数据交换技术

1、目录目录电路交换1转发交换2快速分组交换3 数据交换技术数据交换技术定义：在任意拓扑的数据通信网络中，通过网络定义：在任意拓扑的数据通信网络中，通过网络节点的某种转接方式来实现从任一端系统到另一节点的某种转接方式来实现从任一端系统到另一端系统之间数据通路接续的技术。端系统之间数据通路接续的技术。1 1 电路交换电路交换 回顾一下电路交换的特点回顾一下电路交换的特点 两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。来。 更多的电话机互相连通更多的电话机互相连通 5 5 部电话机两两相连，需部电话机两两相连，需 10 10 对电线。对电线。 更多的电话机互相

2、连通更多的电话机互相连通 N N 部电话机两两相连，需部电话机两两相连，需 N N( (N N 1)/2 1)/2对电线。对电线。当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。电线对的数量与电话机数的平方成正比。使用交换机使用交换机当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。全网的交换任务。 交换机交换机电路交换的特点电路交换的特点电路交换必定是面向连接的。电路交换必定是面向连接的。 电路交换的三个阶段：电路交换的三个阶段： 建立连接建立连接 通信通信 释放连接释放连接

3、电路交换传送计算机数据效率低电路交换传送计算机数据效率低计算机数据具有突发性。计算机数据具有突发性。这导致通信线路的利用率很低。这导致通信线路的利用率很低。2 2 转发交换转发交换 2.1 2.1 报文交换报文交换2.2 2.2 分组交换分组交换2.1 2.1 报文交换报文交换在在 20 20 世纪世纪 40 40 年代，电报通信也采用了基于存年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的储转发原理的报文交换报文交换(message switching)(message switching)。 报文交换报文交换 即存储转发交换。报文则指具有完整消息含即存储转发交换。报文则指具有完整消息含义的数据单元

4、，交换单元。义的数据单元，交换单元。 报头中至少要包含的信息：报头中至少要包含的信息： 报文的起始标志报文的起始标志 数据的开始标志数据的开始标志 数据源节点地址数据源节点地址 数据目的节点地址数据目的节点地址及路由信息及路由信息 控制信息控制信息 报文编号报文编号报文交换特点报文交换特点v1 1、线路利用率高。、线路利用率高。v2 2、接收者和发送者、接收者和发送者无需同时工作无需同时工作，当接收者处，当接收者处于繁忙时于繁忙时, ,网络节点可以先将报文暂时存储起来。网络节点可以先将报文暂时存储起来。v3 3、当、当流量加大时流量加大时，在线路交换网络中可能导致，在线路交换网络中可能导致一些

5、呼叫被阻塞；而在报文交换网络中一些呼叫被阻塞；而在报文交换网络中报文仍然报文仍然可以接收可以接收，但延时会增加。，但延时会增加。v4 4、报文交换系统可、报文交换系统可同时向多个目的站发送同一同时向多个目的站发送同一报文报文。这种功能在线路交换方式中是难以实现的。这种功能在线路交换方式中是难以实现的。2.2 2.2 分组交换分组交换交换机理相同于报文交换，差别在于交换数交换机理相同于报文交换，差别在于交换数据单元长度不同。据单元长度不同。交换单元：分组。把报文（一段）分成若干交换单元：分组。把报文（一段）分成若干分组，在每个分组前加分组标头进行传输。分组，在每个分组前加分组标头进行传输。两种方

6、式：两种方式： 数据报数据报：独立处理的每个分组称为：独立处理的每个分组称为“数据报数据报”。 虚电路虚电路：建立的一条逻辑连接。：建立的一条逻辑连接。报文分组交换的原理分组交换的原理在发送端，先把较长的报文在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定划分成较短的、固定长度的数据段。长度的数据段。 1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长不便于传输分组交换的原理分组交换的原理分组交换网以分组交换网以“分组分组”作为数据传输单元。作为数据传输单元。依次依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。边）。数

7、据首部分组 1数 据首部分组 2数 据首部分组 3分组交换网的示意图分组交换网的示意图H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组H2 向 H6 发送分组注意分组路径的变化！结点交换机主机分组的分组的存储转发存储转发过程过程H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组结点交换机主机在结点交换机 A 暂存查找转发表找到转发的端口在结点交换机 C 暂存查找转发表找到转发的端口在结点交换机 E 暂存查找转发表找到转发的端口最后到达目的主机 H5分组交换特点分组交换特点分组交换的优点：分组交换的优点： 高效高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占动态分

8、配传输带宽，对通信链路是逐段占用。用。 灵活灵活 以分组为传送单位和查找路由。以分组为传送单位和查找路由。 迅速迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组；不必先建立连接就能向其他主机发送分组；充分使用链路的带宽。充分使用链路的带宽。 可靠可靠 完善的网络协议；自适应的路由选择协议完善的网络协议；自适应的路由选择协议使网络有很好的生存性。使网络有很好的生存性。 分组交换特点分组交换特点分组交换的缺点：分组交换的缺点： 分组在各结点存储转发时需要分组在各结点存储转发时需要排队排队，这就会造，这就会造成一定的成一定的时延时延。 分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制分组必须携带的首部（里面有必不

9、可少的控制信息）也造成了一定的信息）也造成了一定的开销开销。 3 3 快速分组交换快速分组交换FPSFPS寻找快速分组的原因寻找快速分组的原因 时延：包括时延：包括数据传输时延数据传输时延（信道上）；（信道上）；转发转发节点处理时延节点处理时延( (节点存储交换分组节点存储交换分组) )。 传输瓶颈问题传输瓶颈问题在节点上发生拥挤。在节点上发生拥挤。 由此，在通路上向线路交换方式接近，缩短由此，在通路上向线路交换方式接近，缩短( (取取消消) )节点对数据单元存储转发时间节点对数据单元存储转发时间快速分组交换快速分组交换。快速分组交换快速分组交换FPSFPS快速分组交换技术：在分组交换基础上演

10、快速分组交换技术：在分组交换基础上演变而来，建立在光纤线路上，能满足对语变而来，建立在光纤线路上，能满足对语音、数据、视像等多媒体业务的应用。音、数据、视像等多媒体业务的应用。快速分组交换快速分组交换FPSFPS主要作了如下的改进：主要作了如下的改进：缩短分组长度为缩短分组长度为5353个字节（一般几百几千个字个字节（一般几百几千个字节）。节）。尽量取消在低层次上对数据单元的差错流量路由尽量取消在低层次上对数据单元的差错流量路由等操作，尽量同化低级通信协议。等操作，尽量同化低级通信协议。采用虚电路与虚通道方式。采用虚电路与虚通道方式。交换机与交换协议控制采用超大规模集成电路及交换机与交换协议控制采用超大规模集成电路及并行处理与分布式控制技术。并行处理与分布式控制技术。快速分组交换快速分组交换FPSFPS交换技术：交换技术： 帧中继帧中继 (Frame Relay) (Frame Relay) 帧长度可变时；帧长度可变时； 信元中继信元中继 (Cell Relay) (Cell Relay) 帧长度不变时；帧长度不变时；快速分组交换机组成：快速分组交换机组成： 输入线路控制器输