第十二章通信网

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1、计算机网络通信原理通信网1第十二章第十二章 通信网通信网1. 数据交换技术概述数据交换技术概述2. 电路交换电路交换3. 存储转发交换存储转发交换4. 虚电路交换与数据报交换虚电路交换与数据报交换计算机网络通信原理通信网2H1H2H1H2交换技术的引入交换技术的引入 所谓交换，是在用户之间有目的地互相传递信息所谓交换，是在用户之间有目的地互相传递信息(话音、文本、数据或图像话音、文本、数据或图像)。交换机交换机计算机网络通信原理通信网3什么是数据交换什么是数据交换在数据通信系统中，通信的双方通常通过通信子网中的在数据通信系统中，通信的双方通常通过通信子网中的中继节点中继节点的转发，将数据从源站

2、点发送到目的站点。的转发，将数据从源站点发送到目的站点。中继节点转发数据的过程被称为中继节点转发数据的过程被称为数据交换数据交换。通信子网通信子网通信链路通信链路中继节点中继节点计算机网络通信原理通信网4网络中的交换设备网络中的交换设备Control123N123NConnectionof inputs to outputs计算机网络通信原理通信网5数据交换技术数据交换技术1234计算机网络通信原理通信网6电话的典型连接方式电话的典型连接方式 通过电话交换机进行语音数据的转接。通过电话交换机进行语音数据的转接。 传输过程是：传输过程是： 模拟话音模拟话音 PCM PCM - 模拟话音模拟话音

3、交换网络交换网络计算机网络通信原理通信网7PSTN的层次结构的层次结构 公用交换电话网公用交换电话网PSTN (Public S w i t c h e d Tel .Net) 分为三分为三级：级： 国际网、长途网国际网、长途网和本地网。和本地网。计算机网络通信原理通信网8本地电话网的网络结构本地电话网的网络结构计算机网络通信原理通信网9数据交换技术的分类数据交换技术的分类电路交换电路交换(Circuit Switching)存储转发交换存储转发交换(Store and Forward Switching ) 报文交换报文交换(Message Switching) 分组交换分组交换 (Pack

4、et Switching) 数据报数据报 虚电路虚电路计算机网络通信原理通信网10第十二章第十二章 通信网通信网1. 数据交换技术概述数据交换技术概述2. 电路交换电路交换3. 存储转发交换存储转发交换4. 虚电路交换与数据报交换虚电路交换与数据报交换计算机网络通信原理通信网11电路交换电路交换电路交换（电路交换（Circuit switching）是最早出现的一种交换方式，是最早出现的一种交换方式，也是应用最广泛的一种。也是应用最广泛的一种。电路交换是实电路交换，是一种面向连接的直接交换方式。电路交换是实电路交换，是一种面向连接的直接交换方式。要求通信双方在传输数据之前建立一条实际的物理通路

5、，并且要求通信双方在传输数据之前建立一条实际的物理通路，并且在整个传输过程中独占该通路。在整个传输过程中独占该通路。电话系统的交换过程：电话系统的交换过程：1.1. 通话前先拨号建立连接。通话前先拨号建立连接。2.2. 通话过程中，通信双方一直占用所建立的连接。通话过程中，通信双方一直占用所建立的连接。3.3. 通话结束后，挂机释放连接。通话结束后，挂机释放连接。计算机网络通信原理通信网12(A(BCD交换节点的作用交换节点的作用计算机网络通信原理通信网13电路交换的过程电路交换的过程 建立电路连接建立电路连接开始传输数据之前，首先在信源节点和信宿节点间，通开始传输数据之前，首先在信源节点和信

6、宿节点间，通过呼叫建立一条由各个中间交换节点的分段连接所组成过呼叫建立一条由各个中间交换节点的分段连接所组成的通信电路。的通信电路。 数据传输数据传输建立通信链路之后，就通过这条专用信道进行实时、双建立通信链路之后，就通过这条专用信道进行实时、双向的数据传输。向的数据传输。 释放电路连接释放电路连接完成数据传输之后，必须释放占用的线路，即拆除信源完成数据传输之后，必须释放占用的线路，即拆除信源节点和信宿节点之间的物理连接。节点和信宿节点之间的物理连接。计算机网络通信原理通信网14电路交换的三个阶段电路交换的三个阶段 呼叫建立呼叫建立 信息传送信息传送 连接释放连接释放SignalSourceS

7、ignalReleaseSignalDestinationGoAheadMessage计算机网络通信原理通信网15电路交换的特点电路交换的特点计算机网络通信原理通信网16电路交换的优缺点电路交换的优缺点 优点优点 一旦线路接通，数据直通，一旦线路接通，数据直通，传输延迟时间短传输延迟时间短，。 数据传输可靠、迅速，保证数据传输可靠、迅速，保证按序按序传送。传送。 缺点缺点 独占独占电路和一组用户设备，其他用户不能利用。电路和一组用户设备，其他用户不能利用。 电路交换的电路交换的呼叫呼叫建立过程所花建立过程所花时间时间太太长长。 由于计算机和各种终端的传输由于计算机和各种终端的传输速率速率不一样

8、，很难使这些不同速率不一样，很难使这些不同速率的设备互相通信。的设备互相通信。 双方数据通路建立连接以后，一旦出现了双方数据通路建立连接以后，一旦出现了故障故障，都必须重新建立，都必须重新建立连接。这对重要的与紧急的通信很不利。连接。这对重要的与紧急的通信很不利。 综上所述，计算机的数据通信必须寻找其它的交换技术。综上所述，计算机的数据通信必须寻找其它的交换技术。计算机网络通信原理通信网17第十二章第十二章 通信网通信网1. 数据交换技术概述数据交换技术概述2. 电路交换电路交换3. 存储转发交换存储转发交换4. 虚电路交换与数据报交换虚电路交换与数据报交换计算机网络通信原理通信网18存储转发

9、交换存储转发交换 存储转发交换存储转发交换(Store and Forward Switching ) 利用传输链路中继节点的存储器来转发数据。利用传输链路中继节点的存储器来转发数据。 中继节点由具有存储能力的计算机担任，用户信息可以暂时中继节点由具有存储能力的计算机担任，用户信息可以暂时保存在中继节点上。保存在中继节点上。 信源节点和信宿节点之间无需建立专用通道。信息传输的路信源节点和信宿节点之间无需建立专用通道。信息传输的路径既可以是固定的，径既可以是固定的，也可以在传输过程也可以在传输过程中动态确定。中动态确定。计算机网络通信原理通信网19中继节点的交换方式中继节点的交换方式计算机网络通

10、信原理通信网20报文交换与分组交换报文交换与分组交换计算机网络通信原理通信网21报文和报文分组的结构报文和报文分组的结构 报报文文分分组组：报报文文：报文号目的地址 源地址校验报文号目的地址 源地址报文分组数据 校验报文分组号数据计算机网络通信原理通信网22报文交换的优点报文交换的优点计算机网络通信原理通信网23报文交换的缺点报文交换的缺点 通过通信网络的延迟等待时间过长，不适合于实通过通信网络的延迟等待时间过长，不适合于实时的或交互会话式的数据通信业务。时的或交互会话式的数据通信业务。 要求要求计算机网络通信原理通信网24分组交换的原理分组交换的原理 分组交换也称为包交换分组交换也称为包交换

11、(Packet Switching)，其原理是：，其原理是： 限定分组的最大限定分组的最大长度长度，将用户传送的数据报文划分成较短将用户传送的数据报文划分成较短长度的分组长度的分组(包包)； 每个分组的前面不仅包含原始报文的报头信息，还添加了每个分组的前面不仅包含原始报文的报头信息，还添加了分组编号。分组编号。 各中继节点根据每个分组的地址标志，将它们转发至目的各中继节点根据每个分组的地址标志，将它们转发至目的地。地。计算机网络通信原理通信网25分组分组(Packet)的形成的形成 分组分组=分组头分组头+分组数据分组数据分组的概念是1967年由英国国家物理实验室NPL提出的。计算机网络通信原

12、理通信网26分组交换的优点分组交换的优点 数据传输灵活，线路的利用率高：数据传输灵活，线路的利用率高： 一个报文的不同分组可按不同的路径进行传输；一个报文的不同分组可按不同的路径进行传输； 到中继节点后的分组不必等待未到达的分组而继续转发；到中继节点后的分组不必等待未到达的分组而继续转发； 不同站点的数据分组可以交织在同一线路上传输。不同站点的数据分组可以交织在同一线路上传输。计算机网络通信原理通信网27分组交换的优缺点分组交换的优缺点限定分组的最大长度，有利于提高中继节点的存储空间利用率限定分组的最大长度，有利于提高中继节点的存储空间利用率与转发效率。与转发效率。由于分组较为短小，适合在交换

13、机的主存储器中由于分组较为短小，适合在交换机的主存储器中存储转发，因此改善了转发分组的传输延迟。甚至可以固定分存储转发，因此改善了转发分组的传输延迟。甚至可以固定分组的长度，可以采用高速缓存来暂存分组。组的长度，可以采用高速缓存来暂存分组。由于分组长度较短，在传输出错时，检错容易并且重发花费的由于分组长度较短，在传输出错时，检错容易并且重发花费的时间较少；时间较少；计算机网络通信原理通信网28分组交换实现的关键分组交换实现的关键计算机网络通信原理通信网29第十二章第十二章 通信网通信网1. 数据交换技术概述数据交换技术概述2. 电路交换电路交换3. 存储转发交换存储转发交换4. 虚电路交换与数

14、据报交换虚电路交换与数据报交换计算机网络通信原理通信网30数据报和虚电路数据报和虚电路计算机网络通信原理通信网31两种服务方式两种服务方式,两种交换机制两种交换机制虚电路虚电路（面向连接的服务）（面向连接的服务）用户的数据能够确保正确传输用户的数据能够确保正确传输通信前源主机和目的主机之间要先建立一条虚电路，通信前源主机和目的主机之间要先建立一条虚电路，之后数据沿固定路径顺序传送，通信后拆除虚电路。之后数据沿固定路径顺序传送，通信后拆除虚电路。数据报数据报（无连接的服务）（无连接的服务）用户的数据不能确保正确传输用户的数据不能确保正确传输主机只要想发送数据就随时可发送，每个分组独立地主机只要想

15、发送数据就随时可发送，每个分组独立地选择传送路径，不进行数据校验和重传。选择传送路径，不进行数据校验和重传。计算机网络通信原理通信网32P1交换技术的比较交换技术的比较P3P4报文报文报文 报文P2P1P3P4P2P1P3P4P2P1P3P4P2P1P3P4P2P1P3P4P2t 计算机网络通信原理通信网33交换技术的比较交换技术的比较计算机网络通信原理通信网34数据报交换的过程数据报交换的过程计算机网络通信原理通信网35数据报服务的特点数据报服务的特点计算机网络通信原理通信网36虚电路的概念虚电路的概念计算机网络通信原理通信网37交换式虚电路和永久虚电路交换式虚电路和永久虚电路计算机网络通信原理通信网38虚电路的工作过程虚电路的工作过程 计算机网络通信原理通信网39虚电路服务的特点虚电路服务的特点计算机网络通信原理通信网40虚电路的建立虚电路的建立计算机网络通信原理通信网41两种服务思想的来源不同两种服务思想的来源不同 计算机网络通信原理通信网42数据报服务与虚电路服务之争数据报服务与虚电路服务之争