數(shù)據(jù)交換技術(shù)詳解課件

2.6數(shù)據(jù)交換技術(shù)2.6數(shù)據(jù)交換技術(shù)HBHANCNDNGNFNBNANE2.6.1線路交換:CircuitSwitchingHBHANCNDNGNFNBNANE2.6.1線路交換線路交換三步驟線在數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始前建立連接，有一定延遲，但連接后，在中間各節(jié)點(diǎn)的延遲可以忽略不計(jì)常用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸效率低不能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不能平滑通信流量不能進(jìn)行差錯(cuò)控制線路交換特點(diǎn)：在數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始前建立連接，有一定延遲，但連接后，在中間各節(jié)點(diǎn)

數(shù)據(jù)單元報(bào)文或分組

通信子網(wǎng)通信控制處理器:CCP接收差錯(cuò)檢測(cè)存儲(chǔ)路由選擇傳輸2.6.2存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式:Store-and–forwardexchanging待傳輸數(shù)據(jù)源主機(jī)地址目的主機(jī)地址

控制信息數(shù)據(jù)單元報(bào)文通信子網(wǎng)通信控制處理器:C

存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)點(diǎn)：多個(gè)數(shù)據(jù)單元共享一條通信信道，提高信道使用率選擇最佳路徑通過(guò)通信子網(wǎng)

平衡網(wǎng)絡(luò)栽荷

減少傳輸差錯(cuò)在采用不同速率或不同編碼格式的信道間交換數(shù)據(jù)單元

可使用優(yōu)先級(jí)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)點(diǎn)：報(bào)文交換：無(wú)論數(shù)據(jù)有多長(zhǎng)，都作為一個(gè)邏輯數(shù)據(jù)單元加上目的地址、源地址和控制信息，并按規(guī)定格式封裝

存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)分類(lèi)：報(bào)文號(hào)目的地址源地址數(shù)據(jù)校驗(yàn)報(bào)文結(jié)構(gòu)報(bào)文分組交換：長(zhǎng)報(bào)文被分為多個(gè)短的有限長(zhǎng)度分組，1千或幾千比特，每個(gè)分組分配分組號(hào)，在接收端所有分組按序號(hào)重新組裝為長(zhǎng)的報(bào)文

報(bào)文號(hào)分組號(hào)目的地址源地址數(shù)據(jù)校驗(yàn)分組結(jié)構(gòu)報(bào)文交換：無(wú)論數(shù)據(jù)有多長(zhǎng)，都作為一個(gè)邏輯數(shù)據(jù)單元加上目的地址HAHBNCNDNGNFNBNANEP1

P2

P1ACKP1P1P1ACKACKP2P2P22.6.3數(shù)據(jù)報(bào)方式:Datagram,DC分組交換：

數(shù)據(jù)報(bào)方式虛電路方式HAHBNCNDNGNFNBNANEP1P2P1ACK報(bào)文的不同分組可通過(guò)不同的路徑進(jìn)行傳輸

分組可能不按順序到達(dá)目的主機(jī)，可能重傳或丟失在傳輸過(guò)程中，每個(gè)分組需要攜帶源地址和目的地址數(shù)據(jù)報(bào)的特點(diǎn)：報(bào)文的不同分組可通過(guò)不同的路徑進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)報(bào)的HAHBNCNDNGNFNBNANEP1C2P4P3D1P2ACK虛電路連接

數(shù)據(jù)傳輸虛電路釋放2.6.4虛電路方式:VirtualCircuit,VCHAHBNCNDNGNFNBNANEP1C2P4P3D1P2在傳輸分組前建立邏輯連接：虛電路連接報(bào)文的所有分組沿著同一條虛電路連接進(jìn)行傳輸分組按序到達(dá)目的主機(jī)，一般不會(huì)丟失或重發(fā)每個(gè)分組賦予一個(gè)虛電路標(biāo)識(shí)符，分組中沒(méi)有必要加目

的地址和源地址在每個(gè)節(jié)點(diǎn)有必要做差錯(cuò)控制，但沒(méi)必要進(jìn)行路由選擇每個(gè)節(jié)點(diǎn)支持多條虛電路連接2、虛電路特點(diǎn)在傳輸分組前建立邏輯連接：虛電路連接2、虛電路特點(diǎn)2.7、

差錯(cuò)控制2.7、差錯(cuò)控制

1、傳輸差錯(cuò)定義：接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象2.7.1、傳輸差錯(cuò)主機(jī)信道目的主機(jī)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)+噪聲噪聲1、傳輸差錯(cuò)定義：接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象噪聲熱噪聲:隨機(jī)噪聲

隨機(jī)差錯(cuò)

傳輸介質(zhì)的電子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生

特點(diǎn)：時(shí)刻存在、幅度小、強(qiáng)度與頻率無(wú)關(guān)，頻譜寬，一位錯(cuò)誤脈沖噪聲:突發(fā)噪聲突發(fā)差錯(cuò)

外界電磁干擾引起特點(diǎn)：幅度較大，相鄰多位錯(cuò)誤

2、

傳輸差錯(cuò)類(lèi)型：

隨機(jī)差錯(cuò)+突發(fā)差錯(cuò)噪聲熱噪聲:隨機(jī)噪聲隨機(jī)差錯(cuò)脈沖噪聲:二進(jìn)制碼元在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中被傳錯(cuò)的概率

Pe=Ne/N

Pe:誤碼率

Ne:被傳錯(cuò)的碼元數(shù)

N:傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元總數(shù)3、誤碼率二進(jìn)制碼元在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中被傳錯(cuò)的概率3、誤碼率

（1）誤碼率是衡量系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下傳輸可靠性的參數(shù)(2)對(duì)于一個(gè)實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，不能籠統(tǒng)地說(shuō)誤碼率越低越好，要根據(jù)實(shí)際傳輸要求提出誤碼率要求(3)如果傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)牟皇嵌M(jìn)制碼元，需要折合成二進(jìn)制碼元計(jì)算（1）誤碼率是衡量系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下傳輸可靠性的參數(shù)2.7.2.差錯(cuò)控制策略糾錯(cuò)碼方案為每個(gè)分組添加足夠的冗余信息，以便在接收端發(fā)現(xiàn)并自動(dòng)糾正傳輸差錯(cuò)復(fù)雜，需要大量的成本和時(shí)間，不適用于日常通信檢錯(cuò)碼方案分組僅包含足以使接收端發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的冗余信息，但不能確定傳輸差錯(cuò)的位置，不能自己糾正傳輸錯(cuò)誤容易，高效，廣泛使用，通過(guò)重發(fā)來(lái)糾正傳輸差錯(cuò)奇偶檢驗(yàn)循環(huán)冗余編碼差錯(cuò)控制：有效地檢測(cè)出錯(cuò)誤，并進(jìn)行糾正，從而提高通信信道的傳輸質(zhì)量的方法。2.7.2.差錯(cuò)控制策略糾錯(cuò)碼方案為每個(gè)分組添加足夠的冗1、奇偶檢驗(yàn)：

在傳輸前，在數(shù)據(jù)后加奇偶位

目的計(jì)算機(jī)重新計(jì)算奇偶位并與接收到的奇偶位相比較

如果再者相同，無(wú)差錯(cuò)

如果兩者不同，有差錯(cuò)1、奇偶檢驗(yàn)：奇檢驗(yàn):取奇偶位為0或1使1的總數(shù)（包括奇偶位）是奇數(shù)

11001100011

11001100011SR校驗(yàn)位校驗(yàn)位11奇檢驗(yàn):取奇偶位為0或1使1的總數(shù)（包括奇偶位）是奇數(shù)S偶檢驗(yàn):取奇偶位為0或1使1的總數(shù)（包括奇偶位）是偶數(shù)

11001100011

11001100011

SR校驗(yàn)位校驗(yàn)位00偶檢驗(yàn):取奇偶位為0或1使1的總數(shù)（包括奇偶位）是偶數(shù)SR校

方法簡(jiǎn)單，檢錯(cuò)能力差，不能檢測(cè)出兩個(gè)位或偶數(shù)位發(fā)生錯(cuò)誤的情況，檢錯(cuò)率最高達(dá)50%,用于通信要求較低的情況方法簡(jiǎn)單，檢錯(cuò)能力差，不能檢測(cè)出兩個(gè)位或偶數(shù)位發(fā)生錯(cuò)2.7.3差錯(cuò)控制機(jī)制------反饋重發(fā)

AutomaticRequestforRepeat，ARQ源主機(jī)校驗(yàn)編碼器存儲(chǔ)發(fā)送器反饋控制器目的主機(jī)校驗(yàn)譯碼器接收器

SR反饋控制器信道2.7.3差錯(cuò)控制機(jī)制------反饋重發(fā)

停止等待方式連續(xù)工作方式拉回方式選擇重發(fā)方式ARQ停止等待方式連續(xù)工作方式拉回方式選擇重發(fā)方式ARQ

發(fā)送方在發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，要等待接收方的應(yīng)答幀到來(lái)后，再發(fā)下一個(gè)數(shù)據(jù)幀

已發(fā)送數(shù)據(jù)幀需暫時(shí)保留在發(fā)送方以備重發(fā)

需要計(jì)時(shí)器，設(shè)置時(shí)間長(zhǎng)度要長(zhǎng)于RTT的平均值

需對(duì)數(shù)據(jù)幀和ACK進(jìn)行編號(hào)以區(qū)分不同的數(shù)據(jù)幀和ACK

協(xié)議簡(jiǎn)單系統(tǒng)通信效率低特點(diǎn)：發(fā)送方在發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，要等待接收方的應(yīng)

連續(xù)工作方式持續(xù)發(fā)送分組，不需要停止等待ACKBPttAACK連續(xù)工作方式持續(xù)發(fā)送分組，不需要停止等待ACKBP拉回方式

發(fā)送方可以連續(xù)向接收方發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接收方對(duì)接收的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行校驗(yàn)，然后向發(fā)送方發(fā)回應(yīng)答幀

發(fā)送方在接收到提示某數(shù)據(jù)幀發(fā)送錯(cuò)誤的應(yīng)答幀后，重發(fā)此幀及在該時(shí)間內(nèi)已發(fā)的后續(xù)各幀

需要計(jì)時(shí)器拉回方式發(fā)送方可以連續(xù)向接收方發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接選擇重發(fā)基本思想：

發(fā)送端連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，如果在發(fā)送完編號(hào)為n的數(shù)據(jù)幀時(shí)，收到編號(hào)為m(m<n)的數(shù)據(jù)幀傳送出錯(cuò)的否定性確認(rèn)幀，則重發(fā)編號(hào)為m的數(shù)據(jù)幀，選擇性重發(fā)完后，繼續(xù)發(fā)送編號(hào)為n+1的數(shù)據(jù)幀選擇重發(fā)基本思想：2.6數(shù)據(jù)交換技術(shù)2.6數(shù)據(jù)交換技術(shù)HBHANCNDNGNFNBNANE2.6.1線路交換:CircuitSwitchingHBHANCNDNGNFNBNANE2.6.1線路交換線路交換三步驟線在數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始前建立連接，有一定延遲，但連接后，在中間各節(jié)點(diǎn)的延遲可以忽略不計(jì)常用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸效率低不能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不能平滑通信流量不能進(jìn)行差錯(cuò)控制線路交換特點(diǎn)：在數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)始前建立連接，有一定延遲，但連接后，在中間各節(jié)點(diǎn)

數(shù)據(jù)單元報(bào)文或分組

通信子網(wǎng)通信控制處理器:CCP接收差錯(cuò)檢測(cè)存儲(chǔ)路由選擇傳輸2.6.2存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式:Store-and–forwardexchanging待傳輸數(shù)據(jù)源主機(jī)地址目的主機(jī)地址

控制信息數(shù)據(jù)單元報(bào)文通信子網(wǎng)通信控制處理器:C

存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)點(diǎn)：多個(gè)數(shù)據(jù)單元共享一條通信信道，提高信道使用率選擇最佳路徑通過(guò)通信子網(wǎng)

平衡網(wǎng)絡(luò)栽荷

減少傳輸差錯(cuò)在采用不同速率或不同編碼格式的信道間交換數(shù)據(jù)單元

可使用優(yōu)先級(jí)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)點(diǎn)：報(bào)文交換：無(wú)論數(shù)據(jù)有多長(zhǎng)，都作為一個(gè)邏輯數(shù)據(jù)單元加上目的地址、源地址和控制信息，并按規(guī)定格式封裝

存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)分類(lèi)：報(bào)文號(hào)目的地址源地址數(shù)據(jù)校驗(yàn)報(bào)文結(jié)構(gòu)報(bào)文分組交換：長(zhǎng)報(bào)文被分為多個(gè)短的有限長(zhǎng)度分組，1千或幾千比特，每個(gè)分組分配分組號(hào)，在接收端所有分組按序號(hào)重新組裝為長(zhǎng)的報(bào)文

報(bào)文號(hào)分組號(hào)目的地址源地址數(shù)據(jù)校驗(yàn)分組結(jié)構(gòu)報(bào)文交換：無(wú)論數(shù)據(jù)有多長(zhǎng)，都作為一個(gè)邏輯數(shù)據(jù)單元加上目的地址HAHBNCNDNGNFNBNANEP1

P2

P1ACKP1P1P1ACKACKP2P2P22.6.3數(shù)據(jù)報(bào)方式:Datagram,DC分組交換：

數(shù)據(jù)報(bào)方式虛電路方式HAHBNCNDNGNFNBNANEP1P2P1ACK報(bào)文的不同分組可通過(guò)不同的路徑進(jìn)行傳輸

分組可能不按順序到達(dá)目的主機(jī)，可能重傳或丟失在傳輸過(guò)程中，每個(gè)分組需要攜帶源地址和目的地址數(shù)據(jù)報(bào)的特點(diǎn)：報(bào)文的不同分組可通過(guò)不同的路徑進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)報(bào)的HAHBNCNDNGNFNBNANEP1C2P4P3D1P2ACK虛電路連接

數(shù)據(jù)傳輸虛電路釋放2.6.4虛電路方式:VirtualCircuit,VCHAHBNCNDNGNFNBNANEP1C2P4P3D1P2在傳輸分組前建立邏輯連接：虛電路連接報(bào)文的所有分組沿著同一條虛電路連接進(jìn)行傳輸分組按序到達(dá)目的主機(jī)，一般不會(huì)丟失或重發(fā)每個(gè)分組賦予一個(gè)虛電路標(biāo)識(shí)符，分組中沒(méi)有必要加目

的地址和源地址在每個(gè)節(jié)點(diǎn)有必要做差錯(cuò)控制，但沒(méi)必要進(jìn)行路由選擇每個(gè)節(jié)點(diǎn)支持多條虛電路連接2、虛電路特點(diǎn)在傳輸分組前建立邏輯連接：虛電路連接2、虛電路特點(diǎn)2.7、

差錯(cuò)控制2.7、差錯(cuò)控制

1、傳輸差錯(cuò)定義：接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象2.7.1、傳輸差錯(cuò)主機(jī)信道目的主機(jī)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)+噪聲噪聲1、傳輸差錯(cuò)定義：接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象噪聲熱噪聲:隨機(jī)噪聲

隨機(jī)差錯(cuò)

傳輸介質(zhì)的電子熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生

特點(diǎn)：時(shí)刻存在、幅度小、強(qiáng)度與頻率無(wú)關(guān)，頻譜寬，一位錯(cuò)誤脈沖噪聲:突發(fā)噪聲突發(fā)差錯(cuò)

外界電磁干擾引起特點(diǎn)：幅度較大，相鄰多位錯(cuò)誤

2、

傳輸差錯(cuò)類(lèi)型：

隨機(jī)差錯(cuò)+突發(fā)差錯(cuò)噪聲熱噪聲:隨機(jī)噪聲隨機(jī)差錯(cuò)脈沖噪聲:二進(jìn)制碼元在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中被傳錯(cuò)的概率

Pe=Ne/N

Pe:誤碼率

Ne:被傳錯(cuò)的碼元數(shù)

N:傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元總數(shù)3、誤碼率二進(jìn)制碼元在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中被傳錯(cuò)的概率3、誤碼率

（1）誤碼率是衡量系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下傳輸可靠性的參數(shù)(2)對(duì)于一個(gè)實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，不能籠統(tǒng)地說(shuō)誤碼率越低越好，要根據(jù)實(shí)際傳輸要求提出誤碼率要求(3)如果傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)牟皇嵌M(jìn)制碼元，需要折合成二進(jìn)制碼元計(jì)算（1）誤碼率是衡量系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下傳輸可靠性的參數(shù)2.7.2.差錯(cuò)控制策略糾錯(cuò)碼方案為每個(gè)分組添加足夠的冗余信息，以便在接收端發(fā)現(xiàn)并自動(dòng)糾正傳輸差錯(cuò)復(fù)雜，需要大量的成本和時(shí)間，不適用于日常通信檢錯(cuò)碼方案分組僅包含足以使接收端發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的冗余信息，但不能確定傳輸差錯(cuò)的位置，不能自己糾正傳輸錯(cuò)誤容易，高效，廣泛使用，通過(guò)重發(fā)來(lái)糾正傳輸差錯(cuò)奇偶檢驗(yàn)循環(huán)冗余編碼差錯(cuò)控制：有效地檢測(cè)出錯(cuò)誤，并進(jìn)行糾正，從而提高通信信道的傳輸質(zhì)量的方法。2.7.2.差錯(cuò)控制策略糾錯(cuò)碼方案為每個(gè)分組添加足夠的冗1、奇偶檢驗(yàn)：

在傳輸前，在數(shù)據(jù)后加奇偶位

目的計(jì)算機(jī)重新計(jì)算奇偶位并與接收到的奇偶位相比較

如果再者相同，無(wú)差錯(cuò)

如果兩者不同，有差錯(cuò)1、奇偶檢驗(yàn)：奇檢驗(yàn):取奇偶位為0或1使1的總數(shù)（包括奇偶位）是奇數(shù)

11001100011

11001100011SR校驗(yàn)位校驗(yàn)位11奇檢驗(yàn):取奇偶位為0或1使1的總數(shù)（包括奇偶位）是奇數(shù)S偶檢驗(yàn):取奇偶位為0或1使1的總數(shù)（包括奇偶位）是偶數(shù)

11001100011

11001100011

SR校驗(yàn)位校驗(yàn)位00偶檢驗(yàn):取奇偶位為0或1使1的總數(shù)（包括奇偶位）是偶數(shù)SR校

方法簡(jiǎn)單，檢錯(cuò)能力差，不能檢測(cè)出兩個(gè)位或偶數(shù)位發(fā)生錯(cuò)誤的情況，檢錯(cuò)率最高達(dá)50%,用于通信要求較低的情況方法簡(jiǎn)單，檢錯(cuò)能力差，不能檢測(cè)出兩個(gè)位或偶數(shù)位發(fā)生錯(cuò)2.7.3差錯(cuò)控制機(jī)制------反饋重發(fā)