精华内容
下载资源
问答
  • 常用的数据交换技术主要有
    千次阅读
    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

    更多相关内容
  • 数据交换 网络核心解决的基本问题:通过数据交换来实现数据从源主机通过网络核心送达目的主机。 为什么需要数据交换?如果两台主机需要通信的话,最直接的方法是使用通信链路连接任意一对主机,这会导致 N2N^2N2 ...

    数据交换

    网络核心解决的基本问题:通过数据交换来实现数据从源主机通过网络核心送达目的主机。

    为什么需要数据交换?如果两台主机需要通信的话,最直接的方法是使用通信链路连接任意一对主机,这会导致 N 2 N^2 N2 链路问题,在成本和技术方面都是不可行的;如果将每台主机与一台交换设备相连,这样每台主机仅需要一条链路,交换设备可以实现这些主机之间的数据转发,但局限于网络规模及主机间的距离;为了保证连通性并且适应不同的网络规模,于是将交换设备互连在一起形成交换网络,主机与交换网络中的某台交换设备相连,交换网络负责将数据转发至目的主机。
    在这里插入图片描述

    数据交换从技术分类上来看,可以大致分为三大类:电路交换、报文交换、分组交换。

    电路交换

    最典型电路交换网络:电话网络
    在这里插入图片描述

    电路交换的三个阶段:
    (1)建立连接(呼叫、电路建立)
    (2)通信
    (3)释放连接(拆除电路)

    电路交换在通信过程中最显著的特点是资源独占,通信连接通过多路复用技术(Multiplexing)来共享中继线,因此电路交换网络才能够同时进行多路通信。

    多路复用技术

    多路复用(Multiplexing),简称复用,将链路、网络资源(如带宽)划分为“资源片”,将资源片分配给各路通信,每路通信独占其分配到的资源片进行通信。
    也就是说资源独占其实是多路复用技术的特点,电路交换网络由于采用了多路复用技术,所以也具有资源独占的特点。
    在这里插入图片描述

    缺点:由于资源片被独占,当建立的连接不使用该资源传输数据时,这样的资源片被闲置(idle)。

    典型的多路复用技术:频分多路复用、时分多路复用、波分多路复用、码分多路复用。

    频分多路复用 FDM

    频分多路复用(Frequency-division multiplexing,FDM),是指载波带宽被划分为多种不同频带的子信道,每个子信道可以并行传送一路信号的一种多路复用技术(共享时间)
    用户在分配到一定的频带后,在通信过程中始终都占用这个频带,例如下图中四个不同颜色代表四个用户所占用的频带。
    在这里插入图片描述

    时分多路复用 TDM

    时间域被分成周期循环的等长的时分复用帧(TDM 帧),每个用户在每个 TDM 帧中占用固定序号的时隙,每个用户所占用的时隙是周期性出现(其周期就是 TDM 帧的长度)。
    时分多路复用的所有用户是在不同的时间占用相同的频带宽度(共享信道的频率)
    在这里插入图片描述

    波分多路复用 WDM

    波分复用就是光的频分复用,波分复用的实质就是频分复用。

    码分多路复用 CDM

    CDM 与 FDM(频分多路复用)和 TDM(时分多路复用)不同,它划分编码空间,它既共享信道的频率,也共享时间,是一种真正的动态复用技术。码分多路复用广泛应用于无线链路共享,如蜂窝网、卫星通信等。
    每个用户分配一个唯一的 m m m 比特码片序列(chipping sequence),其中 “0” 用 “-1” 表示,“1” 用 “+1” 表示,各用户使用相同频率载波,利用各自码片序列编码数据,编码信号=(原始数据)× (码片序列):

    • 发送比特 1(+1) 时站点就发送码片序列;
    • 发送比特 0(-1) 时就发送码片序列的反码。

    当两个或多个用户同时发送时,各路数据在信道中被线性相加。为了从信道中分离出各路信号,要求各用户的码片序列是相互正交的,即对任意两个用户的码片序列 S i , S j S_i,S_j Si,Sj,应满足:
    1 m S i ⋅ S j = { 1 , i = j 0 , i ≠ j             1 m S i ⋅ S j ‾ = { − 1 , i = j 0 , i ≠ j \frac{1}{m}S_i \cdot S_j = \left\{ \begin{array}{ll} 1, & i=j \\ 0, & i \neq j \end{array} \right. \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \frac{1}{m}S_i \cdot \overline{S_j} = \left\{ \begin{array}{ll} -1, & i=j \\ 0, & i \neq j \end{array} \right. m1SiSj={1,0,i=ji=j           m1SiSj={1,0,i=ji=j其中 S j ‾ \overline{S_j} Sj 是码片序列 S j S_j Sj 的反码。

    { d i } \{d_i\} {di} 为发送的原始数据序列,各用户的叠加向量为:
    P = ∑ i = 1 N d i ⋅ S i P=\sum_{i=1}^{N}d_i \cdot S_i P=i=1NdiSi接收用户利用发送用户的码片序列与信道中的叠加向量进行内积运算,就可以得到对应用户发送的数据(解码):
    1 m S i ⋅ P = { 1 , S i ∈ P − 1 S i ‾ ∈ P 0 , S i , S i ‾ ∉ P \frac{1}{m}S_i \cdot P= \left\{ \begin{array}{ll} 1, & S_i \in P \\ -1 & \overline{S_i} \in P \\ 0, & S_i,\overline{S_i} \notin P \end{array} \right. m1SiP=1,10,SiPSiPSi,Si/P举例:
    在这里插入图片描述

    报文交换

    报文指源主机(应用)发送的信息整体,如一个文件,报文整个地发送,一次一跳,报文交换是分组交换的前身

    每一个结点接收整个报文,检查目标结点地址,然后根据网络中的交通情况在适当的时候转发到下一个结点。经过多次的存储——转发,最后到达目标,因而这样的网络叫存储——转发网络。其中的交换结点要有足够大的存储空间(一般是磁盘),用以缓冲收到的长报文
    在这里插入图片描述

    分组交换

    分组:报文分拆出来的一序列相对较小的数据包,在拆分出的原始数据加上头部信息形成一个分组。因此,分组交换需要报文的拆分(源主机处)和重组(目的主机处),也会产生额外开销。

    分组交换采用的是统计多路复用(Statistical Multiplexing)各用户所占用的共享链路带宽并不是事先分配好的,而是采用动态分配带宽的方式:对于分组队列中的每一个分组,都是使用链路的全部带宽进行传输;但从统计角度来说,如果某用户发送的数据多,那么它所占用的共享链路带宽也要多,即按需共享链路
    在这里插入图片描述

    分组交换与报文交换都采用了存储-转发交换方式:

    • 报文交换以完整报文进行“存储-转发”
    • 分组交换以较小的分组进行“存储转发”
    • 分组交换中的交换节点(路由器)大部分时间可以并行地转发分组,而报文交换只能串行转发报文,且分组交换交换节点所需的缓冲空间要小于报文交换,从这点来看,分组交换要优于报文交换。

    分组交换与电路交换

    • 电路交换采用 FDM、TDM 等多路复用技术,而分组交换采用的是统计多路复用。
    • 分组交换允许更多用户同时使用网络,网络资源充分共享,因此分组交换适用于突发数据传输网络。
    • 分组交换无需呼叫建立、拆除,技术相对简单。
    • 分组交换可能产生拥塞:分组延迟和丢失,需要协议处理可靠数据传输和拥塞控制。
    • 电路交换是面向语音实时交互通信提出的,在分组交换网络中实现电路级性能保障还有很多问题需要解决。
    展开全文
  • 数据通信技术基础数据通信的基本概念信息、数据和信号数据通信系统数据通信系统的性能指标数据传输速率(传码速率、传信速率)【例】求传码速率和传信速率信道带宽(模拟信道、数字信道)、误码率【例】求误码率时延...

    计算机专业基础笔记目录可以点这里:计算机专业基础笔记目录

    数据通信的基本概念

    信息、数据和信号

    在这里插入图片描述

    数据通信系统

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    数据通信系统的性能指标

    数据传输速率(传码速率、传信速率)

    • 传码速率:又称为调制速率波特率,记作 NBd,是指在数据通信系统中,每秒钟传输信号码元的个数,单位是波特(Baud)。

    • 传信速率:又称为比特率,记作Rb,是指在数据通信系统中,每秒钟传输二进制码元的个数,单位是比特/秒(bit/s,或 kbit/sMbit/s)。
      千比每秒,即 kb/s (103 b/s)
      兆比每秒,即 Mb/s(106 b/s)
      吉比每秒,即 Gb/s(109 b/s)
      太比每秒,即 Tb/s(1012 b/s)

    【例】求传码速率和传信速率

    在这里插入图片描述

    信道带宽(模拟信道、数字信道)、误码率

    • 信号带宽:(bandwidth)是指信号具有的频带宽度,单位是赫(或千赫、兆赫、吉赫等)。
    • 模拟信道:表示通信线路允许通过的信号频带范围就称为线路带宽(通频带)。
    • 数字信道:“带宽”是 所能传送的“最高数据率” 同义语,单位是“比特每秒”。

    【例】求误码率

    误码率:在一定时间内接收到出错的比特数e1总的传输比特数e2之比。
    公式:Pe = (e1 / e2) x 100%
    在这里插入图片描述

    时延(发送时延、传播时延、处理时延)

    在这里插入图片描述
    发送时延:又称为传输时延,发送数据时,使数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间

    • 信道带宽数据在信道上的发送速率。常称为数据在信道上的传输速率
      在这里插入图片描述

    传播时延:电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。

    • 信号传输速率(即发送速率)和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。
      在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述
    处理时延:交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。

    • 结点缓存队列中分组排队所经历的时延是处理时延中的重要组成部分。
    • 处理时延的长短往往取决于网络中当时的通信量
      在这里插入图片描述

    数据从源点到达目的点所经历的总时延就是发送时延传播时延处理时延之和;
    在这里插入图片描述

    【例】计算发送时延和传播时延

    在这里插入图片描述

    信道容量(奈氏准则、香农公式)

    • 信道容量:是指在一定的条件下(误码率,噪声,带宽等),给定通信路径(信道)上所能达到的最大数据传输速率
    • 奈氏准则:在理想的条件下,即一个无噪声,带宽为W赫兹的信道,其传码速率最高为2W波特。
      在这里插入图片描述
    • 信噪比 ( d B ) = 10 l o g 10 ( S / N ) (dB)= 10 log_{10} (S/ N) dB=10log10S/N
    • 香农定理:信道的极限信息传输速率 C(信道容量) 可表达为: C = W l o g 2 ( 1 + S / N ) b / s C = W log_2 (1+S/N ) b/s C=Wlog2(1+S/N)b/s
      W 为信道的带宽(以 Hz 为单位);
      S / N为信道内信号和噪声的功率之比;

    【例】奈氏准则求信道容量、香农公式求最大信息传输速率

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    传输介质

    有线的传输介质(双绞线、同轴电缆、光纤)

    双绞线

    • 双绞线可用于模拟传输数字传输
      在这里插入图片描述

    同轴电缆

    • 同轴电缆由内导体铜质芯线(单股实心线或多股绞合线)、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层以及保护塑料外层组成。
    • 由于外导体屏蔽层的作用,同轴电缆具有较好的抗干扰特性(特别是高频段),适合高速数据传输
      在这里插入图片描述

    光纤

    • 物理原理是不停地发生全反射,使信号向前传播 。在这里插入图片描述

    • 多模光纤:会产生一定程度的失真。

    • 单模光纤:脉冲形状几乎不变,可用于长距离传输,价格比多模更贵。
      在这里插入图片描述

    • 光纤的优点: 通信容量大; 传输距离远; 串扰小,信号传输质量高; 光纤抗电磁干扰,保密性好; ……

    • 光纤的缺点: 切断和连接操作技术复杂; 不易维护; ……

    无线的传输介质(无线电波、地面微波、卫星微波、红外线)

    无线传输出现的原因:

    • 在交通不便、施工不便的地方(高山、海洋、城市),或距离较远的情况下,使用无线传输方式,成本较低。
    • 信息技术的发展,人们要求在运动中进行电话通信或计算机通信。
    • 无线电波可以在自由空间各个方向传播,实现多种通信。这种通信不使用前述的各种导向传输媒体,所以又称为“非导向传输媒体”。

    无线传输所使用的频段很广,人们可以根据需要使用不同频段特性进行通信。

    • 传统无线电:长波、中波、短波、 甚高频、特高频、超高频、极高频
    • 微波通信(2-40GHz,直线传播)
      • 地面接力微波:在地面建立若干微波中继站,中继站将前一站信号接收,放大后转发到下一站,实现“接力”式传输。
      • 卫星通信:将微波中继站放在卫星上实现。通信建立远,覆盖面积大。

    无线电波

    • 无线电波是一个广义的概念,从含义上讲,无线电波是全向传播,而微波是定向传播
    • 无线电波不同频段用于不同通信方式
      2400 ~ 2483.5MHz,用于蓝牙通信;
      3 ~ 30 MHz,用于短波通信;
      300 ~ 3000KHz,用于中波通信;

    地面微波

    • 地面微波的工作频率范围一般为1~20 GHz,其特点是直线传播,因此只能在视距范围内进行传输。由于受到地形和天线高度的限制,两微波站间的通信距离一般为 30~50 km。
      在这里插入图片描述 在这里插入图片描述
      卫星微波
    • 只要地球赤道上空的同步轨道上,等距离地放置3颗相隔120度的卫星,就能基本上实现全球的通信。
    • 卫星通信的最大特点是通信距离远,且通信费用与通信距离无关。同步卫星发射出的电磁波能辐射到地球上的通信覆盖区的跨度达18000多公里。
      在这里插入图片描述

    红外线

    • 红外线技术已经在计算机通信中得到了应用 ,例如两台笔记本电脑对着红外接口,可传输文件。
    • 红外线链路只需一对收发器,可调制不相干的红外光,在视线距离的范围内传输,具有很强的方向性。
      在这里插入图片描述

    多路复用技术(频分、时分、码分、波分复用)

    随着电子技术和计算机技术的发展,通信终端和交换设备的性能不断提高,而价格却迅速降低。
    对于有线的传输媒介来说,由于资源有限,制造成本增加,即使采用原料丰富的光纤线路,但铺设费用也在增长。其投资在整个通信网络占有的比重越来越大。
    对于无线传输媒介来说,有限的可用频率更是一种非常宝贵的通信资源。

    多路复用技术是指在一条通信线路中传输多路信号,以提高传输媒介利用率的技术

    频分复用 FDM(Frequency Division Multiplexing)

    • 当传输信道的带宽较大,而所传输的信号只需部分带宽就可实现有效传送,则可以在信道中同时传输多路信号,每路信号占用部分带宽。(好比大马路这么宽,上面只开了一辆车子十分浪费,可以让很多辆车子在上面开)
    • 频分复用是按频率划分不同的子信道,每个子信道占用不同的频率范围。采用调制技术,将信号搬移到信道相应的频段上。
    • 频分复用常用于载波电话系统、电视等。
      在这里插入图片描述

    时分复用 TDM(Time Division Multiplexing)

    时分复用是采用时间分片方式来实现传输信道的多路复用即每一路信号传输都使用信道的全部带宽,但只能使用其中某个时隙(好比不同的老师,不同时间段在同一个教室里上课)。从如何分配传输介质资源的观点出发,时分多路复用又可分为两种:

    • 静态时分复用在这里插入图片描述
    • 动态时分复用
      在这里插入图片描述

    码分复用 CDM(Code Division Multiplexing)

    码分复用是蜂窝移动通信中迅速发展的一种信号处理方式

    • 常用的名词是码分多址 CDMA (Code Division Multiple Access)。
    • 这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力,其频谱类似于白噪声,不易被敌人发现。
    • 每一个比特时间划分为 m 个短的间隔,称为码片(chip)。
      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述

    波分复用 WDM(Wavelength Division Multiplexing)

    在这里插入图片描述

    数据交换技术(电路交换、报文交换、分组交换)

    • 交换是一种集中转接的概念。
      在这里插入图片描述
    • 如果网络的分布范围广,用户众多,网络拓扑结构复杂。多个用户之间的通信,如果采用点对点直接连接的方式,网络规模大,费用高,线路利用率低。
      在这里插入图片描述
    • 采用交换方式(中间设置为交换机),利用集中和转接的概念,通过选择和复用技术,可以提高线路资源的利用率,简化网络拓扑结构,降低网络成本。
      在这里插入图片描述

    下图中,交换机被称为交换节点,一系列交换节点组成了通信子网(交换子网)
    在这里插入图片描述
    一个通信网络由许多交换节点组成,信息在网络中的传输要经过一系列的交换节点,从一条线路转换的另一条线路,最后到达目的地

    交换节点转发信息的方式,就称为交换方式

    • 电路交换
    • 报文交换
    • 分组交换
      在这里插入图片描述

    电路交换

    在这里插入图片描述
    特点:

    • 通信之前,需要在主、被叫用户之间建立一条物理连接
    • 由于采用了静态的时分复用,是预分配带宽,数据到达了交换机不需要排队等待,这样做的优点是电路交换是一种实时交换,适用于实时要求高的话音通信 。缺点是即使双方无数据传送也白白占用线路,所以线路利用率低
    • 在传送数据时,没有任何差错控制措施,不利于传输可靠性要求高的突发性数据业务。

    报文交换

    在这里插入图片描述
    特点:

    • 交换节点采用存储-转发方式对每份报文完整地加以处理。
    • 每份报文中含有报头,包含收、发双方的地址,以便交换节点进行路由选择,可以一对多地传送报文。
    • 存储-转发时延大,随机性也大

    分组交换

    在这里插入图片描述
    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,当网络内线路或设备产生故障后,可以自动为 分组选择一条迂回路由,避开故障点,不会引起通信中断。
    • 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高。
    • 每个分组由于都要包含完整的目的地地址等信息,这些信息都放在附加的分组头里,都会需要交换机分析处理,所以会增加开销。

    三者比较

    在这里插入图片描述

    差错控制技术

    差错控制原理(概述、随机差错、突发差错、基本思想)

    传输差错:通信接收端收到的数据和发送端发送的数据不一致的情况。
    在这里插入图片描述
    由于数据通信系统本身传输特性的不理想和外部干扰的存在,传输中出现差错是不可避免的。
    在这里插入图片描述
    差错控制的目的是采取有效的措施来发现和纠正差错,以提高数据传输的质量。

    差错的分类及产生的原因

    • 随机差错
      原因: 信道热噪声
      特点: 随机的、单个的
    • 突发差错
      原因: 脉冲噪声(如闪电)
      特点: 成片的、连续的

    差错控制的基本思想
    这张图很形象,传输时增加一些看似冗余的数据,实际上可以帮助检测和纠正差错。
    在这里插入图片描述

    • 在通信信道中所传输的数据码元是独立的、随机的,接收方无法判断所接收的码元是否存在差错。
    • 发送的数据码元序列中加入监督位,并进行某种变换,使它们和原来相互独立的数据码元之间具有某种约束关系。
    • 由于这些监督位对于表达信息是“冗余”的,差错控制在一定程度上会降低信息的传输效率。
      在这里插入图片描述
    • 接收端检测接收的数据码元监督码元的约束关系,如果发现这种约束关系被破坏,则接收端可以检测到差错,甚至可以纠正差错。
    • 如果这种约束关系没有被破坏,则可以认为没有差错。但也存在差错未被检测出来的可能性

    差错控制方式(检错重发、前向纠错、混合纠错检错、信息反馈)

    • 检错重发:接收端检测到差错设法通知发送端重发,如 ARQ。(用的最多)
    • 前向纠错:接收端发现差错后,直接纠正错码。
    • 混合纠错检错:少量差错情况下自动纠正,否则自动请求重传。(上面两种的综合)
    • 信息反馈:接收端将收到的数据全部转发给发送端供发送方比较。(要求高,实时性差)

    差错控制编码(奇偶校验码、循环冗余码)

    差错控制编码主要分为:

    • 检错码
      • 奇偶校验码
      • 循环冗余码
    • 纠错码
      • 汉明码

    奇偶校验码

    在这里插入图片描述

    循环冗余码

    在这里插入图片描述

    • 编码规则
      在这里插入图片描述
      比特序列 ——> 循环码多项式:
      在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述

    模2加减法、模2除法

    模2除法需要用到模2加减法,关于模2加减法,其实就是异或操作,规则如下:

    // 不需要考虑进位和借位
    // 模2加减法就是异或操作: 相同为0, 不同为1
    0 ± 0 = 0
    1 ± 1 = 0
    0 ± 1 = 1
    1 ± 0 = 1: 1101 ± 1001 = 0100
    计算如下:
    		  1 1 0 1 
    		± 1 0 0 1 
    		-----------
    		  0 1 0 0
    

    模2除法:
    模2除法的特点:每一位除的结果不影响其它位,即不向上一位借位

    模2除法原则:

    1. 被除数的首位为1,商为1
    2. 被除数的首位为0,商为0
    3. 模2除法等同于按位异或,要保证每次除完首位都为0,才能进行右移
    4. 计算时每次右移一位,当被除数的位数小于除数,其为余数

    友情提示:上面模2原则实际上没有必要看,大体上就是正常除法的步骤,记住模2除法等同于异或,每次除完,下一个被除数去掉首位的0,后面补1位,继续除。

    1111000对除数1101模2除法,先说结果:商1011111

           1 0 1 1     //商
    ---------------
    |1 1 1 1 0 0 0     // 这是被除数, 且首位为1
    |1 1 0 1	       // 被除数首位为1, 商为1
    ---------------
      |0 1 0 0 0 0     // 抛弃首部的0, 后面补1位
      |0 0 0 0         // 被除数首位为0, 商为0
        -----------
        |1 0 0 0 0     // 抛弃首部的0, 后面补1位
        |1 1 0 1       // 被除数首位为1, 商为1  
          ---------
          |1 0 1 0     // 抛弃首部的0, 后面补1位, 此时后面已经没得补了
          |1 1 0 1     // 被除数首部为1, 商为1
            -------
            |1 1 1     // 被除数的位数小于除数, 这就是余数
    

    【例】循环冗余码编码示例

    在这里插入图片描述
    模 2 除法:
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    【例】循环冗余码检错

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    展开全文
  • 然而网络的建设就是为了互通的,没有数据的共享,网络的作用也缩水了不少,因此网络隔离与数据交换是天生的一对矛盾,如何解决好网络的安全,又方便地实现数据的交换是很多网络安全技术人员在一直探索的。...

    一、背景

    网络的物理隔离是很多网络设计者都不愿意的选择,网络上要承载专用的业务,其安全性一定要得到保障。然而网络的建设就是为了互通的,没有数据的共享,网络的作用也缩水了不少,因此网络隔离与数据交换是天生的一对矛盾,如何解决好网络的安全,又方便地实现数据的交换是很多网络安全技术人员在一直探索的。
    网络要隔离的原因很多,通常说的有下面两点:
    1、               涉密的网络与低密级的网络互联是不安全的,尤其来自不可控制网络上的入侵与攻击是无法定位管理的。互联网是世界级的网络,也是安全上难以控制的网络,又要连通提供公共业务服务,又要防护各种攻击与病毒。要有隔离,还要数据交换是各企业、政府等网络建设的首先面对的问题。
    2、               安全防护技术永远落后于攻击技术,先有了矛,可以刺伤敌人,才有了盾,可以防护被敌人刺伤。攻击技术不断变化升级,门槛降低、漏洞出现周期变短、病毒传播技术成了木马的运载工具…而防护技术好象总是打不完的补丁,目前互联网上的“黑客”已经产业化,有些象网络上的“黑社会”,虽然有时也做些杀富济贫的“义举”,但为了生存,不断专研新型攻击技术也是必然的。在一种新型的攻击出现后,防护技术要迟后一段时间才有应对的办法,这也是网络安全界的目前现状。
    因此网络隔离就是先把网络与非安全区域划开,当然最好的方式就是在城市周围挖的护城河,然后再建几个可以控制的“吊桥”,保持与城外的互通。数据交换技术的发展就是研究“桥”上的防护技术。
    目前数据交换有几种技术:
    ²        修桥策略:业务协议直接通过,数据不重组,对速度影响小,安全性弱
    n         防火墙FW:网络层的过滤
    n         多重安全网关:从网络层到应用层的过滤,多重关卡策略
    ²        渡船策略:业务协议不直接通过,数据要重组,安全性好
    n         网闸:协议落地,安全检测依赖于现有安全技术
    n         交换网络:建立交换缓冲区,立体化安全监控与防护
    ²        人工策略:不做物理连接,人工用移动介质交换数据,安全性做好。
     
    二、数据交换技术
    1、防火墙
    防火墙是最常用的网络隔离手段,主要是通过网络的路由控制,也就是访问控制列表(ACL)技术,网络是一种包交换技术,数据包是通过路由交换到达目的地的,所以控制了路由,就能控制通讯的线路,控制了数据包的流向,所以早期的网络安全控制方面基本上是使用防火墙。很多互联网服务网站的“标准设计”都是采用三区模式的防火墙。
    但是,防火墙有一个很显著的缺点:就是防火墙只能做网络四层以下的控制,对于应用层内的病毒、蠕虫都没有办法。对于访问互联网的小网络隔离是可以的,但对于需要双向访问的业务网络隔离就显得不足了。
    另外值得一提的是防火墙中的NAT技术,地址翻译可以隐藏内网的IP地址,很多人把它当作一种安全的防护,认为没有路由就是足够安全的。地址翻译其实是代理服务器技术的一种,不让业务访问直接通过是比防火墙的安全前进了一步,但代理服务本身没有很好的安全防护与控制,主要是靠操作系统级的安全策略,对于目前的网络攻击技术显然是脆弱的。目前很多攻击技术是针对NAT的,尤其防火墙对于应用层没有控制,方便了木马的进入,进入到内网的木马看到的是内网地址,直接报告给外网的攻击者,地址隐藏的作用就不大了。
     
    2、多重安全网关
    防火墙是在“桥”上架设的一道关卡,只能做到类似“护照”的检查,多重安全网关的方法就是架设多道关卡,有检查行李的、有检查人的。多重安全网关也有一个统一的名字:UTM(统一威胁管理)。实现为一个设备,还是多个设备只是设备本身处理能力的不同,重要的是进行从网络层到应用层的全面检查。
     
    多重安全网关的检查分几个层次:
    ²        FW:网络层的ACL
    ²        IPS:防入侵行为
    ²        AV:防病毒入侵
    ²        可扩充功能:自身防DOS攻击、内容过滤、流量×××…
     
    防火墙与多重安全网关都是“架桥”的策略,主要是采用安全检查的方式,对应用的协议不做更改,所以速度快,流量大,可以过“汽车”业务,从客户应用上来看,没有不同。
     
    3、网闸
    网闸的设计是“代理+摆渡”。不在河上架桥,可以设摆渡船,摆渡船不直接连接两岸,安全性当然要比桥好,即使是攻击,也不可能一下就进入,在船上总要受到管理者的各种控制。另外,网闸的功能有代理,这个代理不只是协议代理,而是数据的“拆卸”,把数据还原成原始的部分,拆除各种通讯协议添加的“包头包尾”,很多攻击是通过对数据的拆装来隐藏自己的,没有了这些“通讯管理”,攻击的入侵就很难进入。
     
    网闸的安全理念是:
    ²        网络隔离---“过河用船不用桥”:用“摆渡方式”来隔离网络
    ²        协议隔离---“禁止采用集装箱运输”:通讯协议落地,用专用协议、单向通道技术、存储等方式阻断业务的连接,用代理方式支持上层业务
    网闸是很多安全网络隔离的选择,但网闸代理业务的方式不同,协议隔离的概念不断变化,所以在在选择网闸的时候要注意网闸的具体实现方式。
     
    4、交换网络
    交换网络的模型来源于银行系统的Clark-Wilson模型,主要是通过业务代理与双人审计的思路保护数据的完整性。交换网络是在两个隔离的网络之间建立一个网络交换区域,负责数据的交换。交换网络的两端可以采用多重网关,也可以采用网闸。在交换网络内部采用监控、审计等安全技术,整体上形成一个立体的交换网安全防护体系。
     
    交换网络的核心也是业务代理,客户业务要经过接入缓冲区的申请代理,到业务缓冲区的业务代理,才能进入生产网络。
        网闸与交换网络技术都是采用渡船策略,延长数据通讯“里程”,增加安全保障措施。
     
    三、数据交换技术的比较
    不同的业务网络根据自己的安全需求,选择不同的数据交换技术,主要是看数据交换的量大小、实时性要求、业务服务方式的要求。
    数据交换技术
    安全性
    适合场合
    人工方式
    安全性最好,物理隔离
    适合临时的小数量的数据交换
    数据交换网
    物理上连接,采用完整安全保障体系的深层次防护(防护、监控、审计),安全程度依赖当前安全技术
    适合提供大数据服务或时时的网络服务,支持多业务平台建设
    网闸
    物理上不同时连接,对攻击防护好,但协议的代理对病毒防护依赖当前技术
    适合定期的批量数据交换,但不适合多应用的穿透
    多重安全网关
    从网络层到应用层的防护
    不适合涉密网络与非涉密网络数据交换。适合办公网络与互联网的隔离,也适合涉密网络之间的隔离
    防火墙
    网络层的安全防护
    适合网络的安全区域的隔离,适合同安全级别的网络隔离
     
    展开全文
  • 数据通信方式哪几种

    千次阅读 2021-06-26 02:15:34
    数字通信(digital telecommunications)是用数字信号作为载体来传输消息,或用数字信号对...要在两地间传输信息必须传输信道,根据传输媒体的不同,有线数据通信与无线数据通信之分。但它们都是通过传输信道将...
  • 电路交换技术与包交换技术

    千次阅读 2018-08-21 22:57:30
    交换技术的发展历史看,数据交换经历了电路交换、报文交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程。 电路交换技术(CS:circuit switching) 通信网中最早出现的一种交换方式,主要应用于电话通信网中。信息传送...
  • 数据交换过程详解

    千次阅读 2020-06-11 08:31:00
    转载本文需注明出处:微信公众号EAWorld,违者必究。前言:本文主要介绍数据交换过程中常用数据交换方法和方式以及数据交换在新技术下所面对的“挑战”,方便大家深入理解数据交换过程。普元...
  • Web Services 是企业发布的完成其特定商务需求的在线应用服务,其他公司或应用软件能够通过internet来访问并使用这项在线服务二、关键的技术和规则1、WebService时,主要用到以下几个关键的技术和规则:a)、XML:...
  • 1、保密性要求保护数据内容不被泄漏,加密是实现机密性要求的常用手段。它是信息安全一诞生就具有的特性,也是信息安全主要的研究内容之一。更通俗地讲,就是说未授权的用户不能够获取敏感信息。对纸质文档信息,...
  • 常用数据结构与常用算法,

    万次阅读 多人点赞 2018-08-08 20:32:54
    1. 常见数据结构 人们进行程序设计时通常关注两个重要问题,一是如何将待处理的数据存储到计算机内存中,即数据表示;二是设计算法操作这些数据,即数据处理。数据表示的本质是数据结构设计,数据处理的本质是算法...
  • 计算机网络——6.局域网交换技术

    千次阅读 2016-03-08 10:25:09
    本文主要交换技术进行讲解,包括交换网络的基础,VLAN、干道、VTP、ISL、802.1q、STP技术和VLAN间的路由等。
  • 数据常用加密方式

    千次阅读 2021-07-02 16:46:54
    数据常用加密方式 在日常设计及开发中,为确保数据传输和数据存储的安全,可通过特定的算法,将数据明文加密成复杂的密文。目前主流加密手段大致可分为单向加密和双向加密。 单向加密:通过对数据进行摘要计算生成...
  • 加密技术主要有哪些类型

    千次阅读 2021-07-28 05:23:49
    加密技术主要有对称加密、非对称加密、保密通信、计算机密钥等。加密技术,是电子商务采取的主要安全保密措施,是最常用的安全保密手段,利用技术手段把重要的数据变为乱码(加密)传送,到达目的地后再用相同或不同的...
  • 大多数数据治理项目的指导原则都这一条:一个成功的项目必须结合人员、流程和技术。这种方法在一定程度上会容易让人盲目依赖于使用数据治理工具去实现目标,而它的实际含义是需要关注于建立并清晰定义所需要的角色...
  • 常用加密算法两类:对称加密算法和非对称加密算法(公开密钥加密)。对称加密算法用来对敏感数据等信息进行加密,常用的算法包括: DES:数据加密标准,速度较快,适用于加密大量数据的场合。 3DES:是基于DES,...
  • 通信网络的信息交换方式

    千次阅读 2021-11-03 18:09:39
    通信网络由许多交换节点互联组成,交换节点转发信息的方式可分为电路交换、报文交换和分组交换。 1.电路交换 概述:电路交换方式把发送方和接收方用物理线路直接连通。类似于电话系统,此方式下的数据通信与希望...
  • 《矿用设备感知数据接入OPC数据采集及交换平台》是按照煤矿重大设备感知数据接入细则(矿安【2021】2号令)开发的一款数据采集和交互软件,他具备如下功能: (1)支持多组OPC DA和UA服务器的数据采集功能,能够...
  • 奥地利符号计算研究所(Research Institute for Symbolic Computation,简称RISC)的Christoph Koutschan博士在自己的页面上发布了一篇文章,提到他...大数据等最核心的关键技术:32个算法 1、A* 搜索算法——图形搜索...
  • 目录 数据清理 数据集成 数据规约 数据的变换 1、Min-Max 规范化 [0,1]规划 ...本来这些储备知识,我想在后续的...我们一般看到的数据都是较为干净的数据,也就是结构化的数据,但是时候在日志信息中,需要我们.
  • 数据既可以展示密文,也可以展示明文;底层数据库既保留明文,也保留密文。 1.2 只保留密文 数据展示密文,底层数据库只保留密文。 1.3 只保留明文 数据层展示密文;底层数据库只保留明文。这种...
  • 数据通信网的交换方式

    千次阅读 2017-09-08 21:08:23
    数据通信网的交换方式 对于计算机和终端之间的通信,交换是一个重要的问题。如果我们想使用任何遥远的计算机...在当前的数据通信网中,三种交换方式,那就是电路交换 、报文交换和分组交换。一个通信网的有效性、可
  • 空间数据共享与交换技术现状

    千次阅读 2013-10-16 16:07:13
     空间数据主要可以分为两大类:GIS数据和CAD制图数据。   GIS数据的现行主要数据格式包括:   (1)ArcGIS平台(美国ESRI公司)的SHP、Coverage、E00格式;   (2)MapInfo平台(美国MapInfo公司)的MIF、...
  • 数据交换共享是数据全生命周期中发挥价值的关键一环
  • 几种常见的网络路由交换协议 1.IGRP(Interior Gateway Routing Protocol)内部网关协议。 IGRP即内部网关协议,是一种动态距离向量路由协议,它由Cisco公司80年代中期设计。使用组合用户配置尺度,包括延迟、...
  • 伴随而来的数据安全风险与日俱增,数据泄露、数据滥用等安全事件频发,为个人隐私、企业商业秘密、国家重要数据等带来了严重的安全隐患。近年来,国家对数据安全与个人信息保护进行了前瞻性战略部署,开展了系统性的...
  • 笔记整理于 B站湖科大计算机网络微课堂(字幕无背景音乐版)(陆续更新中…) 视频链接 目录1、电路交换(Circuit Switching)2、分组交换(Packet Switching)3、报文交换(Message Switching)4、三种交换方式...
  • 当然,技术学习仅仅依靠一篇文章还是不够的,可加入公众号和技术交流群(联系方式见文末),群里很多数据仓库领域资深大佬,大家经常在群里讨论技术热点问题、互相解决工作难题、安排内推、甚至部门leader直接...
  • C51基本数据类型

    千次阅读 2019-12-19 13:42:36
    C51中基本数据类型主要是指变量类型。变量是指其值可以改变的量。一个变量实质上是代表了内存中的某个存储单元。程序中的变量a,就是指用a命名的某个存储单元,用户对变量a进行的操作就是对该存储单元进行的操作;给...
  • 常用数据加密算法

    千次阅读 2019-01-10 14:34:46
    假设两个用户需要使用对称加密方法加密然后交换数据,则用户最少需要2个密钥并交换使用,如果企业内用户n个,则整个企业共需要n×(n-1) 个密钥,密钥的生成和分发将成为企业信息部门的恶梦。 对称加密算法的安全性...
  • 到底什么叫作数据集成?

    千次阅读 2021-03-27 00:25:35
    作者丨石秀峰全文共2956个字,建议阅读需12分钟笔者08年就开始参与企业应用集成项目建设,经历了点对点数据集成、总线式数据集成、离线批量数据集成,流式数据集成等数据集成方式。所以,没有...

空空如也

空空如也

1 2 3 4 5 ... 20
收藏数 114,638
精华内容 45,855
热门标签
关键字:

常用的数据交换技术主要有