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  • 计算机网络数据交换技术发展探析
    2021-07-12 01:32:36

    【摘要】 随着经济的快速发展和网络科技的普及,人们也越来越重视计算机网络技术的发展,未来社会离不开计算机网络技术的应用,加快对计算机网络数据交换技术的创新和发展就变得尤为重要,本文主要是对计算机网络数据交换技术的发展进行分析和研究。

    【关键词】 计算机网络 数据交换技术 发展

    一、计算机网络数据交换技术发展分析

    数据交换技术的发展经历了电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术和综合业务数字交换技术的发展过程,对此进行一下分析。

    1.1 电路交换技术

    电路交换跟电话系统有点类似,整个电路交换的过程包括三个阶段:连接的建立、占用线路并传输数据和连接的拆除。电路交换技术的优点有:线路被双方所独占,数据可以直达,输出时间短;通信双方能够实时通信;通信的顺序井然有序;电路交换的设备及控制都较为简单。其不足主要有:电路交换是独占的线路,会导致电路的利用率较低;接续电路的时间长,网络的利用率也较低;网络使用者在信息传输通信协议等上要完全兼容,会限制使用者终端直接的交流。

    1.2 报文交换技术

    交换技术的不断发展,促使了报文交换技术的出现,其技术中的报文指的是站点一次性发送可变并不限制长度的数据块,其中该数据最小的单位就是所谓的报文。报文交换的过程是:报文要在一个站点发生时,网络站点会依据报文所呈现的目标地址就此连接这个目标节点,把相应的数据传输到这一节点,当所有的报文被接收到之后,目标节点对报文进行检查并确保正确时保存,然后在把整个报文发送到下一个目标节点。

    报文数据交换的优点有:报文交换不需要有专门的通信线路,不会时延,用户可以随时发送报文;报文数据可以存储转发,不同类型和规格的计算机之间能进行便捷通信;报文交换的数据传输更为可靠,若一条传输的路径出现故障,就会自动的重新选择另外的路径进行数据传输;分组交换时延小,提高了网络的利用率。其主要的不足有:当传输发生错误时,将在补偿和纠错上消耗大量的资源,会导致报文的传输延迟较长;不能进行声音的连接及不能适应计算机与远程终端的通信,难以满足用户随时通信的需求。

    1.3 分组交换技术

    分组交换技术代表着未来网络发展的方向,也是数据交换技术发展过程中的重要成果。当前分组交换的网络主要形式包括面向连接与无连接。面向连接类似电路交换,需要交换机分配资源,但采用统计复用,用逻辑标号表示分配的资源。

    分组交换技术有着线路交换与报文交换的优点,主要包括:分组交换有着很强的兼容性,可以利用分组进行存储转发,能使速率及规程方便的进行转换,能实现不同类型与速率的终端相互通信;可以采用统计分复技术,方便不同的用户能同时使用,提高了线路的利用率;有较高的可靠性,能采取多种错误检测措施;费用较为低廉等。其主要的不足有:分组交换的时延较大, 通信实时性不高;传输数据的速率慢,速率的提高受到限制;管理控制起来比较困难。

    1.4 综合业务数字交换技术

    综合业务数字交换技术是把图文传真、语音及可视电话等业务结合起来,使用一种交换技术来实现全部的功能,ATM(异步传输模式)就是分组交换技术基础上发展而来的,它是综合业务数字交换技术的具体体现。ATM模式用固定长度的分组和空闲信元填充信道,把信道分为等长的时间段。

    ATM模式优点是:具有高速传输能力和极高的灵活性;能支持多媒体传输的应用和同时支持不同类型的数据传输;实时性较高;可以组建如LAN等不同规模的网络。要不足是:ATM标准技术并不成熟,操作性能和网络系统并不完善;ATM网络构件价格偏高。

    二、计算机网络数据交换技术发展趋势展望

    计算机网络数据交换技术的不断发展,由人工交换到自动交换的发展转化,其自动化与智能化得到了不断的提高,并随着宽带业务的广泛开展,极大的推动了同步数字技术与异步传输技术的发展和进步。从目前的发展趋势分析,计算机网络数据交换技术走量遍和质变的发展路线。走量变速度会越来越快,已经从千兆跨越到万兆;走质变目前已发展到第七层网路应用层的交换上。如何更好的发展计算机网络数据交换技术,需要我们从数据交换技术上不断加强研究和创新,为人们提供更便捷的信息交流。

    参 考 文 献

    [1] 桂海源. 现代交换原理[M]. 北京:人民邮电出版社,2002

    [2] 金惠文,陈建亚等. 现代交换原理[J]. 北京:电子工业出版社,2005

    [3] 张磊,廖建新,张煊. 移动数据业务在智能网上的应用[J]. 现代电信科技,2003(2)

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    摘要:计算机网络在不断的发展过程中,路由交换的技术始终占据着重要地位。作用于计算机网络,可以使计算机网络技术有更加广阔的发展与应用空间,是维系网络运行的纽带,确保信源到信箱的正常有效传递。本文通过简单介绍路由交换技术,以及在应用过程中的优势,简要分析了计算机网络中路由交换技术的发展趋势,以期为路由交换技术的发展提供思路。

    关键词:计算机网络;路由交换技术;发展趋势

    中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2017)01-0032-01

    对于计算机网络技术来讲,数据包的传递至关重要,只有保证路由器的运行才不会使网络资源在传输过程中受到影响。因此,为了计算机的技术的持续发展,有必要对路由交换的技术进行更加深入的研究与创新。

    1 路由交换的技术原理

    互联网中的“猫”即为路由器,在计算机网络上的是主要的节点,数据的传送取决于路由器。在其内部有主导数据传输方向的一个路由表。路由器在运行过程中,第一步是数据包接收,把链路层实行拆包处理,去掉包头,开始解读目的IP地址,之后回馈给其路由表,根据路由表对接下来的工作进行指示,重新为链路层进行打包处理,加上包头,然后将数据包运输到下一步。如果路由表并不能确定数据包的传输路径,则将数据包抛弃并向源头传递信息。链路状态下的链路广播也是传播于路由器内的信息方式,其主要作用是将信息方面的发送者的链路层状态及时对其他的路由器进行通知。

    2 交换式的路由器在应用中的优势

    交换式路由器在对应用程序流进行追踪时,提高了其自身的测量流量的能力,监视性能和记账的能力。其不再利用外部的独立的RMON/RMON2探测器就可以将记账的信息转变成其标准端口的RMON/RMON2,可以直接从所有标准端口发出线速RMON/RMON2。而且对于管理者来说,也可以直接通过交换式路由器对RMON/RMON2进行访问,进行数据的统计。管理者可以通过其记账功能详细了解消耗宽带的各个程序,及时发现消耗程序,更加便捷地完成对服务器之间负载的平衡处理。

    对于宽带的服务商来说,这也是详细记录用户宽带使用量的账单。另外,当安全过渡器启用的时候,将会大量增加中央处理器在每一个数据包上的执行命令,这样会大大降低路由器的使用性能。对于交换式的路由器来说,其对于数据包进行处理是在ASIC中来具体实现的,由于源头与端口处的信息了解,其可以同步实现在线速的性能以及应用层的安全的性能。

    另外,与其他路由器不同,交换型路由器具有更加完善的服务策略。如果输出端口出现缓冲区被填满或者过载问题时,为了对网络的流量应用进行优先次序排定,其服务质量应该具备优先权,对于应用层的流量的设定,交换设路由器采用了服务质量的策略。这样可以使网络管理者可以控制所有主干网络上的Э硎褂们榭觥T诜务器进行第二层和第三层的交换时,网络服务的策略只可以对源目标地址基础上的流量进行控制,在第四层中由于流量在不同的应用程序基础上而使用服务质量策略,这表明主机应用的程序与某些客户机之间进行的对话也能设置优先排位。这种策略的实施更加全面和完善。

    3 计算机网络的路由交换的发展趋势

    3.1 交换机的配置和路由器

    网络流量从过渡的方面来说,路由器的原理和交换器网桥很类似。可是交换机的运行是在网络的物理层上进行的,根据物理划分网段,而路由器则是运用软件协议对网络进行逻辑上的整体划分。比如支持软件IP协议的一台路由器将网络进行多段划分,当网络流量流向固定的IP地址才被允许通过该路由器。路由器在接收到任何一个数据包的时候都会对其校验值进行重新计算并写进全新物理地址当中。所以,只需要对数据包进行物理地址检测的交换机比通过路由器进行转发还有进行数据过滤的速度要快很多。当面对复杂结构的计算机网络时,路由器的使用将会大大提高网络效率。此外,路由器还具备自动将网络广播过滤的优点。

    3.2 将大量路由器协议使用到网络中

    由于交互网络产生的地址子网络大多十分活跃,所以很难实现路由器的静态配置。同时,企业的网络即使在其内部改变巨大,但是地址空间却不易变换,所以企业网络管理者通常根据其内部网关与外部网关两者间的相互配置与再次分配,并且采取访问列表的操作来对网络进行控制,又或者根据外部网关与内部网关的网络声明进行配置,完成综合选择。

    3.3 路由器的协议

    不一样的两种路由协议进行路由信息的交换的时候,即采取多路由器协议。多个路由器同时保持运行会造成流量的大量消耗,带宽占用过多。距离向量的路由器协议就应该将路由选择表发送至相邻节点进而更新路由选择表。距离向量的路由器的度量值是跳闸数,对传递过程中要经过的路由器的数量进行计算,对于不一样的路由器的协议在网络信息的传递过程中的路由信息,路由器的运作在选择协议的时候应该根据管理距离的长短进行决定。

    4 结语

    交换式路由器在先进的技术ASIC的作用下,可以直接将第4层的数据流用硬件进行处理,自身性能与功能都显著提高。交换式路由器在使用过程中,通过其应用层的服务质量策略确保网络的智能交换,即使在网络的使用高潮期也能够提供较为理想的网络性能,而且其端口的流量统计十分详细,确保了网络问题的快速判断。另外,在网络主干线处于安全的情况下,其对于线速的控制功能也使网络的性能更加稳定。

    参考文献

    [1]曾春月.计算机网络路由交换技术应用和发展[J].新媒体研究,2016,03:22-23.

    [2]罗士峰.基于计算机网络下路由交换技术的应用研究[J].信息通信,2016,04:180-181.

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    [论文关键词]数据交换 电路交换 报文交换、分组交换 综合业务数字交换

    [论文摘要]本论文讨论网络数据交换技术的发展历程,阐述数据交换每个发展阶段的技术特点。着重对分组交换技术进行分析论述。

    交换设备是人类信息交互中的重要实施,在相互中起着立交桥的作用。交换技术的发展总是依赖于人类的信息需求、传送信息的格式和技术,以及控制技术的发展而螺旋型发展。从电话交换一直到当今数据交换、综合业务数字交换,交换技术经历了人工交换到自动交换的过程。人们对可视电话、可视图文、图象通信和多媒体等宽带业务的需求,也将大大地推动异步传输技术(ATM)和同步数字系列技术(SDH)及宽带用户接入网技术的不断进步和广泛应用。

    从交换技术的发展看,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。

    一、电路交换

    自1876年美国贝尔发明电话以来,随着需求的增长和通信技术水平的不断发展,电路交换技术从最初的人工接续方式,经历了机电与式自动交换、存储程序控制的模拟和数字交换、第三方可编程交换等技术的变革,当前正在发展中的融合多媒体格式相互通信的软交换技术。

    随着电子技术,尤其是半导体技术的迅速发展,人们在交换机内引入电子技术,这类交换机称作电子交换机。最初是在交换机的控制部分引入电子技术,话路部分仍采用接点,出现了“半电子交换机”、“准电子交换机”。只有在微电子技术和数字技术的进一步发展以后,才开始了全电子交换机的迅速发展。

    1 9 4 6年第一台电子计算机的诞生,对交换技术的发展起了巨大的影响。在20世纪60年代后期,脉冲编码调制(PCM)技术成功地应用在通信传输系统中,对通话质量和节约线路设备都产生了很大好处。随着数字通信与P C M技术的迅速发展和广泛应用,于是产生了将P C M信息直接交换的思想,各国开始研制程控数字交换机。1970年法国首先在拉尼翁(Lanion)成功地开通了世界上第一台程控数字交换系统,标志着交换技术从传统的模拟交换进入到了数字交换时代。程控数字交换技术采用PCM数字传输和数字交换,非常适合信息数字化应用,除应用于普通电话通信以外,并且为开通用户电报、数据传送等非话业务提供了有利条件。目前在电信网中使用的电路交换机全部为程控数字交换机,可向用户提供电路方式的固定电话业务、移动电话业务和窄带ISDN业务。

    二、报文交换

    报文交换方式的数据传输单位是报文,报文就是站点一次性要发送的数据块,其长度不限且可变。当一个站要发送报文时,它将一个目的地址附加到报文上,网络节点根据报文上的目的地址信息,把报文发送到下一个节点,一直逐个节点地转送到目的节点。

    每个节点在收到整个报文并检查无误后,就暂存这个报文,然后利用路由信息找出下一个节点的地址,再把整个报文传送给下一个节点。因此,端与端之间无需先通过呼叫建立连接。报文在每个节点的延迟时间,等于接收报文所需的时间加上向下一个节点转发所需的排队延迟时间之和。

    三、分组交换

    分组交换是交换技术发展的重要成果,代表着网络未来演进的方向。分组交换方式兼有报文交换和线路交换的优点。分组交换技术使用复用,与电路交换相比大大提高了带宽利用率。这要求在交换节点使用存储转发,从而导致掉队现象的发生。因此,分组交换全引入不固定的延迟的概念。分组交换网络主要有面向连接和无连接两种方式.分组网络包含3个功能面,分别是数据面、控制面和面。数据面负责分组转发,因此需要高性能的实现。目前主要的分组交换网包括面向连接的X.25、帧中继、ATM、MPLS以及无连接的以太网、CP/IP网络。

    分组交换网有两种主要的形式:面向连接和无连接。对于分组交换技术来说,面向连接的网络与电路交换类似,也需要通过连接建立过程在交换机中分配资源;但由于它采用统计复用,所分配的资源是用标号来表示的。自分组交换技术出现以来,已经有多种分组交换网投人运行。电信领域最早提出的是X.2 5网络,但由于它协议复杂,速度有限,逐渐被性能更好的网络如帧中继代替。帧中继网络可以认为是X.2 5的改进版本,它简化了协议以提高处理效率。

    计算机领域的一个侧重点是局域网,即小范围、小规模的网络,用于互连办公室内的计算机。目前以太网已成为占统治地位的局域网技术。

    在2 0世纪9 0年代中后期,因特网获得较大发展,规模持续扩大,对核心路由器吞吐量的要求也越来越高。由于路由器对I P分组进行转发时路由表的查找比较复杂,转发速度受到很大限制。前面指出,面向连接网络使用逻辑子信道标号进行转发表查找,速度是很快的。人们结合ATM技术在这方面的优点,提出将核心网络改为使用类似于A T M的交换机,而只在边缘网络使用路由器的I P交换技术,最终发展为多协议标记交换(MPlS)。然而,在随后的几年中,提出了多种实用的高速路由查找方法,使其不再成为瓶颈。此时,MPLS最大的优点就

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    作为即时通讯(IM、消息推送等应用场景)相关技术的开发者人员来说,似乎了解跨专业的通信技术(这是大学通信工程专业类学生的学习内容),有点过于深入和底层了,因为一般来说熟练掌握逻辑层的TCP\IP相关协议、网络编程相关的应用技术就差不多能胜任这方面的本职工作了。

    没错,确实是这样。但在开发IM、推送这类应用系统时,尤其在移动网络下,各种弱网问题,让人非常痛苦。

    典型的弱网问题,比如:

    1)频繁掉线;

    2)丢包严重;

    3)网络抖动;

    4)网络延迟;

    ........

    那么,针对以上现象,怎么才能有底气的跟老板、客户、产品经理地解释以下问题?

    1)导致这些现象的根本原因到底是什么?

    2)怎么跟老板解释,要搞定在高铁上用好音视频聊天功能很困难?

    3)怎么跟客户解释P2P在3G、4G甚至5G网络下的成功率问题?

    4)怎么向客户说明,商场或人多场合下,明明信号很好,但你的APP确用不了?

    .......

    你说这些都是网络问题,APP代码无能为力。那么,你倒是讲讲到底是什么样的网络问题?能把人讲信服了,就可以甩锅给网络,不然只能是APP代码背锅了。现实吧!

    网上能找到的通信技术资料都太过专业或太不专业,要么都是搞网络工程方面的内行人编写的(内容专业但很枯燥难懂),要么就是外行的IT开发人员写的(很少见,且价值不大,因为不够专业,所以内容并不准确,参考价值很有限)。即时通讯开发咨询蔚可云开发。

    既能让外行的普通程序员看懂,还能准确地讲明白通信技术知识,这样的资料简直比找金矿还难。因为普通程序员能接触到的网络编程、网络通信方面的资料多针对数据通信的逻辑层(比如:tcpip、socket等知识范畴),而通信技术涉及的是数据通信的物理层(交换机、路由器、天线、网络制式等),某种意义上来说,这是完全不同的技术方向。

    注:这里所说的“门”,是交换机容量的一种单位,可以简单理解为最大支持的接续电话数量。如此巨大的容量,意味着占地面积更小。程控交换机的机架数仅为纵横制的1/10,而且每个机架的重量减轻一半多,非常有利于安装和维护。

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