第5章 数据交换A

第 5 章

数据交换

交换技术是采用交换机或结点机等交换 系统，通过路由选择技术在欲进行通信的 系统， 双方建立物理的或逻辑的连接，形成一条 双方建立物理的或逻辑的连接， 通信电路， 通信电路，是实现通信双方的信息传输和 交换的一种技术。 交换的一种技术。

本章学习要点：1、线路交换的原理及实现方式 2、分组交换的原理 3、数据报和虚电路交换的特性 4、帧中继和信元交换原理

数据交换技术什么是交换？ 什么是交换？按某种方式动态地分配传输线路资源。 按某种方式动态地分配传输线路资源。例如，电话交换机在用户呼叫时为用户选择一条可 例如， 用的线路进行接续。用户挂机后则断开该线路， 用的线路进行接续。用户挂机后则断开该线路，该 线路又可分配给其它用户。 线路又可分配给其它用户。 最初的交换： 最初的交换：人工转接交换

为什么要采用交换技术？ 为什么要采用交换技术？节省线路投资，提高线路利用率。 节省线路投资，提高线路利用率。

实现交换的方法主要有：线路交换、报文 实现交换的方法主要有：线路交换、 交换和分组交换。 交换和分组交换。

5.1 线路交换在通信双方之间建立一条临时专用线路的过程。 在通信双方之间建立一条临时专用线路的过程。可以是真正的物理线路，也可以是一个复用信道。 可以是真正的物理线路，也可以是一个复用信道。

特点：数据传输前需要建立一条端到端的通路。——称为 特点：数据传输前需要建立一条端到端的通路。——称为 面向连接的” 典型例子：电话) “面向连接的”(典型例子：电话) 过程：建立连接→通信→ 过程：建立连接→通信→释放连接 优缺点： 优缺点：建立连接的时间长； 建立连接的时间长； 一旦建立连接就独占线路，线路利用率低； 一旦建立连接就独占线路，线路利用率低； 无纠错机制； 无纠错机制； 建立连接后，传输延迟小。 建立连接后，传输延迟小。

不适用于计算机通信：因为计算机数据具有突发性的特点， 不适用于计算机通信：因为计算机数据具有突发性的特点， 真正传输数据的时间不到10% 10%。 真正传输数据的时间不到10%。例如：建立连接的时间为0.5秒，计算机以1Mb/s的速率发送10k字 0.5秒 计算机以1Mb/s的速率发送10k 1Mb/s的速率发送10k字 例如：建立连接的时间为0.5 线路利用率=? 节。线路利用率=?

电话网络中的电路交换呼叫时建立的 物理铜质连接

交换局

电路交换也能在多路复用信道上实现在物理线路的某个信道上建立连接

线路交换方式的传输时延： 线路交换方式的传输时延：

线路交换技术在电路交换方式中，根据采用的交换技 术，可以分为两种类型： 1、空分交换：以机电方式或计算机控制 的交叉点开/ 的交叉点开/关来控制信息的转接。交换规 模与交叉矩阵大小相关。 2、时分交换：计算机控制分时读写公共 总线或存储器，实现信息的转接。交换规 模与交换时延、传输速率相关。

空分交换

图 5.2

三级空分开关

5.1.2 时分交换

图 5.3

TDM 总线交换

报文交换以报文为单位进行“存储-转发”交换的技术。 以报文为单位进行“存储-转发”交换的技术。 在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存 在交换过程中， 待信道空闲时再转发出去，一级一级中转， 储，待信道空闲时再转发出去，一级一级中转， 直到目的地。这种数据传输技术称为存储-转发。 直到目的地。这种数据传输技术称为存储-转发。 传输之前不需要建立端到端的连接， 传输之前不需要建立端到端的连接，仅在相邻结点 传输报文时建立结点间的连接。——称为“无连接 传输报文时建立结点间的连接。——称为 称为“ 典型例子：电报) 的”(典型例子：电报) 整个报文(Message)作为一个整体一起发送。 整个报文(Message)作为一个整体一起发送。

报文交换的特点：存储-转发 报文交换的特点：存储-

报文交换的传输时延： 报文交换的传输时延：

优缺点： 优缺点： 没有建立和拆除连接所需的等待时间； 没有建立和拆除连接所需的等待时间； 线路利用率高； 线路利用率高； 传输可靠性较高； 传输可靠性较高； 报文大小不一，造成存储管理复杂； 报文大小不一，造成存储管理复杂； 大报文造成存储转发的延时过长， 大报文造成存储转发的延时过长，且对存储容 量要求较高； 量要求较高； 出错后整个报文全部重发。 出错后整个报文全部重发。 比较：下载时若无断点续传功能， 比较：下载时若无断点续传功能，一旦出错你 会怎样做 ？

5.2 分组交换(包交换) 分组交换(包交换)将报文分割成若干个大小相等的分组(Packet)进行存储转 将报文分割成若干个大小相等的分组(Packet) 发。 数据传输前不需要建立一条端到端的通路——也是 端到端的通路 也是“ 数据传输前不需要建立一条端到端的通路——也是“无连接 的”。 有强大的纠错机制、流量控制、拥塞控制和路由选择功能。 有强大的纠错机制、流量控制、拥塞控制和路由选择功能。 优缺点： 优缺点： 对转发结点的存储要求较低，可以用内存来缓冲分组—— 对转发结点的存储要求较低，可以用内存来缓冲分组—— 速度快； 速度快； 转发延时小——适用于交互

式通信 适用于交互式通信； 转发延时小——适用于交互式通信； 某个分组出错可以仅重发出错的分组——效率高 效率高； 某个分组出错可以仅重发出错的分组——效率高； 各分组可通过不同路径传输，容错性好。 各分组可通过不同路径传输，容错性好。 需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担。 需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担。 分组交换有两种交换方式： 分组交换有两种交换方式： 数据报方式和虚电路方式

分组交换 (Packet Switching) Switching)

5.2.1 分组交换的原理数据以短的分组传输，每个分组的长度有 一个上限。 每个分组中包含有部分用户数据及一些控 制信息。 控制包含有把此报文经网络传送到目的站 所需的信息。

图 5.4

分组原理

图5.5

分组交换网络

5.2.2 分组交换的技术数据报

虚电路

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