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光纤通信课程论文10204146 曾云栋常用的交换技术通常，网络系统所采用的数据传输技术有以下三种：电路交换、报文交换和分组交换。交换技术的基础1. 交换单元及交换网络2. 信号数字化技术3. 信道共享与复用技术电路交换的原理电路交换的概念始于电话交换。在电路交换过程中，主叫终端发出呼叫请求，交换机根据网络的资源情况按照主叫的要求试图连通被叫终端，检测被叫终端状态，并征求被叫用户意愿。如果被叫终端同意接受呼叫，交换机就在主、被叫之间建立一条连接通路，供通信双方传送消息。该连接通路在通信期间始终保持，直到通信结束才释放建立的连接。电路交换的指标体系一、 性能指标1. 程控交换机的话务能力（1） 话务负载能力（2） 控制设备的呼叫处理能力2. 交换机链接用户线和中继线的最大数量二、 服务质量指标1. 呼损指标2. 接续时延三、 可靠性指标四、 运行维护指标1. 故障定位准确度2. 再启动次数7号信令体系No.7信令是一种公路信令系统，它采用全双工的数字传输信道传送信令，是一个国际标准化的通用的信令系统。它采用模块化的分层协议结构，实现了在一个信令系统内多种应用的并存。No.7信令系统基本功能结构由公共的消息传递部分（MTP）和面向不同应用的用户部分（UP）组成。No.7信令网就是一个专门用于传送信令信息的网络，它采用了一些不同于业务网的组网技术和可靠性机制，以确保信令网的可靠性、安全性和高效运行。No.7信令系统凭借其稳定、高效、承载业务多样性等特点已经成为现代通信网的主要信令方式。1980年，国际电报电话咨询委员会（CCITT，International Telegraph and Telephone Consultative Committee，现为ITU-T）通过了No.7信令技术规程的黄皮书，并于1984年的红皮书、1988年的蓝皮书和1992年的白皮书三次对其进行了修改和完善，现在，No.7信令已经成为最适合在数字通信网中使用的公共信道信令技术。分组交换的原理分组交换原理与报文交换类似，但它规定了交换设备处理和传输的数据长度（称之为分组）。它可将长报文分成若干个小分组进行传输，且不同站点的数据分组可以交织在同一线路上传输，提高了线路的利用率。可以固定分组的长度，系统可以采用高速缓存技术来暂存分组，提高了转发的速度。分组交换方式在X.25分组交换网和以太网中都是典型应用。在X.25分组交换网中分组长度为131字节，包括128字节的用户数据和3字节的控制信息；而在以太网中，分组长度为1500字节左右（较好的线路质量和较高的传输速率，分组的长度可以略有增加）。分组交换实现的关键是分组长度的选择。分组越小，冗余量（分组中的控制信息等）在整个分组中所占的比例越大，最终将影响用户数据传输的效率；分组越大，数据传输出错的概率也越大，增加重传的次数，也影响用户数据传输的效率。帧中继网络帧中继传输是一种透明传输。网络中的交换节点不再支持数据传输中的纠错重传功能,而且对各种协议也不进行转换和处理。帧中继传输执行的是国际电信联盟(ITU/CCITT)制定的标准化的接口协议,即用户网络接口UNI(User-Network Interface)和网络节点接口NNI(Network-Node Interface)两种协议。NNI管到虚电路,UNI管到物理线路。可以说,帧中继传输网络是独立于各种应用协议的,可在其上传送用户数据而不管它的高层格式如何;或者说,对支持OSI第二层以及其上层数据传送的各种不同数据终端(DTE)的协议,在帧中继网上均是以透明方式传送的。因此,帧中继网对传送当今50多种协议具有简洁性、透明性和兼容性。ATM交换技术异步传送模式(ATM)交换技术是一种包含传输、组网和交换等技术内容的新颖的高速通信技术。它是由产业界、用户团体、研究机构和标准化组织开发和定义的。它被设计成满足下一代通信技术要求，如支持带宽资源的有效利用，有利于有各种类型的网络互连以及能够提供各种先进的通信业务。它被看作是先进和有效的军用和民用通信的先进通信技术。TCP/IP工作原理TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。传统的开放式系统互连参考模型，是一种通信协议的7层抽象的参考模型,其中每一层执行某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。这7层是:物理层、数据链路层、网路层、传输层、话路层、表示层和应用层。而TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为： 应用层：应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。 传输层：在此层中，它提供了节点间的数据传送服务，如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。 互连网络层：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。 网络接口层：对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、Serial Line等）来传送数据。TCP/IP中的协议 以下简单介绍TCP/IP中的协议都具备什么样的功能，都是如何工作的：1IP 网际协议IP是TCP/IP的心脏，也是网络层中最重要的协议。 IP层接收由更低层（网络接口层例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到更高层-TCP或UDP层；相反，IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的，因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。IP数据包中含有发送它的主机的地址（源地址）和接收它的主机的地址（目的地址）。 高层的TCP和UDP服务在接收数据包时，通常假设包中的源地址是有效的。也可以这样说，IP地址形成了许多服务的认证基础，这些服务相信数据包是从一个有效的主机发送来的。IP确认包含一个选项，叫作IP source routing，可以用来指定一条源地址和目的地址之间的直接路径。对于一些TCP和UDP的服务来说，使用了该选项的IP包好象是从路径上的最后一个系统传递过来的，而不是来自于它的真实地点。这个选项是为了测试而存在的，说明了它可以被用来欺骗系统来进行平常是被禁止的连接。那么，许多依靠IP源地址做确认的服务将产生问题并且会被非法入侵。 2. TCP 如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包，那么IP将把它们向上传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。 TCP将它的信息送到更高层的应用程序，例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层，TCP层便将它们向下传送到IP层，设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。 面向连接的服务（例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP）需要高度的可靠性，所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP（发送和接收域名数据库），但使用UDP传送有关单个主机的信息。 3.UDP UDP与TCP位于同一层，但对于数据包的顺序错误或重发。因此，UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务，UDP主要用于那些面向查询-应答的服务，例如NFS。相对于FTP或Telnet，这些服务需要交换的信息量较小。使用UDP的服务包括NTP（网落时间协议）和DNS（DNS也使用TCP）。 欺骗UDP包比欺骗TCP包更容易，因为UDP没有建立初始化连接（也可以称为握手）（因为在两个系统间没有虚电路），也就是说，与UDP相关的服务面临着更大的危险。 4.ICMP ICMP与IP位于同一层，它被用来传送IP的的控制信息。它主要是用来提供有关通向目的地址的路径信息。ICMP的Redirect信息通知主机通向其他系统的更准确的路径，而Unreachable信息则指出路径有问题。另外，如果路径不可用了，ICMP可以使TCP连接体面地终止。PING是最常用的基于ICMP的服务。 5. TCP和UDP的端口结构 TCP和UDP服务通常有一个客户/服务器的关系，例如，一个Telnet服务进程开始在系统上处于空闲状态，等待着连接。用户使用Telnet客户程序与服务进程建立一个连接。客户程序向服务进程写入信息，服务进程读出信息并发出响应，客户程序读出响应并向用户报告。因而，这个连接是双工的，可以用来进行读写。 两个系统间的多重Telnet连接是如何相互确认并协调一致呢？TCP或UDP连接唯一地使用每个信息中的如下四项进行确认： 源IP地址 发送包的IP地址。 目的IP地址 接收包的IP地址。 源端口 源系统上的连接的端口。 目的端口 目的系统上的连接的端口。 端口是一个软件结构，被客户程序或服务进程用来发送和接收信息。一个端口对应一个16比特的数。服务进程通常使用一个固定的端口，例如，SMTP使用25、Xwindows使用6000。这些端口号是广为人知的，因为在建立与特定的主机或服务的连接时，需要这些地址和目的地址进行通讯。路由器工作原理(1)工作站A将工作站B的地址连同数据信息以数据帧的形式发送给路由器1。(2)路由器1收到工作站A的数据帧后，先从报头中取出地址，并根据路径表计算出发往工作站B的最佳路径：R1-R2-R5-B;并将数据帧发往路由器2。(3)路由器2重复路由器1的工作，并将数据帧转发给路由器5。(4)路由器5同样取出目的地址，发现就在该路由器所连接的网段上，于是将该数据帧直接交给工作站B。(5)工作站B收到工作站A的数据帧，一次通信过程宣告结束。三层交换原理一个具有三层交换功能的设备，是一个带有第三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的有机结合，并不是简单地把路由器设备的硬件及软件叠加在局域网交换机上。 其原理是：假设两个使用IP协议的站点A、B通过第三层交换机进行通信，发送站点A在开始发送时，把自己的IP地址与B站的IP地址比较，判断B站是否与自己在同一子网内。若目的站B与发送站A在同一子网内，则进行二层的转发。若两个站点不在同一子网内，如发送站A要与目的站B通信，发送站A要向“缺省网关”发出ARP(地址解析)封包，而“缺省网关”的IP地址其实是三层交换机的三层交换模块。当发送站A对“缺省网关”的IP地址广播出一个ARP请求时，如果三层交换模块在以前的通信过程中已经知道B站的MAC地址，则向发送站A回复B的MAC地址。否则三层交换模块根据路由信息向B站广播一个ARP请求，B站得到此ARP请求后向三层交换模块回复其MAC地址，三层交换模块保存此地址并回复给发送站A,同时将B站的MAC地址发送到二层交换引擎的MAC地址表中。从这以后，当A向B发送的数据包便全部交给二层交换处理，信息得以高速交换。由于仅仅在路由过程中才需要三层处理，绝大部分数据都通过二层交换转发，因此三层交换机的速度很快，接近二层交换机的速度，同时比相同路由器的价格低很多。现代交换未来的发展方向随着现代电信技术的发展，电话语音交换与数据信息交换的界限越来越模糊。交换设备各取所长