計算機網(wǎng)絡(luò)第2章2

1、2 2.5 5 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)v當(dāng)存在多個通信設(shè)備時，如何使每兩個設(shè)備當(dāng)存在多個通信設(shè)備時，如何使每兩個設(shè)備之間能夠通信問題。交換使得沒有物理鏈路之間能夠通信問題。交換使得沒有物理鏈路直接連接的兩個或多個設(shè)備之間能夠通信的直接連接的兩個或多個設(shè)備之間能夠通信的技術(shù)。技術(shù)。v傳統(tǒng)的交換方式有三種：傳統(tǒng)的交換方式有三種：電路交換電路交換(Circuit Switch)(Circuit Switch)分組交換分組交換(Packet Switch)(Packet Switch)報文交換（報文交換（Message Switch)Message Switch)v隨著交換技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一些新的

2、交換隨著交換技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一些新的交換技術(shù)，例如技術(shù)，例如ATMATM交換（也稱信元交換）和幀中交換（也稱信元交換）和幀中繼等。繼等。2 2.5 5.1 1 電路交換電路交換v電路交換是在兩個設(shè)備之間創(chuàng)建一條臨時的電路交換是在兩個設(shè)備之間創(chuàng)建一條臨時的物理連接。所以我們可以把電路交換機看作物理連接。所以我們可以把電路交換機看作是一個多路開關(guān)。是一個多路開關(guān)。A21GFEDCB3v電路交換的特點是在通信開始之前，要在兩電路交換的特點是在通信開始之前，要在兩個通信設(shè)備之間建立起一條完全被通信雙方個通信設(shè)備之間建立起一條完全被通信雙方所占用的物理通路。其過程包括以下三個步所占用的物理通路。其過程

3、包括以下三個步驟：驟：電路建立電路建立數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸電路拆除電路拆除電路交換舉例電路交換舉例vA 和 B 通話經(jīng)過四個交換機v通話在 A 到 B 的連接上進行(交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA2 2.5 5.2 2 報文交換報文交換v報文交換又稱為存儲轉(zhuǎn)發(fā)。它的基本原理是報文交換又稱為存儲轉(zhuǎn)發(fā)。它的基本原理是在報文的傳輸過程中，由網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點將在報文的傳輸過程中，由網(wǎng)絡(luò)的中間節(jié)點將報文暫時存儲起來，檢查它的正確性和完整報文暫時存儲起來，檢查它的正確性和完整性，然后再發(fā)往下一個節(jié)點。性，然后再發(fā)往下一個節(jié)點。v缺點：在報文交換中，整個報文是作為一個缺點：在報文交換中，

4、整個報文是作為一個整體來處理，由于報文較長，報文傳輸?shù)难诱w來處理，由于報文較長，報文傳輸?shù)难舆t很大。遲很大。v報文交換技術(shù)已被淘汰。報文交換技術(shù)已被淘汰。2 2.5 5.3 3 分組交換分組交換v分組交換：較長的報文被分為較短的數(shù)據(jù)單元，分組交換：較長的報文被分為較短的數(shù)據(jù)單元，然后每個數(shù)據(jù)單元被加上一些通信控制信息等然后每個數(shù)據(jù)單元被加上一些通信控制信息等內(nèi)容，形成一個信息包內(nèi)容，形成一個信息包(packet)(packet)。通信時以包。通信時以包為單位發(fā)送、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)。信息包長度一般比為單位發(fā)送、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)。信息包長度一般比報文短得多，因此可以在中間站點的主存隊列報文短得多，因此可以在

5、中間站點的主存隊列中存儲，而且只要信息包到達(dá)后就可以轉(zhuǎn)發(fā)，中存儲，而且只要信息包到達(dá)后就可以轉(zhuǎn)發(fā)，而不必等待很長的報文全部到達(dá)?？s短了信息而不必等待很長的報文全部到達(dá)?？s短了信息傳輸過程中的延遲時間。傳輸過程中的延遲時間。v分組交換與電路交換的比較分組交換與電路交換的比較v共享傳輸鏈路，提高使用效率；共享傳輸鏈路，提高使用效率；v有流量和擁塞控制，不會發(fā)生阻塞；有流量和擁塞控制，不會發(fā)生阻塞；v可工作于廣播和多播的方式；可工作于廣播和多播的方式；v具有提供多種通信設(shè)備互連；具有提供多種通信設(shè)備互連；v分組交換有兩種類型分組交換有兩種類型v數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報v虛電路虛電路數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報v在傳輸中每個包都

6、將獨立于其他包進行處理。在傳輸中每個包都將獨立于其他包進行處理。任何一條鏈路可以同時為多對設(shè)備之間的通任何一條鏈路可以同時為多對設(shè)備之間的通信服務(wù)。一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報可能不是次序地信服務(wù)。一次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報可能不是次序地到達(dá)目的地。重新排序的任務(wù)由傳輸層來完到達(dá)目的地。重新排序的任務(wù)由傳輸層來完成。成。ADEFCB123412343 312124 43 312121212342134214 4虛電路虛電路v在虛電路方法中，屬于同一次通信的所有包在虛電路方法中，屬于同一次通信的所有包之間的關(guān)系得以維持。路徑是在數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹g的關(guān)系得以維持。路徑是在數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始之前就被選定。和電路交換的區(qū)別是：開始

7、之前就被選定。和電路交換的區(qū)別是：虛電路可以同時為多個設(shè)備提供通信服務(wù)，虛電路可以同時為多個設(shè)備提供通信服務(wù)，而電路交換是獨占的而電路交換是獨占的ECBAH1H5H4H3H2DVC1VC2v虛電路有兩種：虛電路有兩種：v交換虛電路交換虛電路(SVC)：每條虛電路在需要的時：每條虛電路在需要的時候被創(chuàng)建，而且僅僅在這次通信交換的過程候被創(chuàng)建，而且僅僅在這次通信交換的過程中存在。中存在。v永久虛電路永久虛電路(PVC)：類似于租用線路，在這：類似于租用線路，在這種方法中，兩個用戶之間存在一條相同的虛種方法中，兩個用戶之間存在一條相同的虛電路，該電路是專門提供給特定用戶的，這電路，該電路是專門提供給

8、特定用戶的，這條虛電路總是建立好的。條虛電路總是建立好的。v在采用虛電路的情況下，僅在建立虛電路時在采用虛電路的情況下，僅在建立虛電路時需要目的地址，而進行數(shù)據(jù)傳送時，需要目的地址，而進行數(shù)據(jù)傳送時， 每個包每個包不需要攜帶完整的目的地址不需要攜帶完整的目的地址, ,而僅需要一個虛而僅需要一個虛電路的號碼標(biāo)志。這就減少了包的控制信息，電路的號碼標(biāo)志。這就減少了包的控制信息，從而減少了額外開銷。從而減少了額外開銷。P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報文報文報文A B C D A B C DA B C D報文交換電路交換分組交換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報文P2P1連接釋放數(shù)據(jù)傳送的特點比特流直達(dá)終

9、點報文報文報文分組 分組 分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)2 2.6 6 錯誤檢測和控制錯誤檢測和控制v檢錯碼：給發(fā)送信息加上冗余位，使其具備檢錯碼：給發(fā)送信息加上冗余位，使其具備檢錯功能。檢錯功能。v糾錯碼：能糾正錯誤的冗余碼。糾錯碼：能糾正錯誤的冗余碼。v編碼效率：數(shù)據(jù)信息在整個發(fā)送信息的比重。編碼效率：數(shù)據(jù)信息在整個發(fā)送信息的比重。2 2.6 6.1 1 奇偶校驗碼奇偶校驗碼v偶校驗：設(shè)偶校驗：設(shè)m m位數(shù)據(jù)單元位數(shù)據(jù)單元b1b2b3bmb1b2b3bm，則：，則： r=b1+b2+b3.+bmr=b1+b2+b3.+bmv奇校驗：設(shè)奇校驗：設(shè)m m位數(shù)據(jù)單元位數(shù)據(jù)單元b1b2b3b

10、mb1b2b3bm，則：，則： r=b1+b2+b3.+bm+1r=b1+b2+b3.+bm+1v發(fā)送數(shù)據(jù)時，連同校驗位發(fā)送數(shù)據(jù)時，連同校驗位r r一起發(fā)送。接收方一起發(fā)送。接收方根據(jù)結(jié)果，判斷是否發(fā)生差錯。根據(jù)結(jié)果，判斷是否發(fā)生差錯。垂直（縱向）奇偶校驗垂直（縱向）奇偶校驗 1101110011110111010111001010100111011100111101110101110010101001數(shù)據(jù)傳輸方向水平（橫向）奇偶校驗水平（橫向）奇偶校驗 01010101100111101110101110010101001數(shù)據(jù)傳輸方向01010101100111101110101110010

11、101001數(shù)據(jù)傳輸方向水平垂直（縱橫）奇偶校驗水平垂直（縱橫）奇偶校驗 10101010110111001111011101011100101010011010101011011100111101110101110010101001數(shù)據(jù)傳輸方向2 2.6 6.2 2 循環(huán)校驗碼循環(huán)校驗碼CRCCRCv通信雙方約定一個生成多項式通信雙方約定一個生成多項式G(x)G(x)，最高階，最高階為為m m；例如：；例如：G(x)=XG(x)=X4 4+x+x3 3+1=11001+1=11001，v即即m=4m=4v設(shè)待發(fā)送的信息為設(shè)待發(fā)送的信息為U(x)U(x)；例：；例：11010111101011

12、v用用U(x)XU(x)X4 4除以除以G(x)G(x)得得4 4位余數(shù)位余數(shù)R(x)R(x)；即在；即在U(x)U(x)后面添后面添m m個零后除以個零后除以G(x)G(x)。v除法的規(guī)則是：除法的規(guī)則是：1+1=01+1=0；1+0=11+0=1；0+0=00+0=0；0+1=10+1=1；沒有借位。；沒有借位。v將將R(x)R(x)放在放在U(x)U(x)之后得循環(huán)校驗碼。之后得循環(huán)校驗碼。v接收方用收到的數(shù)據(jù)除以生成多項式接收方用收到的數(shù)據(jù)除以生成多項式G(x)G(x)，如果結(jié)果為如果結(jié)果為0 0，傳輸沒有錯誤，否則，說明傳，傳輸沒有錯誤，否則，說明傳輸產(chǎn)生錯誤。輸產(chǎn)生錯誤。例例1：G

13、(x)= x4+x3+1=11001, U(x)=1101011 余余 數(shù)數(shù) R R( (x x) )添 個 零生 成 多 項 式v最后發(fā)送的數(shù)據(jù)是：最后發(fā)送的數(shù)據(jù)是：11010111010例例2：G(x)= x5+x2+x=100110, U(x)=10010110 余余 數(shù)數(shù) R R( (x x) )添 個 零生 成 多 項 式G(x) v最后發(fā)送的數(shù)據(jù)是：最后發(fā)送的數(shù)據(jù)是：10010110000102 2.6 6.3 3 校驗和校驗和v在發(fā)送方，將要發(fā)送的整個數(shù)據(jù)單元分成大在發(fā)送方，將要發(fā)送的整個數(shù)據(jù)單元分成大小都為小都為n n（一般為（一般為1616）比特的若干段。然后將）比特的若干段

14、。然后將這些分段采用反碼加法算法加在一起，得到這些分段采用反碼加法算法加在一起，得到一個一個n n比特長的結(jié)果，該結(jié)果取反后得到一個比特長的結(jié)果，該結(jié)果取反后得到一個n n比特長的檢查和，將檢查和當(dāng)作冗余位加在比特長的檢查和，將檢查和當(dāng)作冗余位加在原始數(shù)據(jù)單元的末尾，隨原始數(shù)據(jù)單元一起原始數(shù)據(jù)單元的末尾，隨原始數(shù)據(jù)單元一起發(fā)送給接收方。發(fā)送給接收方。 v接收方按照發(fā)送方的方法將整個數(shù)據(jù)塊分成接收方按照發(fā)送方的方法將整個數(shù)據(jù)塊分成大小為大小為n n的若干段，其中最后一段為檢查和。的若干段，其中最后一段為檢查和。然后將這些分段采用反碼加法算法加在一起，然后將這些分段采用反碼加法算法加在一起，得到一個得到一個n n比特長的結(jié)果。如果結(jié)果為比特長的結(jié)果。如果結(jié)果為n n個個1 1，則傳輸正確，反之，則是錯誤的。則傳輸正確，反之，則是錯誤的。 + 101011111 10001001010111110011110111010111001010100110101111100