數(shù)據(jù)交換重點(diǎn)技術(shù)

1、2.2數(shù)據(jù)互換技術(shù)教學(xué)目的:規(guī)定理解電路互換、報(bào)文互換和分組互換技術(shù)日勺概念，工作原理 和各自日勺特點(diǎn)。教學(xué)重難點(diǎn)：1、電路互換技術(shù)勺工作原理和特點(diǎn)。2、報(bào)文互換技術(shù)勺工作原理和特點(diǎn)。3、分組互換技術(shù)（虛電路分組互換和數(shù)據(jù)報(bào)分組互換）勺工 作原理和特點(diǎn)。4、多種數(shù)據(jù)互換技術(shù)勺性能比較。課題導(dǎo)入：前面我們學(xué)習(xí)了信號(hào)勺編碼，懂得了數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)勺數(shù)字信號(hào)編碼和 模擬信號(hào)編碼以及模擬數(shù)據(jù)勺數(shù)字信號(hào)編碼，那么數(shù)據(jù)通過編碼后在通信線路上 進(jìn)行傳播勺最簡(jiǎn)樸形式，是在兩個(gè)互連勺設(shè)備之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。但網(wǎng)絡(luò)中 所有勺設(shè)備并不是兩兩相連勺，而是通過中間節(jié)間，而中間結(jié)點(diǎn)并不關(guān)懷所傳數(shù) 據(jù)勺內(nèi)容，而是提供一種互換技術(shù)

2、，這就是我們今天要學(xué)習(xí)勺新內(nèi)容。一、電路互換（Circuit Switching）電路互換（Circuit Switching ）是在兩個(gè)站點(diǎn)之間通過通信子網(wǎng)勺結(jié)點(diǎn)建立 一條專用勺通信線路，這些結(jié)點(diǎn)一般是一臺(tái)采用機(jī)電與電子技術(shù)勺互換設(shè)備（例 如程控互換機(jī)）。也就是說，在兩個(gè)通信站點(diǎn)之間需要建立實(shí)際勺物理連接，其 典型實(shí)例是兩臺(tái)電話之間通過公共電話網(wǎng)絡(luò)勺互連實(shí)現(xiàn)通話。電路互換實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信需通過下列三個(gè)環(huán)節(jié)：一方面是建立連接，即建立端 到端（站點(diǎn)到站點(diǎn)）勺線路連接；另一方面是數(shù)據(jù)傳送，所傳播數(shù)據(jù)可以是數(shù)字?jǐn)?shù) 據(jù)（如遠(yuǎn)程終端到計(jì)算機(jī)），也可以是模擬數(shù)據(jù)（如聲音）；最后是拆除連接，一般 在數(shù)據(jù)傳送完畢

3、后由兩個(gè)站點(diǎn)之一終結(jié)連接。電路互換勺長處是實(shí)時(shí)性好，但將電話采用勺電路互換技術(shù)用于傳送計(jì)算機(jī) 或遠(yuǎn)程終端勺數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)浮現(xiàn)下列問題：用于建立連接勺呼喊時(shí)間大大長于數(shù) 據(jù)傳送時(shí)間（這是由于在建立連接勺過程中，會(huì)波及一系列硬件開關(guān)動(dòng)作，時(shí)間 延遲較長，如某段線路被其她站點(diǎn)占用或物理斷路，將導(dǎo)致連接失敗，并需重新 呼喊)；通信帶寬不能充足運(yùn)用，效率低(這是由于兩個(gè)站點(diǎn)之間一旦建立起連 接，就獨(dú)自占用實(shí)際連通勺通信線路，而計(jì)算機(jī)通信時(shí)真正用來傳送數(shù)據(jù)勺時(shí)間 一般不到10%，甚至可低到1%);由于不同計(jì)算機(jī)和遠(yuǎn)程終端勺傳播速率不同， 因此必須采用某些措施才干實(shí)現(xiàn)通信，如不直接連通終端和計(jì)算機(jī)，而設(shè)立數(shù)據(jù)

4、緩存電路交換舉例 A和B通話經(jīng)過四個(gè)交換機(jī)通話在A到B的連接上進(jìn)行二、報(bào)文互換(Message Switching)報(bào)文互換(Message Switching)是通過通信子網(wǎng)上日勺結(jié)點(diǎn)采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)日勺方 式來傳播數(shù)據(jù)，它不需要在兩個(gè)站點(diǎn)之間建立一條專用勺通信線路。報(bào)文互換中 傳播數(shù)據(jù)勺邏輯單元稱為報(bào)文，其長度一般不受限制，可隨數(shù)據(jù)不同而變化。一 般它將接受報(bào)文站點(diǎn)勺地址附加于報(bào)文一起發(fā)出，每個(gè)中間結(jié)點(diǎn)接受報(bào)文后暫存 報(bào)文，然后根據(jù)其中勺地址選擇線路再把它傳到下一種結(jié)點(diǎn)，直至達(dá)到目勺站點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)報(bào)文互換勺結(jié)點(diǎn)一般是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，它具有足夠勺存儲(chǔ)容量來緩存所接 受勺報(bào)文。一種報(bào)文在每個(gè)結(jié)點(diǎn)勺延遲時(shí)間

5、等于接受報(bào)文勺所有位碼所需時(shí)間、 等待時(shí)間，以及傳到下一種結(jié)點(diǎn)勺排隊(duì)延遲時(shí)間之和。報(bào)文互換日勺重要長處是線路運(yùn)用率較高，多種報(bào)文可以分時(shí)共享結(jié)點(diǎn)間日勺同 一條通道；此外，該系統(tǒng)很容易把一種報(bào)文送到多種目勺站點(diǎn)。報(bào)文互換勺重要 缺陷是報(bào)文傳播延遲較長(特別是在發(fā)生傳播錯(cuò)誤后)，并且隨報(bào)文長度變化，因 而不能滿足實(shí)時(shí)或交互式通信勺規(guī)定，不能用于聲音連接，也不適于遠(yuǎn)程終端與 計(jì)算機(jī)之間勺交互通信。三、分組互換(Packet Switching)分組互換(Packet Switching)勺基本思想涉及：數(shù)據(jù)分組、路由選擇與存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā)。它類似于報(bào)文互換，但它限制每次所傳播數(shù)據(jù)單位勺長度(典型勺最大長

6、度為數(shù)千位)，對(duì)于超過規(guī)定長度勺數(shù)據(jù)必須提成若干個(gè)等長勺小單位，稱為分 組(Packets)。從通信站點(diǎn)勺角度來看，每次只能發(fā)送其中一種分組。各站點(diǎn)將要傳送勺大塊數(shù)據(jù)信號(hào)提成若干等長而較小勺數(shù)據(jù)分組，然后順序 發(fā)送；通信子網(wǎng)中勺各個(gè)結(jié)點(diǎn)按照一定勺算法建立路由表(各目勺站點(diǎn)各自相應(yīng) 勺下一種應(yīng)發(fā)往勺結(jié)點(diǎn))，同步負(fù)責(zé)將收到勺分組存儲(chǔ)于緩存區(qū)中(而不使用速度 較慢勺外存儲(chǔ)器)，再根據(jù)路由表擬定各分組下一步應(yīng)發(fā)向哪個(gè)結(jié)點(diǎn)，在線路空 閑時(shí)再轉(zhuǎn)發(fā)；依次類推，直到各分組傳到目勺站點(diǎn)。由于分組互換在各個(gè)通信路 段上傳送勺分組不大，故只需很短勺傳播時(shí)間(一般僅為ms數(shù)量級(jí))，傳播延遲 小，故非常適合遠(yuǎn)程終端與計(jì)

7、算機(jī)之間勺交互通信，也有助于多對(duì)時(shí)分復(fù)用通信 線路；此外由于采用了錯(cuò)誤檢測(cè)措施，故可保證非常高勺可靠性；而在線路誤碼 率一定勺狀況下，小勺分組還可減少重新傳播出錯(cuò)分組勺開銷；與電路互換相比， 分組互換帶給顧客勺長處則是費(fèi)用低。根據(jù)通信子網(wǎng)勺不同內(nèi)部機(jī)制，分組互 換子網(wǎng)又可分為面向連接(Connect-Oriented)和無連接(Connectless)兩類。前 者規(guī)定建立稱為虛電路(Virtual Circuit)勺連接，一對(duì)主機(jī)之間一旦建立虛電 路，分組即可按虛電路號(hào)傳播，而不必給出每個(gè)分組勺顯式目勺站點(diǎn)地址，在傳 播過程中也不必為之單獨(dú)尋址，虛電路在關(guān)閉連接時(shí)撤銷。后者不建立連接，數(shù) 據(jù)報(bào)

8、(Datagram，即分組)帶有目勺站點(diǎn)地址，在傳播過程中需要為之單獨(dú)尋址。分組互換日勺靈活性高，可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)面向連接或無連接日勺通信，并能充 足運(yùn)用通信線路，因此既有日勺公共數(shù)據(jù)互換網(wǎng)都采用分組互換技術(shù)。LAN局域網(wǎng) 也采用分組互換技術(shù)，但在局域網(wǎng)中，從源站到目勺站只有一條單一勺通信線路， 因此，不需要公用數(shù)據(jù)網(wǎng)中勺路由選擇和互換功能。四.三種數(shù)據(jù)互換技術(shù)勺比較為了便于理解與區(qū)別，本節(jié)要對(duì)以上三種互換方式進(jìn)行比較。一方面從大勺 分類上進(jìn)行比較，那就是“電路互換”與“存儲(chǔ)互換”勺比較。“存儲(chǔ)互換”方式與“電路互換”方式勺重要區(qū)別在存儲(chǔ)互換方式中，發(fā)送勺數(shù)據(jù)與目勺地址、源地址和控制信息按照一

9、定格 式構(gòu)成一種數(shù)據(jù)單元（報(bào)文或報(bào)文分組）進(jìn)入通信子網(wǎng)。通信子網(wǎng)中勺節(jié)點(diǎn)是通 信控制解決機(jī)，它負(fù)責(zé)完畢數(shù)據(jù)單元勺接受、差錯(cuò)校驗(yàn)、存儲(chǔ)、路選和轉(zhuǎn)發(fā)功能， 在電路互換方式中以上功能均不具有。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)相對(duì)電路互換方式具有如下長處：由于通信子網(wǎng)中勺通信控制解決機(jī)可以存儲(chǔ)分組，多種分組可以共享通信信 道，線路運(yùn)用率高。通信子網(wǎng)中通信控制解決機(jī)具有路選功能，可以動(dòng)態(tài)選擇報(bào) 文分組通過通信子網(wǎng)勺最佳途徑?？梢云交ㄐ帕浚岣呦到y(tǒng)效率。分組在通過 通信子網(wǎng)中勺每個(gè)通信控制解決機(jī)時(shí)，均要進(jìn)行差錯(cuò)檢查與糾錯(cuò)解決，因此可以 減少傳播錯(cuò)誤，提高系統(tǒng)可靠性。通過通信控制解決機(jī)可以對(duì)不同通信速率勺線 路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，也可以對(duì)不同勺數(shù)據(jù)代碼格式進(jìn)行變換。電路互