2.4 数据交换技术

2.4数据交换技术目录电路交换01报文交换02分组交换03三种交换技术的比较04高速交换技术0501电路交换电路交换的定义

电路交换，又称线路交换，是通信传输方式的一种，主要应用于电话通信网中。它通过建立一条物理路径（即电路）来划分和保持通信资源，实现点对点的数据传输。电路交换的过程电路交换包括线路建立、数据传输和线路释放3个过程。在电路交换中，通信双方需要先建立连接，交换机会为双方专门划分一个物理电路，数据在这个电路上进行传输，直到关闭连接。其主要任务是把要求通信的输入端与被呼叫的输出端接通，即由交换机负责在两者之间建立起一条物理通路。电路交换的特点电路交换方式的主要特点就是在通信的双方之间建立一条实际的物理通路，并且在整个通信过程中，这条通路被独占。这种交换方式在通信双方建立了连接后，会话开始时就会一直存在直到通信完成，期间占据着一定数量的通信线路带宽，电路空闲时的信道容易浪费。电路交换技术的优点是数据传输可靠、时延小，通信双方独享该物理通路，不会与其他通信产生冲突。02图2-16电路交换02报文交换报文交换的原理

报文交换的基本原理是将数据划分为小的数据块（即报文），并通过网络将它们传输到目标设备。在传输期间，每个报文都包括发送方和接收方的地址信息，以便确定它的传输路径。当数据到达目标设备时，报文会重新组装成完整的数据。这种方式不要求在两个通信结点之间建立专用通路，而是采用“存储—转发”的传输方式。报文交换的优点

（1）由于不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送报文。

（2）报文交换采用“存储—转发”的方式，便于设置代码检验和数据重发设施，提高了传输的可靠性。当某条传输路径发生故障时，可以重新选择另一条路径传输数据。

（3）报文交换易于实现代码转换和速率匹配，便于不同类型、规格和速度的计算机之间进行通信。02图2-17报文交换03分组交换分组交换

分组交换，也称为包交换，是报文交换技术的改进，它的基本思想是将用户通信的数据划分成多个更小的等长数据段，每个数据段称为一个分组。每个分组的前面都加上必要的控制信息作为数据段的首部，首部指明了该分组发送的地址，分组交换的本质是存储转发，它将所接受的分组暂时存储下来，在目的方向路由上排队，当它可以发送信息时，再将信息发送到相应的路由上，完成转发。02图2-18分组交换分组交换方式01数据报方式数据报方式中，每个数据分组都包含终点地址信息，分组交换机为每一个数据分组独立地寻找路径。这种方式可能导致一份报文的不同分组沿着不同的路径到达终点，需要在网络终点重新排序。02虚电路方式虚电路分组交换的数据传输过程与电路交换类似，也分成3个阶段：电路建立、数据传输和电路拆除。虚电路分组交换方式中建立的通路不是一条专用的物理线路，是一条虚电路。路径中的每个节点上仍需要存储数据并等待列队输出。04三种交换技术的比较三种交换技术的比较电路交换特点：在通信前需要建立电路，信息沿着电路发送，结束前将电路释放。连接建立需要一定时间，但连接建立后发送时延很小。电路交换的优点是连接建立后发送时延小；缺点是建立连接需要一定时间，且连接在通信过程中一直被独占，可能导致资源利用率不高。报文交换分组交换特点：在发送和接收方之间事先并没有建立物理路径。当发送方有一块数据要发送时，它被存储在第一个路由器中，以后再转发出去，每块数据会被完整地接收下来，并检查错误，然后重新转发出去。报文交换的优点是无需建立连接，动态分配线路，提高了线路利用率；缺点是报文长度不确定，可能导致中间节点的处理能力受限，且时延较大。特点：分组长度固定的“存储—转发”模式。它将数据分割成固定长度的分组进行传输，每个分组都携带地址信息，并在中间节点进行存储和转发。分组交换的优点是无需建立连接，线路利用率高，简化了存储管理，加速了传输。缺点是可能引起转发时延，需要传输额外的信息量，对于数据报服务可能存在失序、丢失或重复分组的问题。01020305高速交换技术ATM技术ATM技术，也称为异步传输模式，是一种信元交换和多路复用技术。它是以信元作为传输单位，信元具有固定长度，总共53字节，前5字节是信头，其余48字节是数据段。信头中包含信元去向的逻辑地址、优先级、信头差错控制、流量控制等信息，而数据段则用于装入被分解成数据块的各种不同业务的用户信息或其他管理信息。在ATM网络中，用户数据被组合成信元，采用异步时分多路复用（ATDM）技术分时传输。各个源依据自己的速率产生数据，并送到打包器中组装成信元，然后通过多路复用器将信元插入网络的下一个可用的时间槽中。接收方的过程正好相反,这种异步时分复用模式克服了传统的分组交换延迟不确定和线路交换带宽没有充分利用的缺点，集合了这两种交换模式的优点。ATM技术的特点（1）高速数据传输率：ATM技术适用于局域网和广域网，支持高速数据传输。（2）面向连接：ATM通过虚电路实现网络资源的动态按需分配，通信双方需要传送的信息被分拆成固定长度的信元后，便可以在这条虚电路上传送。（3）简化协议处理：ATM技术不处理纠错重发、流量控制等一系列复杂协议，使得处理过程更为简单高效。光交换技术光交换技术是指不经过任何光/电