Lesson 10 数据通信基础
这一课只有一个目标：
弄明白：数据是怎么从一台电脑跑到另一台电脑的？
一、什么叫通信？
先举个例子。
你给朋友打电话：
你
↓
说话
↓
电话线
↓
朋友是不是完成了一次：
信息传递？
这就是：
通信（Communication）
计算机也一样。
例如：
电脑A：
发送：
你好电脑B：
收到：
你好这就是：
数据通信。
教材定义：
数据通信就是利用通信系统传输数据的过程。
考试喜欢考：
"数据通信"和"计算机通信"本质上都是为了完成 信息传输 。
二、数据通信系统由哪些部分组成？
这是考试必考。
整个通信系统：
其实只有五部分。
发送方
↓
发送设备
↓
信道
↓
接收设备
↓
接收方例如：
你发微信。
你
↓
手机
↓
WiFi
↓
朋友手机
↓
朋友对应：
| 通信系统 | 实际例子 |
|---|---|
| 发送方 | 你 |
| 发送设备 | 你的手机 |
| 信道 | WiFi、光纤 |
| 接收设备 | 对方手机 |
| 接收方 | 朋友 |
★★★★★
一定要会对应。
三、什么是数据？
很多同学认为：
数据就是数字。
其实不是。
例如：
文字
图片
视频
音乐
网页这些：
都是数据。
网络里面：
最终都会变成：
010101010...也就是：
二进制。
为什么？
因为：
计算机只认识：
0
1所以：
所有内容：
最后都变成：
0和1。
四、什么是信号？
这里开始容易混。
教材有一句话：
数据不能直接传输。
什么意思？
举个例子。
假设：
电脑里面：
010101这些只是：
数字。
数字：
不能在网线里面跑。
怎么办？
必须：
变成：
信号（Signal）
举个例子。
我们平时说话。
脑子里面：
想的是：
文字。
真正传播的是：
声音。
同样：
电脑里面：
存的是：
数据。
真正在线路上传播的是：
信号。
所以：
数据需要转换成信号才能传输。
五、信号分两种（★★★★★）
考试高频。
① 数字信号
只有：
两个状态。
例如：
高电平
____ ____
|____|可以理解成：
开
关
或者：
1
0
特点：
变化突然。
只有：
0
1
② 模拟信号
连续变化。
例如：
声音。
画出来：
像波浪。
/\
/ \
____/ \____特点：
连续变化。
没有：
绝对0
绝对1。
六、为什么有数字信号和模拟信号？
因为：
不同设备不同。
例如：
电脑： 产生： 数字信号。
电话： 以前传输：模拟信号。
所以有时候需要： 相互转换。
我们以后学习：
调制。
就是干这个。
七、几个容易混的概念（★★★★★）
这里是考试最喜欢考的。
数据
计算机里面保存的内容。
例如：
图片
文字
视频信号
在线路上传播的东西。
例如：
电信号
光信号
无线电波口诀：
数据存储在计算机中，信号传播在线路中。
八、什么叫比特（bit）？
前面学过：
网络：
最小单位：
不是：
Byte。
而是：
Bit。
例如：
1
0
1
0每一个：
就是：
一个bit。
关系：
8 bit = 1 Byte★★★★★
必须会。
九、什么叫码元？（★★★★★）
这里开始有一点难。
很多同学：
第一次都会混。
先别怕。
假设：
线路：
发送：
____
| |
|__|这个：
高电平。
代表：
1。
一次发送：
一个信号。
这个信号：
叫：
一个码元（Symbol）
注意：
码元：
不是一定等于1bit。
这是考试陷阱。
例如：
如果规定：
高电平
=
11那么：
一个码元：
就表示：
2bit。
所以：
码元和比特不是同一个概念。
我们后面学习"波特率"时会再次讲到。
十、本课总结
今天只记住下面这张图。
发送方
│
数据
│
发送设备
│
把数据转换成信号
│
信道
│
信号传播
│
接收设备
│
信号恢复成数据
│
接收方🎯 最后，我用一个故事帮你串起来
假设你给同学发微信：
你输入：
"明天考试。"
↓
应用程序把文字变成二进制数据
↓
发送设备把数据转换成电信号
↓
信号通过 WiFi 或光纤传播
↓
同学的手机接收到信号
↓
手机把信号恢复成二进制数据
↓
微信显示：
"明天考试。"这就是 数据通信 的完整过程。
第二章 Lesson 11：信道（★★★★★）
重要程度：
⭐⭐⭐⭐⭐
一、先解决一个误区
很多同学认为：
网线 = 信道
其实：
❌ 错！
举个例子。
假设：
北京到上海有一条高速公路。
北京 ================= 上海现在问你：
高速公路是什么？
答案：
传输介质。
那：
汽车真正跑的：
是哪？
答案：
车道。
例如：
====================
← → →是不是：
同一条高速公路。
可以有很多车道。
网络：
也是一样。
网线：
相当于：
高速公路。
真正的数据：
走的是：
信道（Channel）
所以：
一句话记住：
传输介质是"路"，信道是"数据真正传输的通道"。
二、什么是信道？
教材定义：
信道是信号传输的通道。
关键词：
信号。
不是：
数据。
而是：
信号。
例如：
电脑A
↓
网线
↓
电脑B真正传输：
不是：
文字。
不是：
图片。
而是：
电信号。
所以：
信道：
负责：
传输信号。
三、信道有哪些类型？
教材主要分：
信道
├── 单工
├── 半双工
└── 全双工★★★★★
考试最喜欢考。
第一种：单工通信（Simplex）
最简单。
一句话：
只能一个方向。
例如：
广播。
广播站
↓
听众听众：
只能听。
不能讲话。
再例如：
电视。
电视台
↓
你你：
不能把节目：
发回电视台。
所以：
单工：
A ------> B只能：
一个方向。
特点
只能：
发送。
或者：
接收。
不能反过来。
考试喜欢问：
广播属于：
什么通信？
答案：
单工通信。
第二种：半双工通信（Half Duplex）
什么意思？
一句话：
两个方向都可以，但是不能同时。
这里最容易理解的是：
对讲机。
例如：
A：
"收到请回答。"
......
B：
"收到。"为什么：
每次都说：
"收到请回答。"
因为：
不能一起说。
如果：
A讲话。
B也讲话。
双方：
都听不到。
所以：
半双工：
可以：
A -----> B
或者
A <----- B但是：
不能：
A <-----> B同时。
口诀：
你说我听，我说你听。
考试：
对讲机：
属于：
半双工。
第三种：全双工通信（Full Duplex）
这是：
最常见。
例如：
打电话。
你：
讲话。
朋友：
也讲话。
可以：
同时进行。
是不是？
所以：
全双工：
A <=====> B两个方向：
同时通信。
现实：
还有：
微信语音
视频会议
QQ电话基本：
都是：
全双工。
四、为什么全双工可以同时通信？
很多学生问。
举个例子。
高速公路。
如果：
只有：
一条车道。
======汽车：
只能：
轮流走。
如果：
两条车道。
>>>>>>>
<<<<<<<是不是：
两个方向：
同时走？
网络：
也是一样。
全双工：
通常：
两个方向：
各有自己的信道。
互不影响。
五、三种通信方式对比（★★★★★）
考试必背。
| 通信方式 | 是否双向 | 是否可同时 | 例子 |
|---|---|---|---|
| 单工 | 否 | 否 | 广播、电视 |
| 半双工 | 是 | 否 | 对讲机 |
| 全双工 | 是 | 是 | 电话、微信语音 |
六、考试最喜欢出的题
题目一
广播属于：
A 全双工
B 半双工
C 单工
答案：
C
题目二
对讲机属于：
答案：
半双工。
题目三
电话属于：
答案：
全双工。
题目四（★★★★★）
下面关于半双工正确的是：
A 可以同时发送
B 可以同时接收
C 两个方向可以通信，但不能同时
D 只能一个方向通信
答案：
C
七、一个容易混淆的问题
很多同学会问：
WiFi 是半双工还是全双工？
对于考试来说：
不要自己发挥。
教材里一般举例：
- 广播 → 单工
- 对讲机 → 半双工
- 电话 → 全双工
如果老师没有扩展，不需要考虑 WiFi 等现实技术的特殊实现。 考试按教材答。
八、信道容量（先了解）
后面：
奈奎斯特。
香农。
都会讲。
今天：
先知道：
一句话。
信道容量表示：一个信道能够传输数据的最大能力。
例如：
100Mbps。
就是说：
这个信道：
最多：
100Mb/s。
以后：
公式都会推导出来。
九、本课总结
记住这一张图。
信道
├── 单工
│ └── 只能一个方向
│
├── 半双工
│ └── 双向，但不能同时
│
└── 全双工
└── 双向，同时通信十、考试口诀（★★★★★）
广播单，
对讲半，
电话全。十一、这一课和上一课有什么联系？
数据
↓
信号
↓
信道
↓
信号
↓
数据今天我们进一步知道：
信道不仅负责传输信号，还有不同的通信方式（单工、半双工、全双工）。
这就是知识之间的联系，而不是孤立记忆。
第二章 Lesson 12 编码与调制（★★★★★）
考试重要程度：
⭐⭐⭐⭐⭐
一、先回答一个问题
上一课我们知道：
数据
↓
信号
↓
信道
↓
信号
↓
数据现在新的问题来了：
电脑里面只有0和1。
但是：
线路不一定认识0和1。
怎么办？
必须：
把数据变成适合线路传输的信号。
这就是今天要学的：
编码
和
调制。
二、先认识两个概念
考试特别喜欢考。
什么是数字数据？
例如：
电脑里面：
10010110是不是：
只有：
0
1
这种：
叫：
数字数据。
什么是模拟数据？
例如：
人的声音。
画出来：
像波浪。
/\
/ \
____/ \____连续变化。
不是：
0
1。
这种：
叫：
模拟数据。
所以：
数据：
只有两种。
数据
├── 数字数据
└── 模拟数据三、信号也有两种
刚才：
数据。
现在：
信号。
数字信号
例如：
高低电平。
____ ____
|____|只有：
高
低
两个状态。
模拟信号
例如：
无线电。
声音。
电话线。
/\
/ \
___/ \____连续变化。
所以：
信号：
也是两种。
信号
├── 数字信号
└── 模拟信号四、最重要的一张图（★★★★★）
现在：
把：
数据
和
信号。
放一起。
信号
数字 模拟
数据
数字 ① ②
模拟 ③ ④是不是：
四种组合？
考试：
就是考这四种。
五、第一种：数字数据 → 数字信号
例如：
电脑：
里面：
010101直接：
变成：
____ ____
|____|这种：
叫：
编码（Encoding）
★★★★★
记住：
数字→数字
就是：
编码。
现实：
网线。
局域网。
以太网。
大量采用。
六、第二种：数字数据 → 模拟信号
例如：
电脑：
只有：
0
1。
但是：
电话线：
只能传：
模拟信号。
怎么办？
必须：
把：
数字：
变成：
模拟。
这个过程：
叫：
调制（Modulation）
★★★★★
记住：
数字→模拟
就是：
调制。
举个例子。
以前：
拨号上网。
电脑
↓
猫(Modem)
↓
电话线为什么：
叫：
猫？
其实：
英文：
Modem。
就是：
Modulator + Demodulator
调制解调器。
作用：
数字信号 ⇄ 模拟信号。
这就是它的工作。
七、第三种：模拟数据 → 数字信号
例如：
你讲话。
声音：
属于：
模拟数据。
但是：
微信：
要发出去。
怎么办？
必须：
数字化。
例如：
麦克风：
采样。
转换。
最后：
变成：
数字信号。
这个过程：
教材也属于：
编码。
所以：
编码：
不仅包括：
数字→数字。
还包括：
模拟→数字。
考试里通常只要求知道：
编码最终得到数字信号。
八、第四种：模拟数据 → 模拟信号
例如：
广播电台。
主持人：
讲话。
声音：
模拟数据。
无线电：
也是：
模拟信号。
中间：
要改变：
载波。
这个过程：
叫：
调制。
所以：
调制：
还有一种：
模拟→模拟。
九、最重要的总结（★★★★★）
现在：
再看这张图。
信号
数字 模拟
数据
数字 编码 调制
模拟 编码 调制很多教材会把它写成：
| 数据 | 信号 | 方法 |
|---|---|---|
| 数字 | 数字 | 编码 |
| 数字 | 模拟 | 调制 |
| 模拟 | 数字 | 编码 |
| 模拟 | 模拟 | 调制 |
★★★★★
考试原封不动考。
十、基带传输
这里：
开始进入重点。
什么叫：
基带？
一句话：
直接发送数字信号。
例如：
电脑。
↓
交换机。
↓
网线。
都是：
数字信号。
所以：
叫：
基带传输。
现实：
局域网。
基本都是：
基带。
十一、宽带传输
宽带：
什么意思？
不是：
100M宽带。
教材里的：
宽带。
意思：
发送模拟信号。
例如：
有线电视。
早期电话网。
都是：
宽带。
所以：
口诀：
数字信号
↓
基带
模拟信号
↓
宽带★★★★★
十二、考试高频题
选择
数字数据转换成数字信号：
叫：
A 调制
B 编码
C 解调
答案：
B
数字数据转换成模拟信号：
答案：
调制。
局域网一般采用：
答案：
基带传输。
拨号上网使用：
答案：
调制解调器。
十三、为什么叫调制"解调"器？
这个容易考。
发送：
数字
↓
模拟叫：
调制。
接收：
模拟
↓
数字叫：
解调。
所以：
Modem：
既：
调制。
又：
解调。
十四、本课总结（必须会）
今天最重要的就是下面这张表：
| 数据类型 | 信号类型 | 方法 |
|---|---|---|
| 数字数据 | 数字信号 | 编码 |
| 数字数据 | 模拟信号 | 调制 |
| 模拟数据 | 数字信号 | 编码 |
| 模拟数据 | 模拟信号 | 调制 |
以及：
| 传输方式 | 信号类型 |
|---|---|
| 基带传输 | 数字信号 |
| 宽带传输 | 模拟信号 |
不要死记"编码"和"调制"，而是记住它们的 目标 ：
- 编码：目标是得到数字信号。
- 调制：目标是得到模拟信号。
所以：
- 输出是 数字信号 → 编码。
- 输出是 模拟信号 → 调制。
这样以后无论题目怎么变，都不会做错。
第二章 Lesson 13 传输介质（★★★★★）
一、什么是传输介质？
上一课我们学过：
markdown
数据
↓
信号
↓
信道那信号到底在哪里传播？
答案就是：
传输介质（Transmission Medium）
一句话：
传输介质就是信号传播的物理载体。
例如：
都属于传输介质。
二、传输介质分类（★★★★★）
教材分两类。
传输介质
├── 有线传输
│
└── 无线传输是不是很简单？
有线
例如：
双绞线
同轴电缆
光纤无线
例如：
WiFi
蓝牙
4G
5G
卫星考试经常问：
WiFi属于？
答案：
无线传输介质。
三、双绞线（★★★★★）
这是现实生活最常见的。
例如：
电脑插交换机。
就是：
双绞线。
为什么叫：
双绞线？
来看。
普通导线：
────────
────────双绞线：
/\/\/\/\/\
\/\/\/\/\/两根线：
缠绕。
所以：
叫：
Twisted Pair（双绞线）
为什么要缠绕？
很多学生问。
答案：
减少干扰。
例如：
外部：
有电磁波。
如果：
两根线：
缠绕。
受到的干扰：
基本抵消。
所以：
通信更稳定。
双绞线分类
考试：
喜欢考。
双绞线
├── UTP（无屏蔽）
└── STP（屏蔽）UTP
Unshielded Twisted Pair
没有：
金属屏蔽层。
优点：
- 便宜
- 安装简单
所以：
家庭。
学校。
公司。
基本：
都是：
UTP。
STP
Shielded Twisted Pair
多了一层：
金属屏蔽。
==========
//////////
==========优点：
抗干扰。
缺点：
贵。
考试：
问：
家庭最常见？
答案：
UTP。
四、双绞线类别（★★★★★）
这是考试最喜欢考的。
目前常见：
| 类别 | 最高速率（常见考试） |
|---|---|
| Cat5e（超五类） | 1Gbps |
| Cat6（六类） | 1Gbps（部分场景支持更高） |
| Cat6A（六类增强） | 10Gbps |
| Cat7及以上 | 更高速度、屏蔽更强 |
📌 考试技巧：
很多教材（包括部分第六版教材）主要考：
- 超五类 → 1Gbps
- 六类 → 千兆（1Gbps）
不要去记网络上的各种特殊规格，以 教材 为准。
五、同轴电缆
以前：
特别流行。
例如：
老电视。
有线电视。
就是：
同轴电缆。
样子：
========
●
========中间：
铜线。
外面：
绝缘。
再外面：
屏蔽层。
优点：
抗干扰。
缺点：
粗。
贵。
安装麻烦。
所以：
现在：
局域网：
基本不用了。
但是：
有线电视。
有线监控。
还有。
六、光纤（★★★★★）
这是：
考试第二重点。
什么是：
光纤？
一句话：
利用光传输数据。
注意：
不是：
电。
是：
光。
为什么快？
因为：
光速。
接近：
300000km/s。
当然：
在光纤里：
会慢一点。
但：
仍然：
非常快。
光纤结构
保护层
↓
包层
↓
纤芯真正：
光：
走的是：
纤芯。
光怎样拐弯？
很多学生：
觉得：
光只能直线。
其实：
利用：
全反射。
例如：
＼
＼
＼
／
／
／不断：
反射。
一直：
前进。
七、光纤分类（★★★★★）
两种。
光纤
├── 单模
└── 多模单模光纤
只有：
一条光路。
────────>特点：
距离远。
速度快。
价格高。
例如：
北京。
上海。
运营商。
骨干网。
多模光纤
很多：
光路。
↗
→
↘特点：
便宜。
距离近。
学校。
机房。
企业。
考试口诀：
单模远，多模近。
★★★★★
八、无线传输
越来越重要。
例如：
WiFi
蓝牙
4G
5G
卫星优点：不用拉线。
缺点：容易受干扰。
例如：墙。天气。电磁波。都会影响。
九、四种介质比较（★★★★★）
| 介质 | 速度 | 距离 | 抗干扰 | 成本 |
|---|---|---|---|---|
| 双绞线 | 中 | 中 | 一般 | 低 |
| 同轴电缆 | 中 | 中 | 好 | 中 |
| 光纤 | 很快 | 很远 | 非常好 | 高 |
| 无线 | 一般 | 灵活 | 易受干扰 | 灵活 |
十、记忆口诀（★★★★★）
双绞便宜办公室，
同轴电视抗干扰，
光纤最快跑最远，
无线方便怕干扰。十一、本课总结（考试必背）
传输介质
├── 有线
│
│ ├── 双绞线（★★★★★）
│ │ ├── UTP
│ │ └── STP
│ │
│ ├── 同轴电缆
│ │
│ └── 光纤（★★★★★）
│ ├── 单模
│ └── 多模
│
└── 无线
├── WiFi
├── 蓝牙
├── 4G/5G
└── 卫星