）组成

数据终端设备由数据输入设备（产生数据的数据源）、数据输出设备（接收数据的数据宿）和传输控制器组成。

数据输入/输出设备。数据输入/输出设备是操作人员与终端之间的界面，它把人可以识别的信息变换成计算机可以处理的信息或者相反的过程。数据的输入/输出可以通过键盘、鼠标、手写、声、光等手段。最常见的输入设备是键盘、鼠标和扫描仪，输出设备可以是显示器、打印机、绘图机、磁带或磁盘的写入部分、传真机和各种记录仪等。

传输控制器。传输控制器主要执行与通信网络之间的通信过程控制，由软件实现，包括差错控制、流量控制、接续和传输等通信协议的实现。

2.数据电路

（1）功能

数据电路位于数据终端设备和中央计算机系统之间，为数据通信提供一条传输通道。

（2）组成

数据电路由传输信道及两端的数据电路终接设备（DCE）组成。

传输信道。传输信道由通信线路和通信设备组成。通信线路一般采用电缆、光缆、微波和卫星等。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。

DCE。DCE 是 DTE 与传输信道之间的接口设备，其主要作用是信号变换，即将DTE发出的数据信号变换成适合信道传输的信号，或完成相反的变换。

当传输信道为模拟传输信道时，发送方将DTE送来的数字信号进行调制（频谱搬移），使其变成模拟信号送往信道，或进行相反的变换，这时DCE是调制解调器（Modem）。

当传输信道是数字信道时，DCE 实际是数字接口适配器，包含数据服务单元（DSU）与信道服务单元（CSU）。其完成码型转换、定时、同步等功能，常见的 DCE 设备有基带Modem、数据终端单元（DTU）等。

3.中央计算机系统

（1）功能

中央计算机系统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数据终端设备输出。

（2）组成

中央计算机系统由主机、通信控制器（又称前置处理机）及外围设备组成。

主机。主机又称中央处理机，由中央处理单元（CPU）、主存储器、输入/输出设备等组成，其主要功能是进行数据处理。

通信控制器。通信控制器是数据电路和计算机系统的接口，用于管理与数据终端相连接的所有通信线路，接收从远程DTE发来的数据信号，并向远程DTE发送数据信号。

当考察正在通信的一个 DTE 和中央计算机系统时，中央计算机系统等同于一个 DTE，这时通信控制器的作用与传输控制器相同。

一个中央计算机系统可通过通信线路连接多个数据终端，实现主机资源共享。在实际应用中数据通信系统的例子如图1-2所示。

4.数据线路、数据电路及数据链路的区别

数据线路（传输信道）：包括有线线路和无线线路，根据通信设备的不同有模拟信道和数字信道之分。

数据电路：数据线路+DCE，是物理上的概念。

数据链路（Data Link）：数据电路+控制装置（传输控制器和通信控制器），是逻辑上的概念。

数据线路是指实际的物理线路，是传输的基础。数据电路是在数据线路的基础上加信号变换装置（DCE）构成的。数据链路是由控制装置（传输控制器和通信控制器）和数据电路所组成的，它是在数据电路建立后，为了进行有效的数据通信，通过传输控制器和通信控制器，按照事先约定的传输控制规程来对传输过程进行控制，以使双方能够协调和可靠地工作，包括收发方同步、工作方式选择、差错检测与纠正和流量控制等。一般来说，只有建立起数据链路以后，通信双方才能真正有效地进行数据通信。