数据传输(data transmission)意味着把数据从一个地方移到另一个——例如从你的计算机到一个网站,或从一部手机到一台打印机。
数据常常沿一根电缆行进。下面显示两种常见的。
在它被发送之前,数据被分解成叫数据包(packets)的小的、相等大小的片。每个数据包分别行进,而它们在另一端被重新组合。
用数据包有好处:
- 若一个数据包丢失或损坏,只有那个数据包被再次发送,而不是整个文件;
- 数据包能走不同的路由,所以一个繁忙或损坏的路由能被避免;
- 许多用户能同时共享同一个连接。
数据传输
IGCSE 计算机科学 · 第 2 主题
10:56
Data Transmission
You send a photo to a friend on the other side of the world. It does not travel as one lump. It is chopped into hundreds of small packets, each one labelled…
英文讲解 · 内嵌中英文字幕
2.1
什么是数据传输?
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| data transmission/ˈdeɪtə trænˈsmɪʃn/ | 数据传输 | shù jù chuán shū |
| packets/ˈpækɪts/ | 数据包 | shù jù bāo |
2.1
数据传输的类型与方法
大纲
| Candidates should be able to: | Notes and guidance |
|---|---|
| 1 (a) Understand that data is broken down into packets to be transmitted | |
| (b) Describe the structure of a packet | • A packet of data contains a: – packet header – payload – trailer • The packet header includes the: – destination address – packet number – originator’s address |
| (c) Describe the process of packet switching | • Data is broken down into packets • Each packet could take a different route • A router controls the route a packet takes • Packets may arrive out of order • Once the last packet has arrived, packets are reordered |
| 2 (a) Describe how data is transmitted from one device to another using different methods of data transmission | • Including: – serial – parallel – simplex – half-duplex – full-duplex |
| (b) Explain the suitability of each method of data transmission, for a given scenario | • Including the advantages and disadvantages of each method |
| 3 Understand the universal serial bus (USB) interface and explain how it is used to transmit data | • Including the benefits and drawbacks of the interface |
来源:剑桥国际大纲
每个数据包有三部分。
| 部分 | 它容纳什么 |
|---|---|
| 包头(packet header) | 控制信息(见下面) |
| 有效载荷(payload) | 被携带的实际数据 |
| 尾部(trailer) | 显示数据包在哪里结束,加上一个错误检查 |
包头容纳:
- 发送方的 IP 地址(address,数据包来自哪里),
- 接收方的 IP 地址(它去哪里),
- 数据包号(所以数据包能被以正确的顺序重新组合)。
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| packet header/ˈpækɪt ˈhedə/ | 包头 | bāo tóu |
| payload/ˈpeɪləʊd/ | 有效载荷 | yǒu xiào zài hè |
| trailer/ˈtreɪlə/ | 尾部 | wěi bù |
| address/əˈdres/ | 地址 | dì zhǐ |
2.1
分组交换
数据包交换(packet switching)是数据包在一个网络上被发送的方式。
- 叫路由器(routers)的特殊设备读每个数据包的包头并为它选择最好的路由。
- 每个数据包可能走它自己的路径,所以数据包能以不同的方式行进。
- 数据包可能乱序到达。
- 当最后一个数据包到达时,数据包用它们的数据包号被重新排序。
探索
How data travels in packets
Step through packet switching. Splitting a file into addressed packets is why one lost packet only needs resending, and why many users can share the same line.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| packet switching/ˈpækɪt ˈswɪtʃɪŋ/ | 数据包交换 | shù jù bāo jiāo huàn |
| routers/ˈruːtəz/ | 路由器 | lù yóu qì |
2.1
数据传输方式
Serial and parallel
| 串行(serial) | 并行(parallel) | |
|---|---|---|
| 如何 | 一次一位,沿一根导线 | 一次几位,沿几根导线 |
| 距离 | 长距离上好 | 只在短距离上好 |
| 成本 | 更便宜(更少的导线) | 更昂贵(更多的导线) |
| 错误 | 位保持顺序 | 位在长导线上能稍微不同的时间到达 |
串行沿一根单一的导线一个接一个地发送位。并行沿几根导线同时发送几位,所以它在短距离上更快。
Simplex, half-duplex and full-duplex
这些描述数据能行进的方向。
| 方法 | 方向 |
|---|---|
| 单工(simplex) | 只一个方向(例如计算机 → 打印机) |
| 半双工(half-duplex) | 两个方向,但一次只一个(例如对讲机) |
| 全双工(full-duplex) | 同时两个方向(例如电话通话) |
Choosing a method
选择取决于距离、需要的速度、成本,以及数据是否必须同时两个方向行进。
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| serial/ˈsɪərɪəl/ | 串行 | chuàn xíng |
| parallel/ˈpærəlel/ | 并行 | bìng xíng |
| simplex/ˈsɪmpleks/ | 单工 | dān gōng |
| half-duplex/hɑːf ˈdjuːpleks/ | 半双工 | bàn shuāng gōng |
| full-duplex/fʊl ˈdjuːpleks/ | 全双工 | quán shuāng gōng |
2.1
USB
通用串行总线(universal serial bus,USB)是一个把设备连接到一台计算机的常见接口(interface,一个连接点)。
好处:
- 同样的连接器被许多设备使用(一个标准);
- 设备被自动检测,而正确的驱动被加载;
- 它携带电,所以它能充电或运行一个设备;
- 连接器只以一种方式插入,所以难以插错。
缺点:
- 电缆只能是一个有限的长度(几米);
- 较旧的 USB 版本比较新的慢;
- 传输速度能低于一些其他连接类型。
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| universal serial bus/ˌjuːnɪˈvɜːsl ˈsɪərɪəl bʌs/ | 通用串行总线 | tōng yòng chuàn xíng zǒng xiàn |
| interface/ˈɪntəfeɪs/ | 接口 | jiē kǒu |
2.2
差错检测方法
大纲
| Candidates should be able to: | Notes and guidance |
|---|---|
| 1 Understand the need to check for errors after data transmission and how these errors can occur | • Errors can occur during data transmission due to interference, e.g. data loss, data gain and data change |
| 2 Describe the processes involved in each of the following error detection methods for detecting errors in data after transmission: parity check (odd and even), checksum and echo check | • Including parity byte and parity block check |
| 3 Describe how a check digit is used to detect errors in data entry and identify examples of when a check digit is used, including international standard book numbers (ISBN) and bar codes | |
| 4 Describe how an automatic repeat query (ARQ) can be used to establish that data is received without error | • Including the use of: – positive/negative acknowledgements – timeout |
来源:剑桥国际大纲
当数据行进时,干扰(interference)能改变它。三件事能出错:
- 数据丢失——一些位没有到达;
- 数据增加——额外的位被加上;
- 数据改变——一些位被翻转。
所以接收方检查数据是否正确地到达。
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| interference/ˌɪntəˈfɪərəns/ | 干扰 | gān rǎo |
2.2
错误检测方法
Parity check
一个奇偶校验(parity check)给每个字节加一个额外的位,奇偶校验位(parity bit)。有两种类型:
- 偶校验——字节中 1 的总数(包括奇偶校验位)必须是偶;
- 奇校验——1 的总数必须是奇。
例子(偶校验):数据 1011001 有四个 1,它已经是偶,所以奇偶校验位是 0:
parity bit + data
0 1011001
要找到一个错误:接收方数 1。若约定了偶校验但一个字节到达时带奇数目的 1,一个错误在传输期间发生了。
一个奇偶校验不能找到每个错误。若两位翻转,计数可能仍看起来正确。
例题。 一个单一的奇偶校验位告诉你一个错误发生了,但不告诉在哪里。一个奇偶校验块(parity block)能找到确切的位。几个字节一起被发送,每个带一个行奇偶校验位,而底部一个额外的奇偶校验字节(parity byte)为每一列容纳一个奇偶校验位。下面用了偶校验,而一位在传输期间被翻转。找到它。
b1 b2 b3 b4 b5 | parity
byte 1 1 0 1 1 0 | 1
byte 2 0 1 1 0 1 | 1
byte 3 1 1 1 1 0 | 1 <- row: odd number of 1s
byte 4 0 0 1 1 0 | 0
------------------------------
parity 0 0 1 1 1 | 1
^ column b3: odd number of 1s
行 byte 3 打破偶校验,而列 b3 打破偶校验。翻转的位是它们交叉的地方:byte 3, bit b3。把它从 1 改回 0 修复数据。一个单一的奇偶校验位只说一个错误发生了;一个奇偶校验块确切地说在哪里,所以接收方甚至能修复它。
Checksum
一个校验和(checksum)是发送前从所有数据算出的一个值。接收方从它收到的数据再次算出校验和。若两个值不匹配,一个错误发生了,而数据被重新发送。
Echo check
在一个回送校验(echo check)中,接收方把数据发送回发送方。发送方把它与原始比较。若它们不同,一个错误发生了。(这需要数据被发送两次,所以它慢。)
Automatic Repeat reQuest (ARQ)
自动重传请求(Automatic Repeat reQuest,ARQ)用叫确认(acknowledgements)的消息。
- 若一个数据包正确地到达,接收方发送一个肯定确认;若它没有,发送一个否定确认。
- 发送方启动一个超时(timeout)计时器。若没有肯定确认及时回来,发送方再次发送数据包。
Check digit
一个校验码(check digit)是放在一个数末端的一个额外数字,从其他数字算出。它被用来在一个数被键入时找到错误。
当数被输入时,校验码被再次计算并比较。它能捕捉:
- 输入了一个不正确的数字,
- 一个换位错误(transposition error,两个数字被交换,例如 21 被键成 12),
- 一个数字被遗漏或加了一个额外的数字,
- 一个语音错误(一个听起来相似的数字,例如 13 和 30)。
校验码被用于条形码(barcodes)和 ISBN(书号)。
探索
Computing concept lab
Classify concrete examples by the computing idea they demonstrate.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| parity check/ˈpærɪti tʃek/ | 奇偶校验 | jī ǒu jiào yàn |
| parity bit/ˈpærɪti bɪt/ | 奇偶校验位 | jī ǒu jiào yàn wèi |
| parity block/ˈpærɪti blɒk/ | 奇偶校验块 | jī ǒu jiào yàn kuài |
| parity byte/ˈpærɪti baɪt/ | 奇偶校验字节 | jī ǒu jiào yàn zì jié |
| checksum/ˈtʃeksəm/ | 校验和 | jiào yàn hé |
| echo check/ˈekəʊ tʃek/ | 回送校验 | huí sòng jiào yàn |
| automatic repeat request/ˌɔːtəˈmætɪk rɪˈpiːt rɪˈkwest/ | 自动重传请求 | zì dòng zhòng chuán qǐng qiú |
| acknowledgements/əkˈnɒlɪdʒmənts/ | 确认 | què rèn |
| timeout/ˈtaɪmaʊt/ | 超时 | chāo shí |
| check digit/tʃek ˈdɪdʒɪt/ | 校验码 | jiào yàn mǎ |
| transposition error/trænspəˈzɪʃn ˈerə/ | 换位错误 | huàn wèi cuò wù |
| barcodes/ˈbɑːkəʊdz/ | 条形码 | tiáo xíng mǎ |
2.3
加密
大纲
| Candidates should be able to: | Notes and guidance |
|---|---|
| 1 Understand the need for and purpose of encryption when transmitting data | |
| 2 Understand how data is encrypted using symmetric and asymmetric encryption | • Asymmetric encryption includes the use of public and private keys |
来源:剑桥国际大纲
Why we need encryption
加密(encryption)打乱数据,使它在被错误的人拦截(intercepted,捕获)时不能被理解。可读的数据叫明文(plaintext);加密后它变成密文(ciphertext)。
加密不阻止数据被拦截。它只阻止数据被理解。
Symmetric encryption
对称加密(symmetric encryption)用一个单一的密钥(key)来加密和解密数据两者。发送方和接收方必须共享这个同样的秘密密钥。风险是密钥本身可能在被共享时被偷。
Asymmetric encryption
非对称加密(asymmetric encryption)用两个不同的密钥:
- 一个任何人都能有的公钥(public key),用来加密;
- 一个保密的私钥(private key),用来解密。
用公钥加密的数据只能用匹配的私钥解密,所以密钥从不必被共享。这比共享一个秘密密钥更安全。
探索
The Caesar cipher
Shift each letter to encrypt a message — the simplest idea of a cipher and its key.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| encryption/enˈkrɪpʃn/ | 加密 | jiā mì |
| intercepted/ˌɪntəˈseptɪd/ | 拦截 | lán jié |
| plaintext/ˈpleɪntekst/ | 明文 | míng wén |
| ciphertext/ˈsaɪfətekst/ | 密文 | mì wén |
| symmetric encryption/sɪˈmetrɪk enˈkrɪpʃn/ | 对称加密 | duì chèn jiā mì |
| key/kiː/ | 密钥 | mì yào |
| asymmetric encryption/ˌeɪsɪˈmetrɪk enˈkrɪpʃn/ | 非对称加密 | fēi duì chèn jiā mì |
| public key/ˈpʌblɪk kiː/ | 公钥 | gōng yào |
| private key/ˈpraɪvət kiː/ | 私钥 | sī yào |
2.3
考试技巧
- 数据以数据包发送(一个带地址和数据包号的包头、一个有效载荷,和一个尾部)。数据包能走不同的路由并乱序到达,然后由它们的数据包号重新排序。
- 匹配传输类型:串行(一次一位,长距离上好)对并行(一次几位,短距离);单工 / 半双工 / 全双工描述方向。
- 一个单一的奇偶校验位只显示一个错误发生了;一个奇偶校验块定位确切的错误位——都失败的那一行和那一列。
- 学习错误检测方法以及每个做什么:奇偶校验、校验和、回送校验、ARQ,和校验码(用于键入的数)。
- 对称加密用一个共享密钥;非对称用一个公钥加密、一个私钥解密,所以没有秘密密钥被共享。
本主题的互动课程
逐步学习,并即时检测练习。