数据通信基础和物理层是计算机网络中的核心概念，它们构成了网络通信的基础。在这个主题中，我们首先了解到网络体系结构的本质，即多层通信的概念。每一层都有其特定的任务，上层利用下层提供的服务，而实际的数据传输在最底层——物理层完成。常见的网络体系结构有ISO/OSI七层参考模型和TCP/IP模型，后者不仅包含TCP和IP协议，还包括一系列其他协议。
物理层是网络的最底层，它的主要任务不是指具体的硬件设备或传输媒体，而是设计如何在这些媒体上有效地传输比特流。它为数据链路层提供服务，负责在物理媒体上传输原始的比特流，并规定了与传输媒体之间的机械、电气、功能和规程特性。物理层的四个特性包括机械特性（定义接口的物理连接方式）、电气特性（规定接口的电气标准）、功能特性（定义各引线的功能）以及规程特性（定义信号的时序和操作过程）。例如，ISO标准连接器如DCE（数据电路终端设备）和DTE（数据终端设备）之间的接口标准有多种针脚配置，如9针、15针、25针等，它们各自适用于不同的应用场景。
数据通信的基础知识涵盖了数据通信系统模型，其中包括信道、奈奎斯特定理和香农公式。信道是信息传输的媒介，奈奎斯特定理规定了在无噪声信道中，数据传输速率的最大理论值，而香农公式则扩展了这一理论，考虑了有噪声信道的情况，给出了最大信息传输速率与信道带宽及信道噪声的关系。带宽通常用来表示信道的传输能力，而在网络语境中，宽带通常指的是高速互联网接入服务。多路复用技术允许在同一信道上同时传输多个信号，常见的有多路频分复用（FDM）、时分复用（TDM）和码分多址（CDMA）等。
数字传输系统是现代通信的重要组成部分，通过调制解调器，将数字信号转换为模拟信号以便在模拟信道（如电话线）上传输，到达接收端后再由调制解调器还原为数字信号。例如，当两台个人计算机通过电话线路进行通信时，就需要借助调制解调器实现数字比特流和模拟信号之间的转换。
总结来说，物理层是网络通信的基础，负责比特流的传输，而数据通信基础知识包括了通信系统模型、信道理论和多路复用技术。这些知识对于理解整个网络通信过程至关重要，因为它们确保了信息能够准确、高效地在不同设备间传递。
