2014年通信工程师考试中级交换技术第五章.doc

2014年通信工程师考试中级交换技术第五章 如第1章所述，现代的交换技术基本上分为电路交换和分组交换。第3章和第4章讲述的是电路交换，从本章开始讨论分组交换。在这一章中，我们将首先介绍采用分组交换技术的计算机网络及其体系结构；然后讨论分组交换的基本原理及关键技术；最后研究分组交换的性能这一章主要涉及传统的分组交换，而新型分组交换将在后续的聿节中展开。 第5章 分组交换 5.1 分组交换计算机网络概述 分组交换(PacketSwitching)也称为包交换，是伴随着计算机网络诞生的，它是现代计算机网络的技术基础。因此，为了掌握分组交换的功能、原理及其关键技术，必须对计算机网络有一个概括的了解。 5.1.1 计算机网络的组成 早期的计算机系统都是单机系统，它们往往分别工作在封闭的机房内。那么，计算机为什么要连成网络呢？计算机连网的主要目的是：第一，实现资源共享，提髙资源的利用率，这些资源包括计算资源、存储资源和通信资源等；第二，实现负荷分担，加强计算机之向的互助合作；第三，构成分布式处理系统，提高处理能力和可靠性。多台计算机要实现互连，在这些计算机之间必须要进行通信，或者说要进行数据信息的传送。因此计算机网络定义为通过通信网络互连、按统一协议（规则）工作的多台计算机的集合。 传统的计算机网络由两大部分组成，它们是：通信子网和用户（资源）子网，如图5-1所示。通信子网又称为骨干网络，由信息传输链路L和中继节点N组成，它的主要任务是实现信息的传送(Tmi8fer)0用户子网由主机H、数据集中器C、局域网LAN等组成，其主要任务是实现信息的处理，为应用提供服务。概括地讲，计算机网络是由许多节点和许多链路构成的集合。节点又分为端节点和转移节点，前者是用户终端（即主机）的所在地，后者是数据交换机的所在地。链路可分为用户线和中继线（干线）。 需要指出，图5-1所示中只画出一个通信子网，实际上传送信息的通信子网可能有多个，它们之间往往通过网关（如路由器）互连。 5.1.2 计算机网络的体系结构原理 计算机网络的各计箅机之间要做到有条不紊地交流信息，就必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关事件发生的时序。对不同系统的实体之间的信息交流进行控制的一组规则或约定，称为网络协议或规约。更进一步地讲，一个网络协议主要由以下三个要素组成： 1.语法，即数据和控制信息的格式和编码； 2.语义，即各种控制信息的含义及相应的控制操作等； 3.同步，即速率适配、事件出现顺序的控制等。 第一个计算机网络ARPANET的成功经验表明，对于非常复杂的网络协议，最好采用分层式结构。我们可以举一个简单的例子来说明协议分层的概念。假定在计算机1和计算机2之间通过一个通信网络传送文件，如图5-2所示。这是一件比较复杂的工作。 可以将通过网络传送文件所要做的工作划分为三类。第一类工作与传送文件直接有关。例如，发送方的文件传送应用程序应当确信接收方的文件管理程序已做好接收和存储文件的准备。若两个计算机所用的文件格式不一样，则至少其中的一个计算机应完成文件格式的转换。这两件工作可用.个文件传送模块来完成。这样，两个计算机可将文件传送模块作为最高的一层（如图5-2所示）。在这两个模块之间的虚线表示两个计算机系统交换文件和一些有关文件交换的命令。 但是，我们并不想让文件传送模块完成全部工作的细节，这样会便文件传送模块过于复杂。第二类工作是设立一个通信服务模块，用来保证文件和文件传送命令可靠地在两个端系统之间交换。也就是说，让上面的文件传送模块利用下面的通信服务模块所提供的服务。我们还可以看出，如果将上面的文件传送模块换成电子邮件模块，那么电子邮件模块同样可以利用下面的通信服务模块所提供的可靠通信的服务。 第三类工作是构造一个网络接人模块，让这个模块负责做与网络接口细节有关的工作，并向上层提供服务，使上面的通信服务模块能够完成可靠通信的任务。 从上篇简单例子可以更好地理解分层带来的好处，这些好处如下所述。 1.各层之间是相对独立的。某一层并不需要知道它的下一层是如何实现的，而仅仅需要知道该层通过层间的接口（即界面）所提供的服务。由于每一层只实琛一种相对独立的功能，因而可将一个难以处理的复杂问题分解为若干个较容易处理的更小一些的问题。这样，整个问题的复杂程度就下降了。 2.灵活性好。当任何一层发生变化时（例如由于技术的变化），只要层间接口关系保持不变，则在这层以上或以下各层均不受影响。此外；对某一层提供的服务还可进行修改。当某层提供的服务不再需要时，甚至可以将这层取消。 3.结构上可分割开。各层都可以采用最合适的技术来实现。 4.易于实现和维护。这种结构使得实现和调试一个庞大而又复杂的系统变得易于处理，因为整个的系统已经被分解为若干相对独立的子系统。 5.