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1、2 2.5 5 数据交换技术数据交换技术v当存在多个通信设备时，如何使每两个设备当存在多个通信设备时，如何使每两个设备之间能够通信问题。交换使得没有物理链路之间能够通信问题。交换使得没有物理链路干脆连接的两个或多个设备之间能够通信的干脆连接的两个或多个设备之间能够通信的技术。技术。v传统的交换方式有三种：传统的交换方式有三种：电路交换电路交换(Circuit Switch)(Circuit Switch)分组交换分组交换(Packet Switch)(Packet Switch)报文交换（报文交换（Message Switch)Message Switch)v随着交换技术的发展，出现了一些新的
2、交换随着交换技术的发展，出现了一些新的交换技术，例如技术，例如ATMATM交换（也称信元交换）和帧中交换（也称信元交换）和帧中继等。继等。2 2.5 5.1 1 电路交换电路交换v电路交换是在两个设备之间创建一条临时的电路交换是在两个设备之间创建一条临时的物理连接。所以我们可以把电路交换机看作物理连接。所以我们可以把电路交换机看作是一个多路开关。是一个多路开关。v电路交换的特点是在通信起先之前，要在两个电路交换的特点是在通信起先之前，要在两个通信设备之间建立起一条完全被通信双方所占通信设备之间建立起一条完全被通信双方所占用的物理通路。其过程包括以下三个步骤：用的物理通路。其过程包括以下三个步骤
3、：v电路建立电路建立v数据传输数据传输v电路拆除电路拆除电路交换举例电路交换举例vA 和 B 通话经过四个交换机v通话在 A 到 B 的连接上进行(交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA2 2.5 5.2 2 报文交换报文交换v报文交换又称为存储转发。它的基本原理是报文交换又称为存储转发。它的基本原理是在报文的传输过程中，由网络的中间节点将在报文的传输过程中，由网络的中间节点将报文短暂存储起来，检查它的正确性和完整报文短暂存储起来，检查它的正确性和完整性，然后再发往下一个节点。性，然后再发往下一个节点。v缺点：在报文交换中，整个报文是作为一个缺点：在报文交换中，整个报文是作为
4、一个整体来处理，由于报文较长，报文传输的延整体来处理，由于报文较长，报文传输的延迟很大。迟很大。v报文交换技术已被淘汰。报文交换技术已被淘汰。2 2.5 5.3 3 分组交换分组交换v分组交换：较长的报文被分为较短的数据单元，分组交换：较长的报文被分为较短的数据单元，然后每个数据单元被加上一些通信限制信息等然后每个数据单元被加上一些通信限制信息等内容，形成一个信息包内容，形成一个信息包(packet)(packet)。通信时以包。通信时以包为单位发送、存储和转发。信息包长度一般比为单位发送、存储和转发。信息包长度一般比报文短得多，因此可以在中间站点的主存队列报文短得多，因此可以在中间站点的主存
5、队列中存储，而且只要信息包到达后就可以转发，中存储，而且只要信息包到达后就可以转发，而不必等待很长的报文全部到达。缩短了信息而不必等待很长的报文全部到达。缩短了信息传输过程中的延迟时间。传输过程中的延迟时间。v分组交换与电路交换的比较分组交换与电路交换的比较v共享传输链路，提高运用效率；共享传输链路，提高运用效率；v有流量和拥塞限制，不会发生堵塞；有流量和拥塞限制，不会发生堵塞；v可工作于广播和多播的方式；可工作于广播和多播的方式；v具有供应多种通信设备互连；具有供应多种通信设备互连；v分组交换有两种类型分组交换有两种类型v数据报数据报v虚电路虚电路数据报数据报v在传输中每个包都将独立于其他包
6、进行处理。在传输中每个包都将独立于其他包进行处理。任何一条链路可以同时为多对设备之间的通任何一条链路可以同时为多对设备之间的通信服务。一次传输的数据报可能不是次序地信服务。一次传输的数据报可能不是次序地到达目的地。重新排序的任务由传输层来完到达目的地。重新排序的任务由传输层来完成。成。虚电路虚电路在虚电路方法中，属于同一次通信的全部包之在虚电路方法中，属于同一次通信的全部包之间的关系得以维持。路径是在数据传输的起间的关系得以维持。路径是在数据传输的起先之前就被选定。和电路交换的区分是：虚先之前就被选定。和电路交换的区分是：虚电路可以同时为多个设备供应通信服务，而电路可以同时为多个设备供应通信服
7、务，而电路交换是独占的电路交换是独占的v虚电路有两种：虚电路有两种：v交换虚电路交换虚电路(SVC)：每条虚电路在须要的时候：每条虚电路在须要的时候被创建，而且仅仅在这次通信交换的过程中被创建，而且仅仅在这次通信交换的过程中存在。存在。v永久虚电路永久虚电路(PVC)：类似于租用线路，在这种：类似于租用线路，在这种方法中，两个用户之间存在一条相同的虚电方法中，两个用户之间存在一条相同的虚电路，该电路是特地供应应特定用户的，这条路，该电路是特地供应应特定用户的，这条虚电路总是建立好的。虚电路总是建立好的。v在接受虚电路的状况下，仅在建立虚电路时在接受虚电路的状况下，仅在建立虚电路时须要目的地址，
8、而进行数据传送时，须要目的地址，而进行数据传送时，每个包每个包不须要携带完整的目的地址不须要携带完整的目的地址,而仅须要一个虚而仅须要一个虚电路的号码标记。这就削减了包的限制信息，电路的号码标记。这就削减了包的限制信息，从而削减了额外开销。从而削减了额外开销。P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报文报文报文A B C D A B C DA B C D报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文P2P1连接释放数据传送的特点比特流直达终点报文报文报文分组 分组 分组存储转发存储转发存储转发存储转发2.6 2.6 错误检测和限制错误检测和限制v检错码：给发送信息加上冗余位，使其具备检错码：给
9、发送信息加上冗余位，使其具备检错功能。检错功能。v纠错码：能订正错误的冗余码。纠错码：能订正错误的冗余码。v编码效率：数据信息在整个发送信息的比重。编码效率：数据信息在整个发送信息的比重。2 2.6 6.1 1 奇偶校验码奇偶校验码v偶校验：设偶校验：设m m位数据单元位数据单元b1b2b3bmb1b2b3bm，则：，则：r=b1+b2+b3.+bmr=b1+b2+b3.+bmv奇校验：设奇校验：设m m位数据单元位数据单元b1b2b3bmb1b2b3bm，则：，则：r=b1+b2+b3.+bm+1r=b1+b2+b3.+bm+1v发送数据时，连同校验位发送数据时，连同校验位r r一起发送。接
10、收方一起发送。接收方依据结果，推断是否发生差错。依据结果，推断是否发生差错。垂直（纵向）奇偶校验垂直（纵向）奇偶校验 水平（横向）奇偶校验水平（横向）奇偶校验 水平垂直（纵横）奇偶校验水平垂直（纵横）奇偶校验 2 2.6 6.2 2 循环校验码循环校验码CRCCRCv通信双方约定一个生成多项式通信双方约定一个生成多项式G(x)G(x)，最高阶，最高阶为为m m；例如：；例如：G(x)=XG(x)=X4 4+x+x3 3+1=11001+1=11001，v即即m=4m=4v设待发送的信息为设待发送的信息为U(x)U(x)；例：；例：11010111101011v用用U(x)XU(x)X4 4除以
11、除以G(x)G(x)得得4 4位余数位余数R(x)R(x)；即在；即在U(x)U(x)后面添后面添m m个零后除以个零后除以G(x)G(x)。v除法的规则是：除法的规则是：1+1=01+1=0；1+0=11+0=1；0+0=00+0=0；0+1=10+1=1；没有借位。；没有借位。v将将R(x)R(x)放在放在U(x)U(x)之后得循环校验码。之后得循环校验码。v接收方用收到的数据除以生成多项式接收方用收到的数据除以生成多项式G(x)G(x)，假如结果为假如结果为0 0，传输没有错误，否则，说明传，传输没有错误，否则，说明传输产生错误。输产生错误。例例1：G(x)=x4+x3+1=11001,
12、U(x)=1101011例例2：G(x)=x5+x2+x=100110,U(x)=100101102 2.6 6.3 3 校验和校验和v在发送方，将要发送的整个数据单元分成大在发送方，将要发送的整个数据单元分成大小都为小都为n n（一般为（一般为1616）比特的若干段。然后将）比特的若干段。然后将这些分段接受反码加法算法加在一起，得到这些分段接受反码加法算法加在一起，得到一个一个n n比特长的结果，该结果取反后得到一个比特长的结果，该结果取反后得到一个n n比特长的检查和，将检查和当作冗余位加在比特长的检查和，将检查和当作冗余位加在原始数据单元的末尾，随原始数据单元一起原始数据单元的末尾，随原始数据单元一起发送给接收方。发送给接收方。v接收方依据发送方的方法将整个数据块分成接收方依据发送方的方法将整个数据块分成大小为大小为n n的若干段，其中最终一段为检查和。的若干段，其中最终一段为检查和。然后将这些分段接受反码加法算法加在一起，然后将这些分段接受反码加法算法加在一起，得到一个得到一个n n比特长的结果。假如结果为比特长的结果。假如结果为n n个个1 1，则传输正确，反之，则是错误的。则传输正确，反之，则是错误的。