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1、教学引入：教学引入：复习上次课内容复习上次课内容教学过程：一，数据交换方式教学过程：一，数据交换方式 在计算机网络中，传输系统的设备费用常常要占整个在计算机网络中，传输系统的设备费用常常要占整个计算机网络费用的一半左右，所以当通信用户较多而传输计算机网络费用的一半左右，所以当通信用户较多而传输的距离较远时，通常采用交换技术。的距离较远时，通常采用交换技术。交换又称为转换，这种交换是通过某些交换中心将数交换又称为转换，这种交换是通过某些交换中心将数据进行集中和传送，使传输线路为各个用户所共用，从而据进行集中和传送，使传输线路为各个用户所共用，从而大大节省通信线路，提高传输设备的利用率，降低系统费
2、大大节省通信线路，提高传输设备的利用率，降低系统费用。当前的数据交换技术有五种最基本的方式：电路交换、用。当前的数据交换技术有五种最基本的方式：电路交换、报文交换、分组交换、帧交换和信元交换。一个数据通信报文交换、分组交换、帧交换和信元交换。一个数据通信网的有效性，可靠性和经济性直接受网络所采用的交换方网的有效性，可靠性和经济性直接受网络所采用的交换方式影响。式影响。1 1，电路交换，电路交换 电路交换的基本工作原理：在数据传输期间，源结点电路交换的基本工作原理：在数据传输期间，源结点与目的结点之间有一条由中间结点构成的专用物理连接与目的结点之间有一条由中间结点构成的专用物理连接线路，在数据传
3、输先束之前，这条线路一直保持。如果线路，在数据传输先束之前，这条线路一直保持。如果两个相邻结点之间的信道容量很大时，这两个相邻结点两个相邻结点之间的信道容量很大时，这两个相邻结点之间可以同时有多个物理电路。下图为电路交换示意图之间可以同时有多个物理电路。下图为电路交换示意图ABCDFE 在上图中，信息要从在上图中，信息要从A A结点传送到结点传送到E E结点，有多条路径。结点，有多条路径。图中选中箭头所示路径，是作为要传送信息所经过的路图中选中箭头所示路径，是作为要传送信息所经过的路径。信息传送的过程中，其他的用户不能打断，直到传径。信息传送的过程中，其他的用户不能打断，直到传送结束时才解除连
4、接。送结束时才解除连接。用电路交换技术实现通信需要经历如下用电路交换技术实现通信需要经历如下3 3个过程：个过程：电路建立电路建立 在传输任何数据之前，必须建立端到端的连接。整个在传输任何数据之前，必须建立端到端的连接。整个阶段通过源站点请求完成交换网中对应的逐个结点连接阶段通过源站点请求完成交换网中对应的逐个结点连接过程，以建立起一条由源站到目的站的传输通道。过程，以建立起一条由源站到目的站的传输通道。数据传输数据传输 源站和目的站沿已建立的传输通道，进行数据或信号传源站和目的站沿已建立的传输通道，进行数据或信号传输。这种传输在经过中间结点时几乎没输。这种传输在经过中间结点时几乎没有延迟，并
5、且没有阻塞问题，除非有意外的线路或结点故障而导致电路中断。电路拆除电路拆除 在完成数据或信号的传输后，就要结束连接。通常是在完成数据或信号的传输后，就要结束连接。通常是由源站或目标站提出终止通信，各结点相应拆除该电路由源站或目标站提出终止通信，各结点相应拆除该电路的对应连接，释放由该电路占用的结点和信道资源。的对应连接，释放由该电路占用的结点和信道资源。特点：特点：优点：优点：实时性好，信号延迟小实时性好，信号延迟小 ，数据传输效率高数据传输效率高 缺点：缺点：独占信道资源，信道资源利用率低独占信道资源，信道资源利用率低 2 2，报文交换，报文交换 报文交换又称信息交换。在报文交换中，数据是以
6、报文报文交换又称信息交换。在报文交换中，数据是以报文为中介，报文可以是一份电报，一个文件，一份电子邮为中介，报文可以是一份电报，一个文件，一份电子邮件等。件等。报文交换的基本工作原理：无需在两个站点之间建立一报文交换的基本工作原理：无需在两个站点之间建立一条专用通路，其数据传输的单位是报文，长度不限且可条专用通路，其数据传输的单位是报文，长度不限且可变。传送过程采用存储变。传送过程采用存储-转发方式，即发送站在发送一转发方式，即发送站在发送一个报文时把目的地址附加在报文上，途经的网络结点个报文时把目的地址附加在报文上，途经的网络结点根据报文上的目的地址信息，把报文发送到下一个结根据报文上的目的
7、地址信息，把报文发送到下一个结点，通过逐个结点转送，直到目的站点。每个结点在点，通过逐个结点转送，直到目的站点。每个结点在收下整个报文后，暂存报文并检查有无错误收下整个报文后，暂存报文并检查有无错误 ，然后利，然后利用路由信息找到下一个结点的地址，再把整个报文传用路由信息找到下一个结点的地址，再把整个报文传送到下一个结点。在同一时间段内，报文的传输只占送到下一个结点。在同一时间段内，报文的传输只占用两个结点之间的一段线路。而在两个通信用户间的用两个结点之间的一段线路。而在两个通信用户间的其他线路段，可传输其他用户的报文，不像电路交换其他线路段，可传输其他用户的报文，不像电路交换那样必须占用端到
8、端的全部信道。那样必须占用端到端的全部信道。在电路交换网络中，每个结点是一个电子设备或是机在电路交换网络中，每个结点是一个电子设备或是机电结合的交换设备，这种设备发送和接收的速度一样电结合的交换设备，这种设备发送和接收的速度一样快。报文交换结点通常是一台小型计算机，它具有足快。报文交换结点通常是一台小型计算机，它具有足够的存储空间来缓冲收到的报文。够的存储空间来缓冲收到的报文。优点：优点：可以充分利用信道资源，通信规程不同的终端之可以充分利用信道资源，通信规程不同的终端之间也可以通信间也可以通信缺点：报文延迟大，实时性差缺点：报文延迟大，实时性差 3 3，分组交换，分组交换 分组交换又称为包交
9、换。它是分组交换又称为包交换。它是“存储存储/转发转发”交换方式交换方式的一种，它是将报文先分组，然后才进行交换和传输。的一种，它是将报文先分组，然后才进行交换和传输。一个分组的典型长度最长是一千位到几千位。一个分组的典型长度最长是一千位到几千位。在进行分组交换的时候，发送结点首先要对发送的信在进行分组交换的时候，发送结点首先要对发送的信息进行分组，每个组给定一个编号，加上源地址和目息进行分组，每个组给定一个编号，加上源地址和目的地址的信息，还有约定的头和尾等信息，这个过程的地址的信息，还有约定的头和尾等信息，这个过程就是打包过程。交换网可以采用两种方式：数据报传就是打包过程。交换网可以采用两
10、种方式：数据报传输分组交换和虚电路传输分组交换。输分组交换和虚电路传输分组交换。数据报传输分组交换 这种方式有点像报文交换。数据报传输分组交换方式的这种方式有点像报文交换。数据报传输分组交换方式的优点是对于短报文数据通信传输率比较高，对网络故优点是对于短报文数据通信传输率比较高，对网络故障的适应能力强；而它的缺点是传输时延较大，离散障的适应能力强；而它的缺点是传输时延较大，离散度大。度大。虚电路传输分组交换 所谓虚电路就是两个用户的终端设备在开始相互发送所谓虚电路就是两个用户的终端设备在开始相互发送和接收数据之前，需要通过通信网络建立逻辑上的连和接收数据之前，需要通过通信网络建立逻辑上的连接。
11、接。这种方式有点像电路交换，它要求在发送端和接收端这种方式有点像电路交换，它要求在发送端和接收端之间建立一条逻辑连接。与电路交换不同的是，它选之间建立一条逻辑连接。与电路交换不同的是，它选定了特定路径进行传输。定了特定路径进行传输。虚电路传输分组交换的优点是对于数据量较大的通信虚电路传输分组交换的优点是对于数据量较大的通信传输率高，分组传输时延小，且不容易产生数据分组传输率高，分组传输时延小，且不容易产生数据分组丢失。而它的缺点是对网络的依赖性较大。丢失。而它的缺点是对网络的依赖性较大。4 4，帧交换技术，帧交换技术 帧方式即是帧中继技术，它在帧方式即是帧中继技术，它在OSIOSI的数据链路层
12、中以的数据链路层中以简化的方式传送和交换数据，由于在数据链路层的数简化的方式传送和交换数据，由于在数据链路层的数据单元一般称为帧，故称为帧方式。据单元一般称为帧，故称为帧方式。帧中继仅完成帧中继仅完成OSIOSI物理层和链路层核心层的功能。帧中物理层和链路层核心层的功能。帧中继也被称为快速分组交换技术。帧中继还采用了虚电继也被称为快速分组交换技术。帧中继还采用了虚电路复用技术，在一个物理连接上可复用多个逻辑连接，路复用技术，在一个物理连接上可复用多个逻辑连接，可实现带宽的复用和动态分配，可以充分利用网络资可实现带宽的复用和动态分配，可以充分利用网络资源。在帧中继通信网内，每一帧的帧头都包含虚电
13、路源。在帧中继通信网内，每一帧的帧头都包含虚电路号号/数据链路连接表识符（数据链路连接表识符（DLCIDLCI），即该帧的地址信），即该帧的地址信息。息。帧的最大长度可达帧的最大长度可达10001000字节以上，而且其长度是可字节以上，而且其长度是可变的。当用户数据信息被封装在帧中并进入结点后，变的。当用户数据信息被封装在帧中并进入结点后，首先识别帧头中的首先识别帧头中的DLCIDLCI，然后在虚电路路由表中找出对，然后在虚电路路由表中找出对应的下段虚电路的号码应的下段虚电路的号码DLCLDLCL，从而将帧准确地送往下，从而将帧准确地送往下一结点机。一结点机。帧中继技术具有高效性、经济性、可靠
14、性、灵活性和长帧中继技术具有高效性、经济性、可靠性、灵活性和长远性。它可用于局域网互联、将局域网连入广域网、远性。它可用于局域网互联、将局域网连入广域网、建立虚拟专用网和建立虚拟专用网和ATMATM网络的数据业务接入等。网络的数据业务接入等。5 5，信元交换技术，信元交换技术 信元交换是一种高速分组交换方式。在信元交换中，信元交换是一种高速分组交换方式。在信元交换中，信元为基本单位。信元是一种极短的固定长度的数据信元为基本单位。信元是一种极短的固定长度的数据分组，每个信元长为分组，每个信元长为5353字节，分为信头和信息两部分。字节，分为信头和信息两部分。信头占信头占5 5个字节，包括信元标识
15、等信息；信息域占个字节，包括信元标识等信息；信息域占4848个个字节，承载用户的数据。信元交换的报文包括信令和字节，承载用户的数据。信元交换的报文包括信令和一个或多个信元。信令是控制命令，用于建立和释放一个或多个信元。信令是控制命令，用于建立和释放逻辑连接，信元的标识用来识别信息传输路径。由此逻辑连接，信元的标识用来识别信息传输路径。由此可见，信元交换方式融合了线路交换和分组交换的特可见，信元交换方式融合了线路交换和分组交换的特点。在信元交换过程中，各路的信元存储在缓冲区中，点。在信元交换过程中，各路的信元存储在缓冲区中，列队等候待发，待空信元到来时，则将信元插入到空列队等候待发，待空信元到来
16、时，则将信元插入到空信元中发送出去。信元中发送出去。信元方式是将信息以信元为单位进行传送的一种技术。信元方式是将信息以信元为单位进行传送的一种技术。采用信元方式，网络不对信元中的用户数据（载体）采用信元方式，网络不对信元中的用户数据（载体）进行检查。信元中的进行检查。信元中的CRECRE比特位将指示信元的地址信比特位将指示信元的地址信息的完整性。息的完整性。信元方式也是一种快速分组技术，它将话音，数据，信元方式也是一种快速分组技术，它将话音，数据，图像等数字信息进行切割，封装成统一格式的信元在图像等数字信息进行切割，封装成统一格式的信元在网中传递，并在接收端恢复成所需格式。通常，传递网中传递，
17、并在接收端恢复成所需格式。通常，传递信元的网络称为信元中继网络，它适用于各种类型信信元的网络称为信元中继网络，它适用于各种类型信息的传输，是提供综合业务的网络技术基础。息的传输，是提供综合业务的网络技术基础。ATM ATM（异步传输方式）是信元交换的实际应用标准，（异步传输方式）是信元交换的实际应用标准，它是当前发展最快的网络技术。传输介质使用光缆或它是当前发展最快的网络技术。传输介质使用光缆或双绞线，其传输速率已达到双绞线，其传输速率已达到155Mbps155Mbps和和622Mbps,622Mbps,并向并向2Gbps2Gbps进军。进军。ATMATM采用的是面向连接的高速交换和多路采用的
18、是面向连接的高速交换和多路复用技术，能保证网络带宽不随用户数增加而下降，复用技术，能保证网络带宽不随用户数增加而下降，而且每个用户可享用专用带宽并可根据用户的需求变而且每个用户可享用专用带宽并可根据用户的需求变化来调节用户的带宽。化来调节用户的带宽。ATMATM有有3 3层结构：物理层，层结构：物理层，ATMATM层和层和ATMATM自适应层。自适应层。ATM ATM的特点是支持复杂的多媒体应用；相对传统的特点是支持复杂的多媒体应用；相对传统LANLAN拥有可靠的服务质量；良好的伸缩性；提高生产率；拥有可靠的服务质量；良好的伸缩性；提高生产率；改进现有应用的性能；为用户网络提供带宽；保护用改进现有应用的性能；为用户网络提供带宽；保护用户投资；高频宽；低延时；节省费用。户投资；高频宽；低延时；节省费用。