第1章 数据通信基础

课程目标：

• 熟悉数据通信网络的拓扑结构；

• 掌握数据通信过程中信号和信道的基本概念；

• 掌握数据传输的方式与技术特点；

• 了解数据编码技术和数据传输差错控制技术；

• 掌握多路复用的基本概念；

• 掌握OSI参考模型的定义和协议栈结构。

数据通信是计算机工业和通信产业发展相结合的产物。伴随着计算机技术的普及与计算机远程信息处理应用技术的发展，数据通信逐步实现了计算机与计算机之间、计算机与通信终端之间的信息传递与交换。随着通信业务需求的变化及通信技术的演进，数据通信经过了不同的发展历程。

在20世纪60年代初，数据通信是在模拟网络环境下进行的，利用专线或用户电报进行异步低速率数据通信。70年代初，由于计算机网络技术和分布处理技术的进步及用户业务需求量的增加，采用分组交换技术的数据通信应用渐趋普及，其技术核心是将信息分割成若干长度的片段（分组），通过存储转发形式进行统计复用传送。分组交换极大地提高了网络效率及线路利用率，因其具备传输速率高、传输质量好、接续速度快及可靠性高等优点，成为当时远程计算机通信广泛采用的网络技术。

随着光纤技术的出现与普及，一种利用数字通道提供半永久性连接电路的数字数据网络（Digital Data Network，DDN）在20世纪70年代出现了，它具有安全性强、使用方便、可靠性高等优点，适用于相对固定而且信息交互量很大的数据通信服务场合。

进入20世纪80年代，微型计算机、智能终端的广泛采用，使局部范围内（办公大楼或校园等）计算机和终端的资源共享及相互通信成为一种常用的信息交互模式，由此促进了局域网（Local Area Network，LAN）及其相应技术的迅速发展。同时，综合业务数字网（Integrated Services Digital Network，ISDN）也逐渐从试验走向商用，它将数据、语音，图像、传真等综合业务集中在同一网络中实现，解决了多种异质网络互联并存互联的问题，为普通百姓接入互联网络提供了一种高效而廉价的选择。

20世纪90年代以来，全球范围内LAN数量猛增，局域网在广域网环境中互连扩展，在高质量光纤传输及终端智能化的条件下使网络技术不断简化，出现了帧中继（Frame Relay，FR）这一快速分组交换技术。它具有速率高、吞吐能力强、时延短、适应突发性业务等优点，得到世界范围广泛重视，并衍生出异步转移模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）的过渡方案。Internet进入崭新发展时期也是当时数据通信网络发展的特征，Internet逐渐成为世界范围内的信息共享网络，它采用开放性TCP/IP通信协议，将网络各异、规模不一、不同地理区域的计算网络互联成为一个整体，并逐渐成为规模最大的国际性网络互联体系。

随着计算机技术与通信产业的日益紧密结合，数据通信已成为实现信息传递和信息资源共享的重要手段和工具，数据通信网络已成为现代化信息社会的骨干通道。自从我国组建公用分组交换网以来，数据通信发展迅猛，组建了多种数据通信网络，并在网上开放了多种增值业务，网络规模和用户数飞速增长，以多媒体通信业务为代表的数据业务已经崭露头角，并逐渐占据了通信的主导地位。

本章首先分析了数据通信网络的基础理论，并简单介绍了数据通信相关的概念与一些常用的技术手段，最后对数据通信协议栈中的各种常见协议与规程进行了概述。