数据通信与计算机网络笔记——第二章

1.一些基本概念。
数据：传送信息的实体。
信号：数据的电气或电磁表现，数据在传输过程中的存在形式。
码元：用一个固定时常的信号波形表示一位k进制数字。
数据通信：数字计算机或其他数字终端之间的通信，其主要划分为信源、信宿和信道。
信源：产生和发送数据的源头；信宿：接受数据的终点。
信道：信号的传输媒介。
数据传输方式：串行传输和并行传输。
通信双方的交互方式：单工通信、半双工通信和全双工通信。
速率(数据率)：指数据的传输速率，表示单位时间内传输的数据量，可用码元传输速率和信息传输速率表示。
码元传输速率：单位时间内数据通信系统所传输的码元个数，单位是波特。
信息传输速率：单位时间内数字通信系统传输的二进制码元个数，单位是比特/秒。
带宽：指信号具有的频带宽度，单位是Hz。常用于表示单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”，此时单位为bit/s。

2.两个定理。
奈奎斯特Nyquist定理指出，在理想低通(没有噪声、带宽有限)的信道中，极限数据传输率。
计算公式为：理想低通信道下的极限数据传输率=2Wlog2V （单位为b/s）
其中W为理想低通信道的带宽，V为每个码元离散电平的数目。

香浓Shannon定理给出，带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限数据率。
计算公式为：信道的极限数据传输率=Wlog2(1+S/N) （单位为b/s）
其中W为信道的带宽，S为信道所传输信号的平均功率，N为信道内部的高斯噪声功率，S/N为信噪比，信噪比又=10lg(S/N) (单位为dB)

3.编码与调制。
编码：把数据变换为模拟信号的过程；调制：把数据变为数字信号的过程。
·数字数据—>数字信号：非归零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等；
·数字数据—>模拟信号：幅移键控、相移键控、频移键控、正交振幅调制；
·模拟数据—>数字信号：采样、量化、编码；
·模拟数据—>模拟信号：频分多路复用等。
（细节这里不赘述）

4.电路交换、报文交换、分组交换的区别。
电路交换：在进行数据传输前，两个结点之间必须先建立一条专用的物理通信路径，在整个数据通信期间一直被独占，直到通信结束后才被释放，该路径可能经过多个中间节点。此技术分为三个阶段：连接建立、数据传输和连接释放。优点是：通信时延小、数据有序传输、没有冲突、适用范围广、实时性强、控制简单；缺点是：存在建立连接时延、线路独占、灵活性差、难以规格化。

报文交换：数据传输没有固定的路径，数据交换单位是报文，报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换节点处采用存储转发的传输方式。优点是：无需建立连接、动态分配线路、线路可靠性高、线路利用率高；缺点是：存在转发时延、要求节点的内存空间大(存储转发处理的是没有大小限制的报文)。

分组交换：交换方法和报文交换一样，但是限制了每次传送数据块的大小上限，并加上一些必要的控制信息构成分组。优点：无建立连接时延、线路利用率高、简化了存储管理、加速传输、减少了出错概率和重发数据量；缺点：同样存在转发时延、需要额外的控制信息、可能存在失序、丢失或者重复分组。

5.数据包服务和虚电路服务的比较。

6.传输介质有哪些？
有线介质：双绞线、同轴电缆、光纤。
无线介质：红外线、激光、微波等。
(具体细节不再赘述)

7.中继器和集线器的区别？
二者都是物理层的通信设备。中继器类似一个放大器，其功能是消除数字信号在传输中由于经过一长段电缆而造成的失真和衰减，其原理是信号再生；集线器相当于一个多端口中继器，它可以将多个结点连接成一个共享式的局域网，但任何时刻都只能有一个结点通过公共信道发送数据。

8.频分复用、时分复用、波分复用、码分复用的含义。
频分复用：给每个信号分配唯一的载波频率，并通过单一媒体介质来传输多个独立信号的方法。
时分复用：允许每个信号在一个很短的时间内使用信道，接着让下一个信号使用。
波分复用：即就是光的频分复用。
码分复用：用一组包含互相正交的码字的码组携带多路信号。

9.同步和异步怎么理解？
同步通信的通信双方必须先建立同步，即双方的时钟调整在同一个频率，传输过程中通信双方发送和接受同步的比特流。同步有两种实现方式：一种是全网同步，即用一个非常精确的主时钟对全网所有结点的时钟进行同步；另一种是准同步，即各结点的时钟之间允许有微小的误差，然后通过其他措施实现同步传输。同步通信的优点是传输速率高，缺点是实现代价高。
异步通信的发送方可以在任意时间发送数据，这就要求我们的接收方应时刻做好接收的准备，此外，发送方应在数据的开始和结束加上标志，以便我们接收方收到数据时能够正确的接受。异步通信的优点是实现简单，缺点是传输速率低。