数据传输

：又称为数据交换。

数据交换方式

• 线路交换
  • ：又称为电路交换，是最早的交换方式。在通信之前先给通信双方建立一条专用的物理线路。传输延迟很小，但也导致信道的利用率极低。而且建立线路的时间较长，不适合突发性通信。
• 存储转发交换 ：不需要建立专用线路，可以随时传输数据，而且信道的利用率高。
  • 报文交换
    • ：数据以报文为单位传输。报文进入网络结点后要先存储再转发，所以传输延迟较大，不适合实时通信。
  • 分组交换
    • ：又称为包交换，是将一个长报文分成多个较短的分组逐个传输，这样可以降低传输延迟和出错率（分组的内容少所以不容易出错）。不过每个分组都要加上源地址、目的地址等信息，导致处理量变大。

数据传输顺序

• 串行通信：每个字节的八个二进制位通过一个信道依次发送。
• 并行通信：每个字节的八个二进制位通过八个信道同时发送。

数据传输反向

• 单工通信：信号永远只能往一个方向传输。
• 半双工通信：信号可以双向传输，但同一时间只能往一个方向传输。
• 全双工通信：信号可以随时地双向传输。（双向信道兼容双工通信和单工通信）

传输速率

• 比特率：每秒传输的比特数，单位为 bps 。
  • 1 Bytes/s = 8 kbps
  • 1 kbps = 1*1024/8 Bytes/s = 128 Bytes/s
• 波特率：每秒传输的码元数，单位为 Baud 或 symbol/s 。
  • 数字通信中，通常用时间间隔相同的符号作为一个码元来表示一个二进制值，该时间间隔称为码元长度。若数据经过了压缩，一个码元就可能表示多个二进制位，所以波特率不等于比特率。
• 电路中的带宽是指频带宽度，又称为频宽，而通信中的带宽是指信道每秒最多传输的比特数。
  • 例如：信道的带宽为 1 Mbps 时，网速最高为 1*(1024/8) = 128 KB/s ，不过实际传输速率通常更低一些。

差错控制

• 数据传输时无法避免产生差错，因为通信信道总是存在噪声。
• 误码率：等于发生差错的二进制码元数除以传输的二进制码元总数。
  • 误码率不一定越低越好，还要结合设备成本综合考虑。
• 检错码（Error Detecting Code）：一种编码方式，能检查传输的数据是否出错。
  • 奇偶校验码（Parity bit）
    • 原理：
      • 发送方发送一组二进制位时，增加发送一个二进制位，通过取值 1、0 记录这组二进制位中 1 的数量的奇偶性。
      • 接收方收到数据之后，再次计算奇偶校验码，如果奇偶性不一致，则说明传输的数据出错。
    • 缺点：
      • 不能发现传输的二进制位的顺序出错。
  • 循环冗余编码
• 纠错码（Erasure Code）：一种编码方式，能发现传输出错的数据，并纠正。
  • 检错码发现传输出错时，只能重传这组数据，不能纠正。
• 字符同步：使通信双方能正确收发每个字符。
  • 字符同步的方式分为同步式（将字符分块发送）、异步式（将字符逐个发送）两种，对应的数据通信方式称为同步通信、异步通信。
• 位同步：使通信双方的时间基准相同。
  • 不同计算机的时钟频率不同，累计下来的时间误差可能导致通信错误，所以要进行位同步。
  • 位同步的方法有外同步法和内同步法两种，外同步法是在发送数据信号的同时发送一个同步时钟信号，内同步法是在发送的数据信号中加入时钟编码。

介质访问控制方法

：Media Access Control（MAC），又称为信道访问控制，是指当各个网络结点发送或接收数据时，如何分配信道的使用权。

常见的介质访问控制方法：

• 时分多路复用（TDM）技术
  • ：各结点按顺序依次使用信道，每个结点只能使用一定时间。
• 频分多路复用（FDM）技术
  • ：将信道按频带分为多个子信道，从而可以同时传输多路信号。
• 带冲突检测的载波监听多路访问（CSMA/CD）技术
  • ：每个结点使用信道发送数据之前都要先进行“载波监听”（即检查是否有别的结点正在发送数据），并且发送数据的同时要进行“冲突检测”（即检查是否有别的结点也在发送数据发生冲突）。如果帧的长度小于理论的最小长度，则说明发生了冲突，要重发数据。“多路访问”是指在信道空闲时每个结点都有使用信道的权利。
• 令牌环（Token Ring）技术
  • ：拿到令牌帧的结点才有发送数据的权限，而其它结点只能等待。发送数据时将数据写入令牌再沿着环型的令牌环网传输。