中職教材數(shù)據(jù)交換技術(shù)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)§2.3數(shù)據(jù)交換技術(shù)目錄電路交換1存儲(chǔ)—

轉(zhuǎn)發(fā)交換2快速分組交換3

數(shù)據(jù)交換技術(shù)定義：在任意拓?fù)涞臄?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的某種轉(zhuǎn)接方式來(lái)實(shí)現(xiàn)從任一端系統(tǒng)到另一端系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)通路接續(xù)的技術(shù)。2.3.1電路交換

回顧一下電路交換的特點(diǎn)兩部電話(huà)機(jī)只需要用一對(duì)電線就能夠互相連接起來(lái)。

更多的電話(huà)機(jī)互相連通5部電話(huà)機(jī)兩兩相連，需10對(duì)電線。

更多的電話(huà)機(jī)互相連通N部電話(huà)機(jī)兩兩相連，需N(N–1)/2對(duì)電線。當(dāng)電話(huà)機(jī)的數(shù)量很大時(shí)，這種連接方法需要的電線對(duì)的數(shù)量與電話(huà)機(jī)數(shù)的平方成正比。使用交換機(jī)當(dāng)電話(huà)機(jī)的數(shù)量增多時(shí)，就要使用交換機(jī)來(lái)完成全網(wǎng)的交換任務(wù)。

…

交換機(jī)“交換”的含義在這里，“交換”(switching)的含義是：轉(zhuǎn)接——把一條電話(huà)線轉(zhuǎn)接到另一條電話(huà)線，使它們連通起來(lái)。從通信資源的分配角度來(lái)看，“交換”就是按照某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路的資源。

電路交換的特點(diǎn)電路交換必定是面向連接的。電路交換的三個(gè)階段：建立連接通信釋放連接電路交換舉例A和B通話(huà)經(jīng)過(guò)四個(gè)交換機(jī)通話(huà)在A到B的連接上進(jìn)行((((交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)用戶(hù)線用戶(hù)線中繼線中繼線BDCA電路交換舉例C和D通話(huà)只經(jīng)過(guò)一個(gè)本地交換機(jī)通話(huà)在C到D的連接上進(jìn)行((((交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)用戶(hù)線用戶(hù)線中繼線中繼線BDCA電路交換傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)效率低計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性。這導(dǎo)致通信線路的利用率很低。2.3.2存儲(chǔ)—

轉(zhuǎn)發(fā)交換

2.3.2.1報(bào)文交換

2.3.2.2分組交換2.3.2.1報(bào)文交換在20世紀(jì)40年代，電報(bào)通信也采用了基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理的報(bào)文交換(messageswitching)。報(bào)文交換即存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換。報(bào)文則指具有完整消息含義的數(shù)據(jù)單元，交換單元。報(bào)頭中至少要包含的信息：①報(bào)文的起始標(biāo)志②數(shù)據(jù)的開(kāi)始標(biāo)志③數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)地址④數(shù)據(jù)目的節(jié)點(diǎn)地址及路由信息⑤

控制信息⑥報(bào)文編號(hào)報(bào)文交換特點(diǎn)1、線路利用率高。2、接收者和發(fā)送者無(wú)需同時(shí)工作，當(dāng)接收者處于繁忙時(shí),網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以先將報(bào)文暫時(shí)存儲(chǔ)起來(lái)。3、當(dāng)流量加大時(shí)，在線路交換網(wǎng)絡(luò)中可能導(dǎo)致一些呼叫被阻塞；而在報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)中報(bào)文仍然可以接收，但延時(shí)會(huì)增加。4、報(bào)文交換系統(tǒng)可同時(shí)向多個(gè)目的站發(fā)送同一報(bào)文。這種功能在線路交換方式中是難以實(shí)現(xiàn)的。報(bào)文交換特點(diǎn)5、可以建立報(bào)文傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)。6、能夠在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)報(bào)文的差錯(cuò)控制和糾錯(cuò)處理。7、報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行傳輸速率和代碼格式的轉(zhuǎn)換，使兩個(gè)傳輸速率不同且代碼格式相異的工作站連接。8、發(fā)送給未工作的終端的報(bào)文可以被截取，或者存儲(chǔ)下來(lái)，或者轉(zhuǎn)發(fā)給其他終端由于報(bào)文交換存在的一些缺點(diǎn)，所以現(xiàn)在報(bào)文交換已經(jīng)很少有人使用了。2.3.2.2分組交換交換機(jī)理相同于報(bào)文交換，差別在于交換數(shù)據(jù)單元長(zhǎng)度不同。交換單元：分組。把報(bào)文（一段）分成若干分組，在每個(gè)分組前加分組標(biāo)頭進(jìn)行傳輸。兩種方式：數(shù)據(jù)報(bào)：獨(dú)立處理的每個(gè)分組稱(chēng)為“數(shù)據(jù)報(bào)”。虛電路：建立的一條邏輯連接。報(bào)文分組交換的原理在發(fā)送端，先把較長(zhǎng)的報(bào)文劃分成較短的、固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段。

1101000110101010110101011100010011010010假定這個(gè)報(bào)文較長(zhǎng)不便于傳輸數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)文分組交換的原理每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。首部首部首部分組

1分組

2分組

3請(qǐng)注意：現(xiàn)在左邊是“前面”分組交換的原理分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左邊）。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3分組首部的重要性每一個(gè)分組的首部都含有地址等控制信息。分組交換網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)根據(jù)收到的分組的首部中的地址信息，把分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)。用這樣的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，最后分組就能到達(dá)最終目的地。分組交換的原理接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報(bào)文。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3收到的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分組交換的原理最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來(lái)的報(bào)文。這里我們假定分組在傳輸過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)差錯(cuò)，在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)也沒(méi)有被丟棄。報(bào)文1101000110101010110101011100010011010010

虛電路分組交換虛呼叫：為建立虛線路的呼叫過(guò)程稱(chēng)為虛呼叫。虛擬線路（虛線路、虛通路）：通過(guò)虛呼叫建立起來(lái)的邏輯通路稱(chēng)為虛擬線路。虛通路：通過(guò)節(jié)點(diǎn)間的路由表映射功能建立起來(lái)的一條“虛”通路。虛電路分組交換虛線路傳輸“分組”交換方式主要特點(diǎn)：要求一對(duì)通信實(shí)體間聯(lián)結(jié)傳輸?shù)乃蟹纸M都必須沿預(yù)先的虛線路傳輸。每個(gè)節(jié)點(diǎn)無(wú)須為每個(gè)分組進(jìn)行路由選擇。每個(gè)連接只須進(jìn)行一次路由選擇。分組交換網(wǎng)的示意圖H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1向H5

發(fā)送分組H2向H6

發(fā)送分組注意分組路徑的變化！結(jié)點(diǎn)交換機(jī)主機(jī)分組的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

發(fā)送分組結(jié)點(diǎn)交換機(jī)主機(jī)在結(jié)點(diǎn)交換機(jī)

A

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在結(jié)點(diǎn)交換機(jī)

C

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在結(jié)點(diǎn)交換機(jī)

E

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口最后到達(dá)目的主機(jī)

H5三種交換方式特點(diǎn)線路交換：在數(shù)據(jù)傳送開(kāi)始之前必須建立一條完整的通路；在線路釋放之前，該通路將被一對(duì)用戶(hù)完全占用;適于猝發(fā)式的通信，線路利用率不高。報(bào)文交換：報(bào)文從源站傳送到目的地采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式；在傳送報(bào)文時(shí)，同時(shí)只占用一段通道；在交換節(jié)點(diǎn)中需要緩沖存儲(chǔ)，報(bào)文需要排隊(duì)，時(shí)間延遲取決于中繼交換局的數(shù)目；不適用于實(shí)時(shí)通信的要求。三種交換方式特點(diǎn)分組交換：報(bào)文從源站被分成分組進(jìn)行傳輸，并規(guī)定了最大分組長(zhǎng)度；在數(shù)據(jù)報(bào)方式中，目的站需要重新組裝報(bào)文；可根據(jù)通信網(wǎng)的現(xiàn)狀選擇最佳路由，提高了通信效率和可靠性；分組交換技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)中使用最廣泛的一種交換技術(shù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)§2.3數(shù)據(jù)交換技術(shù)溫故：1.常見(jiàn)的交換技術(shù)有幾種？分別是什么？2.數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)交換有何不同？知新：1.什么是信元交換？什么是信元？2.信元交換有何特點(diǎn)？3.信元交換模型由幾層構(gòu)成？分別是什么？4.信元交換的工作過(guò)程怎樣？三種交換的比較

P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報(bào)文報(bào)文報(bào)文ABCDABCDABCD報(bào)文交換電路交換分組交換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報(bào)文P2P1連接釋放

信元交換技術(shù)是指異步傳輸模式（ATM，AsynchronousTransferMode

），它是一種面向連接的交換技術(shù)，它將信息流分割成固定長(zhǎng)度的信息交換單元（信元），語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)都可由信元的信息域傳輸。

信元語(yǔ)音數(shù)據(jù)圖象一、什么是信元交換技術(shù)？什么是信元？2.3.4信元元交換技術(shù)ATM信元5字節(jié)信元頭48字節(jié)有效載荷53字節(jié)二、信元交換的特點(diǎn)1、高速2、高效3、技術(shù)復(fù)雜ATM端點(diǎn)AAL層IP層物理層ATM層AAL層IP層物理層ATM層ATM網(wǎng)絡(luò)ATM網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)交換機(jī)ATM層物理層物理層物理層ATM層物理層ATM端點(diǎn)ATM

適配層(AAL)ATM層物理層1、單元（包packet和信元cell）轉(zhuǎn)換2、在始發(fā)點(diǎn)分段，在目標(biāo)點(diǎn)重組三、ATM參考模型1、建立連接2、傳送信元1、控制數(shù)據(jù)位在物理介質(zhì)上的發(fā)送和接收；2、邊界跟蹤。四、信元交換的工作過(guò)程ATM端點(diǎn)AAL層IP層物理層ATM層AAL層IP層物理層ATM層ATM網(wǎng)絡(luò)ATM網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)交換機(jī)ATM層物理層物理層物理層ATM層物理層ATM端點(diǎn)目的地址源地址數(shù)據(jù)幀校驗(yàn)有效載荷信元頭包信元有效載荷信元頭有效載荷信元頭有效載荷信元頭信元頭的加入和去除試一試11、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中常見(jiàn)的交換技術(shù)有幾種？分別是什么？2、下列交換方式中()的傳輸延遲最小。

A.報(bào)文交換B.分組交換C.電路交換D.數(shù)據(jù)報(bào)分組交換3、下列交換方式中()的傳輸效率最高。

A.報(bào)文交換B.分組交換C.電路交換D.數(shù)據(jù)報(bào)分組交換4、報(bào)文交換和分組交換均采用

交換方式。試一試