常用交换技术

1、数字与数据通信技术常用交换技术1.1 电路交换 所谓电路交换是通过网络中的节点在两个站之间建立一条专用的通讯线路。例如电话系统，这种电路交换系统，在两个站之间必须有一个实际的物理连接，这种连接是节点之间的连接序列。在传输任何数据之间都必须建立点到点的线路。 例如，电话机A想要和电话机D建立连接，首先A要与程控交换机1建立连接，然后程控交换机1根据被叫号码发起与程控交换机2的呼叫连接，再由程控交换机3发起与被叫的电话机D的呼叫连接。当被呼叫方D拿起电话机后，这个电路连接过程完成。如图8-3所示。常用交换技术 从100多年前最早应用于电话网的线路交换开始，经过人们的不断努力，现在交换技术已经从单一

2、方式发展为多种形式，如线路交换、报文交换、分组交换、ATM交换等。而这些交换技术大都是随着计算机网络的发展应运而生，并且从前面的介绍中我们已经看到交换在通信中的重要地位。 在双方通话完毕之后，任何一方挂断电话，结束此次通话。从以上的叙述中我们知道，电话通信的这个过程可以分为三个阶段： 通话前先拨号建立连接。可能只要经过一个交换机（如 A 到 B），也可能要经过多个交换机（如 C 到 D）。 通话过程中，通信双方一直占用所建立的连接。于是在这个阶段可以将话音从话机A传送到话机B了。一般来说这种连接是全双工的，可以在两个方向传输话音（数据）。通话结束后，挂机释放连接，释放资源。电路交换的特点是：优

3、点：1）传输延迟小，惟一的延迟是电磁信号的传播时间。2）线路一旦接通，不会发生冲突。3）对于占用信道的用户来说，数据以固定的速率进行传输，可靠性和实时响应能力都很好，适用于交互式会话类通信。缺点：1）电路交换建立线路所需的时间较长。2）线路的利用率低。电路一旦建立，线路就被通信双方占用，这个时候即使双方没有任何的数据传输，那么其他用户也不能够使用这段链路。除非结束通信释放链路。3）电路交换系统不具备差错控制的能力，达不到计算机通信系统要求的指标。4）电路交换不具有数据存储能力，不能改变数据的内容，因此，很难适应具有不同类型、规格、速率和编码格式的计算机之间，或计算机与计算机终端之间的通信。1.

4、2 报文交换 报文交换：把较长的报文分解成一系列报文，以报文为单位采用“存储-转发”交换方式进行通信。报文交换是面向无连接的传输方式，中间节点具有路径选择功能，延迟大不适做实时要求高的数据传输，模拟数据必须在传输进行前被转换成数字信号。 在图8-5中，从A到F有三条链路ABCEF、AB EF和ABDEF可走，具体走哪一条由网络当时的情况决定，图中给出了沿ABCEF链路的报文传输示意图。报文交换的主要优点是： (1)报文是以存储转发方式通过交换机。由于交换机输入和输出的信息速率、编码格式等不同，因此，很容易实现各种类型终端之间的相互通信。 (2)在报文交换过程中不需要建立专用通路，没有电路持续过

5、程（保持连通状态），来自不同用户的报文可以在一条线路上以报文为单位进行多路复用，线路可以以其最高的传输能力工作，大大地提高了线路的利用率。(3)用户不需要叫通对方就可以发送报文，并可以节省通信终端操作人员的时间。如果需要，同一报文可以由交换机转发到许多不同的收发地点，即实现同报文的通信（或广播功能）。报文交换的主要缺点： (1)由于每个节点在收到来自不同方向的报文后，都要将报文先排队，寻找到下一个节点后再转发出去，因此，信息通过节点交换（或路由）时产生的时延大，而且时延的变化也大，不利于实时通信。 (2)交换机需要存储用户发送的报文，因为有的报文可能很长，所以要求交换机要有高速处理能力和大的存

6、储容量，一般要求配备大容量的磁盘和磁带存储器，导致交换机的设备比较庞大，费用较高。8.3.3 分组交换 20 世纪 60 年代美苏冷战激烈，美国军方要研制一种生存性很强的新型分布式网络， 即使少数结点或链路被摧毁，整个网络仍保持畅通。这种新型的计算机网络就是采用分组交换的、基于存储转发计算机网络。 分组格式与报文格式的区别在于如图8-6所示。在图中各种不同长度的报文被分割成一定长度的分组。然后每个分组单独传输。到达目的后再重新组装成原来的报文，如图8-7所示。 分组交换通常有两种方式： 数据报方式和虚电路方式。数据报提供的是无连接的网络服务；而虚电路方式提供的是面向连接的网络服务。 所谓面向连

7、接，就是指两个对等实体为进行数据通信而进行的一种结合。面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放这三个阶段。面向连接服务是在数据交换之前必须先建立连接。当数据交换结束后，则必须终止这个连接。 无连接服务的情况下，两个实体之间的通信不需要先建立好一个连接，因此其下层的有关资源不需要事先进行预定保留。这些资源将在数据传输时动态地进行分配。无连接服务的另一特点就是它不需要通信的两个实体同时是活跃的。1数据报传输 数据报的工作过程如图8-8所示，在图中多个分组由主机H1要到达目的主机H5。当一个分组由主机H1发出后到达A节点，A节点首先将该分组接受缓存起来，再按照路由协议和本节点内的路由表为该分组选

8、择路由，如果节点A选择的下一个节点是B节点，那么该分组到达节点B，然后B节点根据路由表选择发送到节点E，E节点再发给目的节点H5.最终该分组经过路径ABE到达目的主机。但H1主机发出的第二个分组到达A节点后，由于网络状况处于变化之中，路由表也会随之进行更新，那么这个第二个分组可能就会被A节点发往C节点（假设当前A节点至B节点之间的链路出了故障），从而经过ACE到达目的节点H5。 2. 虚电路传输 在如图8-9所示的虚电路方式中，当主机H1要发送分组给目的主机H5时，首先H1主机会向与之相连的节点A发出特定格式的控制信息分组，要求与目的主机H5进行通信，如果A接受该呼叫请求，则A节点同时根据路由

9、表为此次虚电路传输寻找一条合适路由；假设A节点选择了下一个节点为B节点，那么A则节点也会向B节点发出该控制信息分组；然后B节点接受呼叫后，又向E节点发出请求，最后当目的主机H5同意通信，则发回响应，于是虚电路链路建立。此后的由主机H1发往H5的所有分组都按照这条ABE的路径传输。显然到达H5的所有分组都会按照发送的顺序达到目的主机。虚电路方式的优点是： (1)数据接收端无需对分组重新排序，时延小。(2)一次通信具有呼叫建立、数据传输和呼叫清除三阶段。分组中不含终端地址，对数据量大的通信传输效率高。 (3)可为用户提供永久虚电路服务，在用户间建立永久性的虚连接，用户就可以像使用专线一样方便。 虚电路方式的不足之处在于虚电