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  • 常见的数据交换技术包括
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    2019-09-18 05:30:46
    1.电路交换技术
    
      网络交换技术共经历了四个发展阶段,电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术和ATM技术。公众电话网(PSTN网)和移动网(包括GSM网和CDMA网)采用的都是电路交换技术,它的基本特点是采用面向连接的方式,在双方进行通信之前,需要为通信双方分配一条具有固定带宽的通信电路,通信双方在通信过程中将一直占用所分配的资源,直到通信结束,并且在电路的建立和释放过程中都需要利用相关的信令协议。这种方式的优点是在通信过程中可以保证为用户提供足够的带宽,并且实时性强,时延小,交换设备成本较低,但同时带来的缺点是网络的带宽利用率不高,一旦电路被建立不管通信双方是否处于通话状态,分配的电路都一直被占用。
    
    2.报文交换技术
    
      报文交换技术和分组交换技术类似,也是采用存储转发机制,但报文交换是以报文作为传送单元,由于报文长度差异很大,长报文可能导致很大的时延,并且对每个节点来说缓冲区的分配也比较困难,为了满足各种长度报文的需要并且达到高效的目的,节点需要分配不同大小的缓冲区,否则就有可能造成数据传送的失败。在实际应用中报文交换主要用于传输报文较短、实时性要求较低的通信业务,如公用电报网。报文交换比分组交换出现的要早一些,分组交换是在报文交换的基础上,将报文分割成分组进行传输,在传输时延和传输效率上进行了平衡,从而得到广泛的应用。
    
    3.分组交换技术
    
      电路交换技术主要适用于传送话音相关的业务,这种网络交换方式对于数据业务而言,有着很大的局限性。首先数据通信具有很强的突发性,峰值比特率和平均比特率相差较大,如果采用电路交换技术,若按峰值比特率分配电路带宽则会造成资源的极大浪费,如果按照平均比特率分配带宽,则会造成数据的大量丢失。其次是和语音业务比较起来,数据业务对时延没有严格的要求,但需要进行无差错的传输,而语音信号可以有一定程度的失真但实时性一定要高。分组交换技术就是针对数据通信业务的特点而提出的一种交换方式,它的基本特点是面向无连接而采用存储转发的方式,将需要传送的数据按照一定的长度分割成许多小段数据,并在数据之前增加相应的用于对数据进行选路和校验等功能的头部字段,作为数据传送的基本单元即分组。采用分组交换技术,在通信之前不需要建立连接,每个节点首先将前一节点送来的分组收下并保存在缓冲区中,然后根据分组头部中的地址信息选择适当的链路将其发送至下一个节点,这样在通信过程中可以根据用户的要求和网络的能力来动态分配带宽。分组交换比电路交换的电路利用率高,但时延较大。
    
    分组交换提供的业务
          交换虚电路——指在两个用户之间建立的临时逻辑连接。 永久虚电路——指在两个用户之间建立的永久性的逻辑连接。用户一开机,一条永久虚电路就自动建立起来了。
    
    分组交换网络
    
    数据报网络是一个面向无连接的网络
    
    虚电路网络是一个面向连接的网络为每条连接中的连接维护状态信息.
    
    路、报文、分组交换的特点和比较
    
    (1)电路交换:由于电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路(由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成),因而有以下优缺点。
    优点:
    ①由于通信线路为通信双方用户专用,数据直达,所以传输数据的时延非常小。
    ②通信双方之间的物理通路一旦建立,双方可以随时通信,实时性强。
    ③双方通信时按发送顺序传送数据,不存在失序问题。
    ④电路交换既适用于传输模拟信号,也适用于传输数字信号。
    ⑤电路交换的交换的交换设备(交换机等)及控制均较简单。
    缺点:
    ①电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说嫌长。
    ②电路交换连接建立后,物理通路被通信双方独占,即使通信线路空闲,也不能供其他用户使用,因而信道利用低。
    ③电路交换时,数据直达,不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信,也难以在通信过程中进行差错控制。
    
    (2)报文交换:报文交换是以报文为数据交换的单位,报文携带有目标地址、源地址等信息,在交换结点采用存储转发的传输方式,因而有以下优缺点:
    优点:
    ①报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路,不存在连接建立时延,用户可随时发送报文。
    ②由于采用存储转发的传输方式,使之具有下列优点:a.在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施,加之交换结点还具有路径选择,就可以做到某条传输路径发生故障时,重新选择另一条路径传输数据,提高了传输的可靠性;b.在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配,甚至收发双方可以不同时处于可用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间进行通信;c.提供多目标服务,即一个报文可以同时发送到多个目的地址,这在电路交换中是很难实现的;d.允许建立数据传输的优先级,使优先级高的报文优先转换。
    ③通信双方不是固定占有一条通信线路,而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路,因而大大提高了通信线路的利用率。
    缺点:
    ①由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程,从而引起转发时延(包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等),而且网络的通信量愈大,造成的时延就愈大,因此报文交换的实时性差,不适合传送实时或交互式业务的数据。
    ②报文交换只适用于数字信号。
    ③由于报文长度没有限制,而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报文,当输出线路不空闲时,还可能要存储几个完整报文等待转发,要求网络中每个结点有较大的缓冲区。为了降低成本,减少结点的缓冲存储器的容量,有时要把等待转发的报文存在磁盘上,进一步增加了传送时延。
    
    (3)分组交换:分组交换仍采用存储转发传输方式,但将一个长报文先分割为若干个较短的分组,然后把这些分组(携带源、目的地址和编号信息)逐个地发送出去,因此分组交换除了具有报文的优点外,与报文交换相比有以下优缺点:
    优点:
    ①加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输,可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行,这种流水线式传输方式减少了报文的传输时间。此外,传输一个分组所需的缓冲区比传输一份报文所需的缓冲区小得多,这样因缓冲区不足而等待发送的机率及等待的时间也必然少得多。
    ②简化了存储管理。因为分组的长度固定,相应的缓冲区的大小也固定,在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理,相对比较容易。
    ③减少了出错机率和重发数据量。因为分组较短,其出错机率必然减少,每次重发的数据量也就大大减少,这样不仅提高了可靠性,也减少了传输时延。
    ④由于分组短小,更适用于采用优先级策略,便于及时传送一些紧急数据,因此对于计算机之间的突发式的数据通信,分组交换显然更为合适些。
    缺点:
    ①尽管分组交换比报文交换的传输时延少,但仍存在存储转发时延,而且其结点交换机必须具有更强的处理能力。
    ②分组交换与报文交换一样,每个分组都要加上源、目的地址和分组编号等信息,使传送的信息量大约增大5%~10%,一定程度上降低了通信效率,增加了处理的时间,使控制复杂,时延增加。
    ③当分组交换采用数据报服务时,可能出现失序、丢失或重复分组,分组到达目的结点时,要对分组按编号进行排序等工作,增加了麻烦。若采用虚电路服务,虽无失序问题,但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。
    总之,若要传送的数据量很大,且其传送时间远大于呼叫时间,则采用电路交换较为合适;当端到端的通路有很多段的链路组成时,采用分组交换传送数据较为合适。从提高整个网络的信道利用率上看,报文交换和分组交换优于电路交换,其中分组交换比报文交换的时延小,尤其适合于计算机之间的突发式的数据通信。

    转载于:https://my.oschina.net/stayStand/blog/615864

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    一、数据交换技术

    是什么
    数据交换技术是实现网络边缘的主机在大规模网络核心进行数据交换的基础

    • 网络边缘:连接到网络的所有端设备(包含主机)
    • 网络核心:交换节点(如路由器)及传输介质(通信链路)的集合,也称为通信子网

    网络如图所示:
    在这里插入图片描述
    通俗理解下,数据交换技术是为了让两台主机进行数据传输,消息交换

    二、数据交换技术三种方式

    2.1电路交换

    传输数据三个步骤如图
    在这里插入图片描述

    • 建立电路:通过中间交换结点为两台主机之间建立一条专用物理链路
    • 传输数据:利用电路通信
    • 拆除电路:释放信号经过物理链路各个结点

    最大的电路交换就是电话网络,
    如图所示
    在这里插入图片描述

    电路交换优缺点
    优点

    • 实时性高:电路建立固定速率传输数据
    • 时延较小:中间节点不对数据处理

    缺点

    • 信道利用率低:建立连接为专用电路,没有数据传输也要占用电路
    • 传输速率单一:固定速率传输数据

    综上
    电路交换是有连接的,适用于语音和视频实时性强的业务

    2.2报文交换

    为什么有?
    主机间交换突发性数据,采用电路交换会浪费信道容量,提出报文交换

    什么是?
    报文=数据+发送/接受主机地址及其他控制信息
    以报文为单位在各个节点以存储—转发方法传送

    • 存储——转发:整个报文传送到相邻结点,全部存储后查找转发表,转发下一个结点

    在各个节点传输过程如下
    在这里插入图片描述

    报文交换相对于电路交换的优缺点
    优点:
    信道利用率高:只有报文转发时才占用信道,不存在空闲占用

    缺点:
    时延长:结点缓存报文,报文排队发送
    丢包:当结点缓存满时,便丢弃报文

    2.3分组交换

    是什么

    • 分组是将报文分割成小数据块,每个块上加上地址等控制信息
    • 每个分组独立传输到目的地,在目的地将分组重组,还原成报文

    报文与分组的关系
    在这里插入图片描述
    分组交换的传输过程
    在这里插入图片描述
    相对于报文交换的优缺点
    优点
    1.交换设备存储容量要求低

    • 报文交换缓存整个报文
    • 分组交换只缓存小分组

    2.交换速度快

    • 报文比较大时有可能存储到外存,读取速度低
    • 分组小存储到内存,读取速度块

    3.可靠传输率高

    • 报文出错将重传整个报文
    • 分组只重传小分组

    4.更加公平:

    • 报文交换不公平:如果大小报文沿相同路径到相同目的,并且大报文在前,在交换过程中,小报文只有等到大报文传输完,路由器结点接收,才传送。小报文需要更多的时间到达目的地

    • 分组交换公平:将大小报文全部拆分为分组,独立传送,总体上小报文比大报文先到达目的地

    缺点:
    消耗资源:分组在拆分组装时附加更多控制信息

    三、数据交换技术总结

    在这里插入图片描述
    电路交换

    • 整个数据(报文)的比特流连续从源点到终点

    报文交换

    • 整个报文先送到相邻结点,全部存储后查找转发表,转发到下一结点(等传输完,下一个传输)

    分组交换

    • 单个分组(报文一部分)传送到相邻结点,存储下来后找转发表,转发下一结点(流水线式)

    三种方式的优缺点都是相对于前一个来说的,那么分组交换一定优于电路交换吗?
    不一定,在要求实时性的通信时,电路交换依旧有它的用武之地

    展开全文
  • 交换技术概述

    2018-10-09 09:33:46
    主要讲数据链路层中的交换技术包括交换机转发、VLAN、STP、HSRP、VRRP等
  • 计算机网络结构与数据交换技术

    万次阅读 热门讨论 2021-03-28 17:24:28
    一、计算机网络结构 大规模现代计算机网络:网络边缘、接入网络与网络核心 1.网络边缘:连接到网络上的所有端系统(例如:连接到网络上的计算机、服务器、智能手机等)...常见的网络接入技术:电话拨号接入、非对称数

    一、计算机网络结构

    大规模现代计算机网络:网络边缘、接入网络与网络核心

    1.网络边缘:连接到网络上的所有端系统(例如:连接到网络上的计算机、服务器、智能手机等)构成了网络边缘。

    2.接入网络:实现网络边缘与网络核心连接与接入的网络

    对于大规模、复杂的网络端系统相距遥远,这些端系统之间的网络连接和通信需要网络核心进行数据中继和转发。通常,网络核心是由运营商等企业运营的ISP网络,不能直接延伸到用户区域,例如:家中,用户就需要借助接入网络实现与ISP的连接。

    常见的网络接入技术:电话拨号接入(使用调制调节器)、非对称数字用户线路ADSL(常见,使用频分多路复用技术)、混合光纤同轴电缆HFC接入网络(电缆调制解调器,使用频分多路复用技术,独享式接入)、局域网(以太网、WIFi)、移动接入网络(个人设备接入网络。如:2G/3G/4G)

    3.网络核心:是由通信链路互连的分组交换设备构成的网络,作用是实现网络边缘中主机之间的数据中继与转发

    典型的分组交换设备:交换机、路由器

    二、数据交换技术

    1.计算机网络的目的:在网络边缘的主机之间实现相互的数据传输与信息交换

    2.数据交换网络:中间网络不需要关心传输数据内容,只是为这些数据从一个节点到另一节点,直至到达目的地,提供数据中继与交换的功能。

    交换节点:组成交换网络的节点

    通信子网:交换节点和传输介质的集合,即网络核心。

    3.数据交换是实现在大规模网络核心上进行数据传输的技术基础。

    常见的数据交换技术:

    ①电路交换:电话网络是最早最大的电路交换网络。(例如:电话拨号呼叫过程)

    电路交换包括三个阶段:建立电路、传输数据、拆除电路。、

    缺点:信道容量与有效时间的浪费

    ②报文交换:发送方把要发送的信息附加上发送/接收主机的地址以及其他控制信息,构成一个完整的报文,然后以报文为单位在交换网络的各个节点之间以存储-转发的方式传送,直至目的主机。

    缺点:不能满足实时通信速度要求、节点存储空间不够、输出链路被占用不能及时转发报文,使报文被丢弃。

    ③分组交换:目前应用广泛的技术,分组交换将报文分割成较小的数据块,数据块加上地址、序号等控制信息构成数据分组,每个分组独立传输到目的地,目的地将分组重新组装,还原为报文。

    优点:交换设备存储容量要求低、交换速度快、可靠传输效率高、更加公平。

    展开全文
  • 报文交换技术在报文交换节点接收到一份报文以后,首先就是予以这个存储,并且是排队输出线路空闲的时候在报文的报头中包含的收益人地址来进行转发,目前由于该交换方式已经不再使用了,所以大家只需...

    引言

    大家好,早在20世纪40年代,电报通讯系统采用了报文交换方式,它与电路交换的工作原理是不同的,每个报文传送的时候,它没有连接建立或者是连接释放这两个阶段。

    文章目录

    2.报文交换技术3.分组交换技术4.三者的比较

    2.报文交换技术

    在报文交换节点接收到一份报文以后,首先就是予以这个存储,并且是排队输出线路空闲的时候在报文的报头中包含的收益人地址来进行转发,目前由于该交换方式已经不再使用了,所以大家只需要简单了解一下它的特点就可以了。

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    它的特点是:

    因为采用的是存储转发技术,所以每个报文交换机采用存储转发方式,对每份报文完整地加以处理。每份报文中含有的报头中必须包含收发双方的地址,以便交换节点进行路由选择,还可以一对多的去传送报文。由于它不采用资源预分配,所以每个报文它的存储转发时延大随机性也会大一些。

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    3.分组交换技术

    接下来我们学习分组交换技术。分组交换也是一种存储转发处理方式,它和报文交换方式的不同之处,就是首先就是存储转发的基本单位是分组。

    最早的时候分组是怎么产生的?其实当时的主机只能够产生报文,然后需要通过一个分组装拆设备,来把一个用户的原始的报文去分成若干个小的数据单元来传送,这个数据单元就被称之为分组,也可以称之为包,每个分组中必须附加一个分组头,包含了收信人的地址等信息。

    我们现在看到的例子中给出了三台分组交换机互联而成的分组交换网,并且假设每台分组交换机个连接一台主机,分组网为分组的传输提供了两种服务方式,分别是数据报和虚电路。

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    目前因特网中采用的是数据报方式,在数据报方式中每个分组是被独立的进行路由选择的,也就是从同一主机发出的若干个分组要到同样的目的主机的时候,由于每个分组被独立的进路由选择,所以大家走的路可能不一样,也就意味着接收的顺序和发送的顺序可能不一致。

    由于目前虚电路方式用的比较少,所以我们在这里就以数据报方式为例,通过动画演示给大家介绍一下分组的传输过程。

    00:35

    我们可以看到左边的主机A要发报文给主机B,该报文被拆成了四个分组,四个分组按照顺序到达第一台交换机,假如第一台交换机根据网络的现状为第一个分组选择的是送给右边的交换机,为第二个,第三个分组选择的是下面的交换机,最终四个分组分别到达了目的地。

    因为早期的主机它只能够接受报文,所以由接收端的分组装拆设备再把每个分组的头部去掉,重新装配成一个长长的报文送给目的主机。

    当然现在的因特网是每台主机都是直接产生分组,并且也是直接接收分组的,而且从多路复用的角度来说,每条链路上采用的是动态的时分复用技术。

    通过刚才的讲解,我们再来归纳一下关于提供了数据报服务的分组交换技术的特点:

    在数据传输之前不需要建立连接。由于提供了动态时分复用,因此提高了通信线路的利用率。网络的生存性好,当网络线路或者设备产生故障后,可以自动的为分组选择一条迂回路由,避开故障点,不会引起通信的中断,这也是当初分组交换网产生的动力。我们也要看由于采用存储转发方式处理分组,所以分组在网络内的平均时延要比电路交换方式高。每个分组由于都要包含完整的目的地址等信息,这些信息都放在附加的分组头里,都需要由交换机来进行分析处理,所以会增加额外的开销。

    尽管分组交换技术存在着一定的缺点,但是因特网的飞速发展也说明了分组交换技术仍然是一种非常优秀的数据交换技术。

    4.三者的比较

    最后我们再从实验方面对电路交换、报文交换和分组交换做一个比较。

    纵坐标是时间,A和D是源主机和目的主机,B和C是中间的交换机。

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    由于电路交换需要在发送数据之前先建连接数据传输完毕以后要拆除连接,所以数据传输的前后都需要额外花时间,但是在数据传输的过程中总的时延还是非常小的,所以适合于实施性比较强的应用。

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    报文交换虽然不需要建立连接,但是由于报文比较长,并且报文到达中间交换机以后存储排队的时间比较长,所以总的时延比较大。

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    分组交换中的数据报方式不需要建立连接,由于同样长的报文被拆成了若干个分组来传输,各个分组再传输时间上有重叠,所以从发送第一个分组开始到目的主机接收到最后一个分组总的时延比报文交换要小得多,并且处理起来也比较灵活。

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    通过对数据交换的定义分类以及电路交换、报文交换和分组交换的原理以及特点等几个方面介绍了数据交换技术。那如果说在传输的过程中,由于某些原因出现了接收端收到的内容和发送端发送的内容不一致的情况那应该怎么去处理?那么接下来要给大家介绍的差错控制技术就会给出你相应的答案。

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