第六章 数据交换技术.ppt

第六章 数据交换技术 引言 经过编码后的数据，在信源和信宿之间进行传输的最理想方式是在两个互连的站点之间直接建立传输信道并进行数据通信。但实际上，在大范围的网络环境中直接连接两个设备往往是不现实的，也是不可取的。通常是通过网络中的中间节点把数据从源站点发送到目的站点，实现数据通信。这些中间节点并不关心数据的内容，而只是提供一个交换设备，使数据从一个节点传送到另一个节点，直至达到目的地。 按照数据传输技术划分，交换网络实现数据交换的方法包括电路交换、报文交换和分组交换3种。 6.1 电路交换 电路交换（Circuit Switching）是指数据传输过程中，在源站点与目的站点之间建立专用链接，在数据传输结束之前，电路一直被占用，而不能被其他节点使用。即在发端和收端之间建立电路连接，并保持到通信结束的一种交换方式。 电路交换包括以下三个步骤： 1. 建立连接 图6.1所示为一个交换网络的拓扑结构，其中 的方框表示要求通信的设备，称为网站或终端 系统，一般是计算机或终端；圆表示提供通信 交换功能的节点设备。 6.1 电路交换 1. 建立连接 6.1 电路交换 6.1 电路交换 1. 建立连接 在传输数据之前，首先通过呼叫建立一条端到端（站到站）的电路。例如在图6.1中，H1站点发送一个连接请求（信令）到节点A，请求与H5建立一个连接。一般地，从H1站点到节点A的电路是一条专用线路，这一连接已经存在。节点A必须在通向节点E的路径上需找下一个路由。根据路径选择协议，节点A选择到节点B的电路，在此电路上分配一个未用的信道，并告诉节点B要与节点E建立连接，由节点B再呼叫节点E，并建立电路BE，节点E建立与H5站点的连接。这样在节点A与节点E之间就建立了一条专用电路ABE，以实现H1与H5站点之间的数据传输。 6.1 电路交换 1. 建立连接 6.1 电路交换 2. 保持连接 电路ABE建立完毕后，数据可以从节点A发送到节点B，再从节点B发送到节点E，也可以从节点E经过节点B到节点A发送数据。因为是专用线路，因此这种数据传输经过每个中间节点时几乎没有延迟，并且不存在拥塞问题。在整个数据传输过程中所建立的电路必须始终保持连接状态，除非出现意外的线路或节点故障而使电路中断。 6.1 电路交换 3. 拆除连接 在数据传输结束后，由通信的某一方发出拆除连接的请求（信令），对方作出响应并释放链路。被拆除的信道空闲后，可被其他连接使用。 6.1 电路交换 6.1 电路交换 优缺点 优点 实时性好。一旦电路建立，通信双方的所有资源（包括线路资源）均用于本次通信，除了少量的传输延迟之外，不再有其他延迟，具有较好的实时性。 电路交换设备简单，无需提供任何缓存装置。用户数据透明传输，要求收发双方自动进行速率匹配。 　从电路交换的工作原理看出，线路建立后，所有数据直接传输。因此数据传输可靠、迅速、有序（按原来的次序）。 。 6.1 电路交换 优缺点 (2) 缺点 线路接通后即为专用信道，因此线路利用率低。例如，线路空闲时，信道容量被浪费。 线路建立时间较长，造成有效时间的浪费。例如，只有少量数据要传送时，也要花不少时间用于建立和拆除电路。 (3) 结论 线路交换适用于高负荷的持续通信和实时性要求较强的场合（如会话式通信），不适合突发性通信。 6.1 电路交换 使用场合 电路交换适用于传输质量要求高且数据量大的情况。在数据传送之前必须建立一条专用的电路，在该电路释放之前，该电路由一对用户完全占用。对于突发通信，电路交换的效率不高，电话网络是电路交换的典型例子。 6.2 报文交换 当站点之间交换的数据具有随机性和突发性时，采用电路交换的缺点是信道容量和有效时间的浪费。采用报文交换可以克服上述不足。 报文交换（Message Switching）不需在两个站点之间建立一条专用电路，数据传输的单位报文，即通过接收，必要时存储并继续传送消息来对其进行路由选择的一种交换方式。如图6.2所示。 6.2 报文交换 6.2 报文交换 　报文交换不要求在两个通信结点之间建立专用通路。结点把要发送的信息组织成一个数据包——报文，该报文中含有目标结点的地址，完整的报文在网络中一站一站地向前传送。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。 6.2 报文交换 报文是指站点一次性发送的数据块，其长度可变且不限，传输过程中采用存储转发方式。 当一个站点要发送报文时，它在报文的头部附加目的地址信息，中间的节点根据报文中的目的地址信息，将报文传送到下一个节点，直至