2.1 数据通信基础
按照现代通信的概念，凡是在终端以编码方式表示的信息、并以脉冲形式在信道上传送的通信都称为数据通信。随着计算机的普及，人们对数据的理解也更加广泛，无论是文字、语音还是图像，只要它们能用编码的方法形成各种代码的组合，存储在计算机内，并可用计算机进行处理和加工，都统称为数据。数据是具有某种含义的数字信号的组合，如字母、数字和符号等。这些数据在传输时，可以用离散的数字信号逐一准确地表达出来，例如，可以用不同极性的电压、电流或脉冲来代表。
计算机的输入和输出都是数据信号，因此数据通信是电子计算机和通信相结合而产生的一种通信方式。数据通信可定义为“用通信线路将远地的数据终端设备与主计算机（或其他数据终端设备）连接起来进行信息处理”，以实现硬件、软件和信息资源共享。
2.1.1 数据通信与话音通信的区别
数据通信和话音通信都是以传送信息为通信目的，但二者具有明显不同之处。
1.通信对象不同
数据通信实现的是计算机和计算机之间以及人和计算机之间的通信，而话音通信是实现人和人之间的通信。计算机不具备人脑的思维和应变能力，计算机的智能来自人的智能，计算机完成的每件工作都需要人预先编好程序，计算机之间的通信过程需要定义严格的通信协议和标准，而话音通信则无须这么复杂。
2.对可靠性的要求不同
数据信号使用二进制数字0和1的组合编码来表示，如果一个码组中的某位在传输中发生所错误，则在接收端可能被理解成为完全不同的含义。特别是对于银行、军事和医学等关键部门，发生毫厘之差都会造成巨大的损失。一般而言，数据通信的传输差错率必须控制在10-8以下，而话音通信的传输差错率可高达10-3。
3.通信的持续时间不同
统计资料显示，99.5%以上的数据通信持续时间短于电话平均通话时间。由此确定数据通信的信道保持时间也要短，通常应该在1.5s左右，而相应的话音通信过程的保持时间一般在15s左右。
4.通信中的信息特性不同
统计资料表明，电话通信双方讲话的时间平均各占一半，一般不会出现长时间信道中没有信息传输。而计算机通信双方处于不同的工作状态时，传输速率是相当不同的，慢的在30bit/s以下，快的则高达100Mbit/s，甚至更快。
5.对实时性要求不同
话音通信是实时性的，一方说完话，希望马上听到对方的回音，所以要求通信过程中的延时不能太大；而数据通信一般对实时性要求并不高，通信中出现一些延迟是不会有太大影响的。
由上述分析看到，为了满足数据通信的要求，必须专门构造数据通信网络，以满足高速传输数据的要求。在20世纪60年代人们开始进行数据通信时，利用的是电话网，它只能满足初期的要求，很快就不能适应了。
2.1.2 数据通信的交换方式
拓展资源数据通信的交换方式
利用数据信号的特点，在数据通信中可以采用以下几种交换方式。
1.电路交换
电路交换就是在通信双方之间使用同一条实际的物理链路，它是实时交换，在整个通信过程中自始至终使用该条线路进行信息传输，而且不许其他方共享该链路。电路交换最简单的例子就是电话网。因此可以说，在传统电话网中利用电路交换能够传输数据，但会受到许多限制，造成数据的传输速率不高、传输质量差。
2.报文交换
为了获得较好的中继线利用率，提高信息的传输速度，出现了“存储-转发”的想法，这种交换方式也称为报文交换。它的基本思想是当报文（即数据）到达交换机时先存入该机的存储器内，在所需要的输出线路空闲时，再将该报文向接收端或下一个交换机转发。传统电报网采用的就是这种交换方式。
3.分组交换
分组交换是将用户发送的一整份报文分割成若干个固定长度的数据块（也称为“分组”），让这些分组以“存储-转发”方式在网内传输。每个分组都载有接收地址和发送地址的标识。传送时，不需要在整个通信网中建立通路，只需寻找到一条到下一节点的空闲电路，就可将信息发送出去，以分组为单位在各节点间分段传送，到目的地后再将各分组依序组装起来，如图2-1所示。
在分组交换网中，为了减少网络传输时延，不但采用以分组方式进行传输，同时在交换机中采用了具有高速处理能力的计算机，从而减少了交换机对分组的处理时间，加之采用较高速率的中继传输线路（一般为48～72kbit/s），所以网络时延大大降低。
分组交换在线路上采用动态复用的概念传送各分组，所以线路的利用率高。实质上它是“存储-转发”方式的演化，兼有电路交换和报文交换的优点，是数据交换的一种比较理想的交换方式，特别适合计算机通信，因此获得普遍重视。
图2-1 分组交换的原理
2.1.3 数据通信系统的组成
数据通信系统的功能结构如图2-2所示。按功能划分，数据通信系统由数据终端设备、数据链路和中央处理机3个子系统组成。
图2-2 数据通信系统的功能结构
1.数据终端设备
数据终端设备（Data Terminal Equipment，DTE）是数据的生成者和使用者。根据数据通信业务的不同，有多种类型的数据终端设备，从简单的I/O设备到复杂的中心计算机均可称为DTE。典型数据终端设备有计算机、电传机、打印机、传真机和显示器等。
2.数据链路
数据链路的功能是把多台数据终端设备与中央处理机连接起来进行数据传输，其组成包括传输信道和数据通信设备（Data Communication Equipment，DCE）两部分。
传输信道是信息传输的通道，如电话线路等模拟信道、宽带电缆和光纤等数字信道。如果传输信道属于模拟信道，DCE的作用就是把DTE送来的数据信号变换为模拟信号再送往信道，或者反过来把信道送来的模拟信号变换成数据信号再送到DTE，常见的调制解调器（MODEM）就是完成这个作用。如果传输信道属于数字信道，则DCE的作用就是实现信号码型与电平的变换、信道特性的均衡和定时的产生与提取等。
传输信道一般分为两种类型，即专用直达线路和交换线路。直达线路使用专线，而交换线路则使用电报网、电话网或数据网。
3.中央处理机
中央处理机的主要功能是进行数据的收集与处理，其内部包括3部分。
1）通信控制器，其首要任务是使数据终端计算和处理数据的速率与通信链路传输数据的速率相匹配，同时完成数据信号的串并或并串转换，计算机中常见的异步通信适配器（UART）或网卡就属此种。
2）中央处理器，主要用于收集和处理由数据终端传来的数据。
3）存储器，用于存放处理数据所需要的程序。