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文檔簡介
1、12.6 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù) 交換的概念 為什么要采用交換技術(shù) 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的方法2 什么是交換?什么是交換? 按某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路資源按某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路資源。 例如,電話交換機(jī)在用戶呼叫時(shí)為用戶選擇一條可例如,電話交換機(jī)在用戶呼叫時(shí)為用戶選擇一條可用的線路進(jìn)行接續(xù)。用戶掛機(jī)后則斷開該線路,該用的線路進(jìn)行接續(xù)。用戶掛機(jī)后則斷開該線路,該線路又可分配給其他用戶。線路又可分配給其他用戶。 最初的交換:人工轉(zhuǎn)接交換最初的交換:人工轉(zhuǎn)接交換3節(jié)點(diǎn)數(shù)線路數(shù)2133465101000499500nn(n-1)/212345無交換的點(diǎn)-點(diǎn)全互連網(wǎng)絡(luò) 為什么要采用交換技術(shù)?為什么要采用
2、交換技術(shù)?4 為什么要采用交換技術(shù)?為什么要采用交換技術(shù)? 提高線路利用率(當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)較多時(shí)使用專門提高線路利用率(當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)較多時(shí)使用專門的點(diǎn)到點(diǎn)線路浪費(fèi)資源)的點(diǎn)到點(diǎn)線路浪費(fèi)資源) 實(shí)現(xiàn)交換的方法主要有:實(shí)現(xiàn)交換的方法主要有:電路交換電路交換、報(bào)文交報(bào)文交換換和和分組交換分組交換。5 電路交換電路交換 在通信雙方之間建立一條臨時(shí)專用線路的過程。在通信雙方之間建立一條臨時(shí)專用線路的過程。 可以是真正的物理線路,也可以是一個(gè)復(fù)用信道??梢允钦嬲奈锢砭€路,也可以是一個(gè)復(fù)用信道。 特點(diǎn):數(shù)據(jù)傳輸前需要建立一條端到端的通路。特點(diǎn):數(shù)據(jù)傳輸前需要建立一條端到端的通路。稱為稱為“面向連接的面向連接
3、的”(典型例子:電話)(典型例子:電話) 過程:過程:建立連接建立連接通信通信釋放連接釋放連接 優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)缺點(diǎn): 建立連接的時(shí)間長;建立連接的時(shí)間長; 一旦建立連接就獨(dú)占線路,線路利用率低;一旦建立連接就獨(dú)占線路,線路利用率低; 無糾錯(cuò)機(jī)制;無糾錯(cuò)機(jī)制; 建立連接后,傳輸延遲小。建立連接后,傳輸延遲小。 不適用于計(jì)算機(jī)通信:因?yàn)橛?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性的不適用于計(jì)算機(jī)通信:因?yàn)橛?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性的特點(diǎn),真正傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)間不到特點(diǎn),真正傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)間不到10%。 例如:建立連接的時(shí)間為例如:建立連接的時(shí)間為0.5s,計(jì)算機(jī)以,計(jì)算機(jī)以1Mb/s的速率發(fā)送的速率發(fā)送10KB。線路利用率?。線路利用率
4、?6 電話網(wǎng)絡(luò)中的電路交換 電路交換也能在多路復(fù)用信道上實(shí)現(xiàn) 在物理線路的某個(gè)信道上建立連接 主要用于電話通信網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程用戶或移動(dòng)用戶連接企業(yè)局域網(wǎng),或用于高速線路的備份7 報(bào)文交換報(bào)文交換 以報(bào)文為單位進(jìn)行以報(bào)文為單位進(jìn)行“存儲(chǔ)存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)”交換的技術(shù)。交換的技術(shù)。 在交換過程中,交換設(shè)備將接收到的報(bào)文先存儲(chǔ)下來,待信道在交換過程中,交換設(shè)備將接收到的報(bào)文先存儲(chǔ)下來,待信道空閑時(shí)再轉(zhuǎn)發(fā)出去,一級(jí)一級(jí)中轉(zhuǎn),直到目的地。這種數(shù)據(jù)傳空閑時(shí)再轉(zhuǎn)發(fā)出去,一級(jí)一級(jí)中轉(zhuǎn),直到目的地。這種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)稱為輸技術(shù)稱為存儲(chǔ)存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)。 傳輸之前不需要建立端到端的連接傳輸之前不需要建立端到端的連接,僅在相鄰
5、節(jié)點(diǎn)傳,僅在相鄰節(jié)點(diǎn)傳輸報(bào)文時(shí)建立節(jié)點(diǎn)間的連接。輸報(bào)文時(shí)建立節(jié)點(diǎn)間的連接。稱為稱為“無連接的無連接的”(典型例子:電報(bào))(典型例子:電報(bào)) 整個(gè)報(bào)文(整個(gè)報(bào)文(Message)作為一個(gè)整體一起發(fā)送。)作為一個(gè)整體一起發(fā)送。 優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)缺點(diǎn): 沒有建立和拆除連接所需的等待時(shí)間;沒有建立和拆除連接所需的等待時(shí)間; 線路利用率高;線路利用率高; 傳輸可靠性較高;傳輸可靠性較高; 報(bào)文大小不一,造成存儲(chǔ)管理復(fù)雜;報(bào)文大小不一,造成存儲(chǔ)管理復(fù)雜; 大報(bào)文造成存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的延時(shí)過長,且對存儲(chǔ)容量要求較高;大報(bào)文造成存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的延時(shí)過長,且對存儲(chǔ)容量要求較高; 出錯(cuò)后整個(gè)報(bào)文全部重發(fā)。出錯(cuò)后整個(gè)報(bào)文全部重發(fā)。類比
6、:下載時(shí)若無斷點(diǎn)續(xù)傳功能,一旦出錯(cuò)你會(huì)怎樣做?類比:下載時(shí)若無斷點(diǎn)續(xù)傳功能,一旦出錯(cuò)你會(huì)怎樣做?8 分組交換(包交換)分組交換(包交換) 將報(bào)文分割成若干個(gè)大小相等的分組(將報(bào)文分割成若干個(gè)大小相等的分組(Packet)進(jìn)行)進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。 數(shù)據(jù)傳輸前不需要建立一條數(shù)據(jù)傳輸前不需要建立一條端到端端到端的通路的通路也是也是“無連接的無連接的”。 有強(qiáng)大的糾錯(cuò)機(jī)制、流量控制、擁塞控制和路由選擇有強(qiáng)大的糾錯(cuò)機(jī)制、流量控制、擁塞控制和路由選擇功能。功能。 優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)缺點(diǎn): 對轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)要求較低,可以用內(nèi)存來緩沖分組對轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)要求較低,可以用內(nèi)存來緩沖分組速度速度快;快; 轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)小
7、轉(zhuǎn)發(fā)延時(shí)小適用于交互式通信;適用于交互式通信; 某個(gè)分組出錯(cuò)可以僅重發(fā)出錯(cuò)的分組某個(gè)分組出錯(cuò)可以僅重發(fā)出錯(cuò)的分組效率高;效率高; 各分組可通過不同路徑傳輸,容錯(cuò)性好。各分組可通過不同路徑傳輸,容錯(cuò)性好。 需要分割報(bào)文和重組報(bào)文,增加了端站點(diǎn)的負(fù)擔(dān)。需要分割報(bào)文和重組報(bào)文,增加了端站點(diǎn)的負(fù)擔(dān)。 分組交換有兩種交換方式:分組交換有兩種交換方式: 數(shù)據(jù)報(bào)方式和虛電路方式數(shù)據(jù)報(bào)方式和虛電路方式9 數(shù)據(jù)報(bào)方式(Datagram) 各分組獨(dú)立地確定路由獨(dú)立地確定路由(傳輸路徑) 不能保證分組按序到達(dá)不能保證分組按序到達(dá),所以目的站點(diǎn)需要按分組編號(hào)重新排序重新排序和組裝數(shù)據(jù)報(bào)方式不能保證分組按序到達(dá)數(shù)據(jù)報(bào)方
8、式不能保證分組按序到達(dá)分組可能通過多個(gè)路徑穿越網(wǎng)絡(luò)分組可能通過多個(gè)路徑穿越網(wǎng)絡(luò)10 虛電路方式(Virtual Circuit) 通信前預(yù)先建立一條邏輯連接虛電路虛電路 虛電路是由其路徑上的所有交換機(jī)中的路由表定義的邏輯連接虛電路是由其路徑上的所有交換機(jī)中的路由表定義的邏輯連接 類比:鐵路系統(tǒng)(旅客類比:鐵路系統(tǒng)(旅客/列車列車:分組,鐵路網(wǎng)分組,鐵路網(wǎng):網(wǎng)絡(luò),火車站網(wǎng)絡(luò),火車站:節(jié)點(diǎn))節(jié)點(diǎn))“濟(jì)南北京濟(jì)南北京”G101這條線路可以看成是一條虛路徑這條線路可以看成是一條虛路徑 也需要三個(gè)過程:建立數(shù)據(jù)傳輸拆除 建立虛電路時(shí),交換機(jī)將預(yù)留傳輸時(shí)所需的所有資源 虛電路的路由在建立時(shí)確定,傳輸數(shù)據(jù)時(shí)則不再需要 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)只需指定虛電路號(hào),分組即可按虛電路的路由穿越網(wǎng)絡(luò)“數(shù)字管道” 提供的是“面向連接”的服務(wù) 但卻沒有像電路交換那樣始終占用一條端到端的物理通道,只是斷續(xù)地依次占用傳輸路徑上各個(gè)鏈路段斷續(xù)地依次占用傳輸路徑上各個(gè)鏈路段與鐵路系統(tǒng)類比 可以看成是采用了電路交換思想的分組交換 能夠保證分組按序到
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