2.3数据交换技术

第二章数据通信基础

(第三讲)想一想1、数据通信系统模型构成2、三种通信方式3、三种数据传输方式2.3数据交换技术教学目标：1.了解数据交换技术的功能和分类2.掌握数据交换技术3.理解各数据交换技术的优缺点教学重点、难点电路交换报文交换分组交换数据交换是指将数据在通信子网中节点间的传输过程的统称。数据交换技术是网络中各节点实现数据传输的有效手段。通常使用四种交换技术：电路交换报文交换分组交换信元交换（一）电路交换电路交换（也称线路交换）通过网络节点（交换设备）在工作站之间建立专用的通信通道，即在两个工作站之间建立实际的物理连接。一旦通信线路建立，这对端点就独占该条物理通道，直至通信线路被取消。电路交换的三个阶段：电路建立阶段数据传输阶段拆除电路阶段电路交换的特点(熟记)电路交换中的每个节点都是电子式或电子机械式的交换设备，它不对传输的信息进行任何处理。数据传输开始前必须建立两个工作站之间实际的物理连接，然后才能通信。通道在连接期间是专用的，线路利用率较低。除链路上的传输延时外，不再有其他的延时，在每个节点的延时是很小的。整个链路上有一致的数据传输速率，连接两端的计算机必须同时工作。电路交换的主要优点是实时性好，由于信道专用，通信速率较高；缺点是线路利用率低，不能连接不同类型的线路组成链路，通信的双方必须同时工作。电路交换必定是面向连接的，电话系统就是这种方式。（二）报文交换报文是一个带有目的端信息和控制信息的数据包。报文交换采取的是“存储—转发”（Store-and-Forward）方式，不需要在通信的两个节点之间建立专用的物理线路。报文交换过程：发方把待传送的正文信息再加上相应的控制信息形成一份份报文；再以报文为单位送到各节点；交换节点在接收报文后进行缓存和必要的处理；待指定输出端线路和下一节点空闲时，再将报文转发出去，直到目的节点；目的节点将收到的各份报文中的正文信息交付给收端DTE。在20世纪40年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换(messageswitching)。报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在，报文交换已经很少有人使用了。报文交换优缺点具有下列优点：线路利用率较高，一个信道可以被多个报文共享。接收方和发送方无需同时工作，在接收和方“忙”时，网络节点可暂存报文。可同时向多个目的站发送同一报文，这在电路交换方式中是难以实现的。能够在网络上实现报文的差错控制和纠错处理。报文交换网络能进行速度和代码转换。报文交换优缺点报文交换的主要缺点是网络的延时较长且变化比较大，因而不宜用于实时通信或交互式的应用场合。（三）分组交换分组交换也称包交换，它是报文交换的一种改进，也属于存储-转发交换方式，但它不是以报文为单位，而是以长度受到限制的报文分组（Packet）为单位进行传输交换的。分组也叫做信息包，分组交换有时也称为包交换。分组在网络中传输，还可以分为两种不同的方式：数据报和虚电路。数据报（DataGram）通过网络传输的数据的基本单元，包含一个报头（header）和数据本身，其中报头描述了数据的目的地以及和其它数据之间的关系。优点：对于短报文数据，通信传输率较高，对网络故障的适应能力强。缺点：传输时延较大，时延离散度大。虚电路（VirtualCircuit）

定义：两个用户的终端设备在开始互相发送和接收数据之前，需要通过通信网络建立逻辑上的连接。在两个节点或应用进程之间建立起一个逻辑上的连接或虚电路后，就可以在两个节点之间依次发送每一个分组，接受端收到分组的顺序必然与发送端的发送顺序一致，因此接受端无须负责在收集分组后重新进行排序。虚电路的优缺点优点：对于数据量较大的通信传输率高，分组传输延时短，且不容易产生数据分组丢失。缺点：对网络的依赖性较大。分组交换的优点分组交换有传输质量高，误码率低、能选择最佳路径，节点电路利用率高、传输信息有一定延时、适宜于传输短报文等特点。（四）信元交换技术信元交换技术（ATM，AsynchronousTransferMode，异步传输模式）ATM是一种面向连接的交换技术，它采用小的固定长度的信息交换单元（一个53Byte的信元），话音、视频和数据都可由信元的信息域传输。它综合吸取了分组交换高效率和电路交换高速率的优点，针对分组交换速率低的弱点，利用电路交换完全与协议处理几乎无关的特点，通过高性能的硬件设备来提高处理速度，以实现高速化。ATM是一种广域网主干线的较好选择。巩固练习1.在数据交换中（）的传输延迟最小A.电路交换B.分组交换C.报文交换D.信元交换2.分组交换可以分为（）和虚电路两种交换类型A.永久虚电路B.数据报C.呼叫虚电路D.包交换3.在数据传输中需要建立连接的是（）A.电路交换