数据交换的三种技术

1.电路交换技术

  网络交换技术共经历了四个发展阶段,电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术和ATM技术。公众电话网(PSTN网)和移动网(包括GSM网和CDMA网)采用的都是电路交换技术,它的基本特色是采用面向链接的方式,在双方进行通讯以前,须要为通讯双方分配一条具备固定带宽的通讯电路,通讯双方在通讯过程当中将一直占用所分配的资源,直到通讯结束,而且在电路的创建和释放过程当中都须要利用相关的信令协议。这种方式的优势是在通讯过程当中能够保证为用户提供足够的带宽,而且实时性强,时延小,交换设备成本较低,但同时带来的缺点是网络的带宽利用率不高,一旦电路被创建无论通讯双方是否处于通话状态,分配的电路都一直被占用。

2.报文交换技术

  报文交换技术和分组交换技术相似,也是采用存储转发机制,但报文交换是以报文做为传送单元,因为报文长度差别很大,长报文可能致使很大的时延,而且对每一个节点来讲缓冲区的分配也比较困难,为了知足各类长度报文的须要而且达到高效的目的,节点须要分配不一样大小的缓冲区,不然就有可能形成数据传送的失败。在实际应用中报文交换主要用于传输报文较短、实时性要求较低的通讯业务,如公用电报网。报文交换比分组交换出现的要早一些,分组交换是在报文交换的基础上,将报文分割成分组进行传输,在传输时延和传输效率上进行了平衡,从而获得普遍的应用。

3.分组交换技术

  电路交换技术主要适用于传送话音相关的业务,这种网络交换方式对于数据业务而言,有着很大的局限性。首先数据通讯具备很强的突发性,峰值比特率和平均比特率相差较大,若是采用电路交换技术,若按峰值比特率分配电路带宽则会形成资源的极大浪费,若是按照平均比特率分配带宽,则会形成数据的大量丢失。其次是和语音业务比较起来,数据业务对时延没有严格的要求,但须要进行无差错的传输,而语音信号能够有必定程度的失真但实时性必定要高。分组交换技术就是针对数据通讯业务的特色而提出的一种交换方式,它的基本特色是面向无链接而采用存储转发的方式,将须要传送的数据按照必定的长度分割成许多小段数据,并在数据以前增长相应的用于对数据进行选路和校验等功能的头部字段,做为数据传送的基本单元即分组。采用分组交换技术,在通讯以前不须要创建链接,每一个节点首先将前一节点送来的分组收下并保存在缓冲区中,而后根据分组头部中的地址信息选择适当的链路将其发送至下一个节点,这样在通讯过程当中能够根据用户的要求和网络的能力来动态分配带宽。分组交换比电路交换的电路利用率高,但时延较大。

分组交换提供的业务
      交换虚电路——指在两个用户之间创建的临时逻辑链接。 永久虚电路——指在两个用户之间创建的永久性的逻辑链接。用户一开机,一条永久虚电路就自动创建起来了。

分组交换网络

数据报网络是一个面向无链接的网络

虚电路网络是一个面向链接的网络为每条链接中的链接维护状态信息.

路、报文、分组交换的特色和比较

(1)电路交换:因为电路交换在通讯以前要在通讯双方之间创建一条被双方独占的物理通路(由通讯双方之间的交换设备和链路逐段链接而成),于是有如下优缺点。
优势:
①因为通讯线路为通讯双方用户专用,数据直达,因此传输数据的时延很是小。
②通讯双方之间的物理通路一旦创建,双方能够随时通讯,实时性强。
③双方通讯时按发送顺序传送数据,不存在失序问题。
④电路交换既适用于传输模拟信号,也适用于传输数字信号。
⑤电路交换的交换的交换设备(交换机等)及控制均较简单。
缺点:
①电路交换的平均链接创建时间对计算机通讯来讲嫌长。
②电路交换链接创建后,物理通路被通讯双方独占,即便通讯线路空闲,也不能供其余用户使用,于是信道利用低。
③电路交换时,数据直达,不一样类型、不一样规格、不一样速率的终端很难相互进行通讯,也难以在通讯过程当中进行差错控制。

(2)报文交换:报文交换是以报文为数据交换的单位,报文携带有目标地址、源地址等信息,在交换结点采用存储转发的传输方式,于是有如下优缺点:
优势:
①报文交换不须要为通讯双方预先创建一条专用的通讯线路,不存在链接创建时延,用户可随时发送报文。
②因为采用存储转发的传输方式,使之具备下列优势:a.在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施,加之交换结点还具备路径选择,就能够作到某条传输路径发生故障时,从新选择另外一条路径传输数据,提升了传输的可靠性;b.在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配,甚至收发双方能够不一样时处于可用状态。这样就便于类型、规格和速度不一样的计算机之间进行通讯;c.提供多目标服务,即一个报文能够同时发送到多个目的地址,这在电路交换中是很难实现的;d.容许创建数据传输的优先级,使优先级高的报文优先转换。
③通讯双方不是固定占有一条通讯线路,而是在不一样的时间一段一段地部分占有这条物理通路,于是大大提升了通讯线路的利用率。
缺点:
①因为数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程,从而引发转发时延(包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等),并且网络的通讯量愈大,形成的时延就愈大,所以报文交换的实时性差,不适合传送实时或交互式业务的数据。
②报文交换只适用于数字信号。
③因为报文长度没有限制,而每一个中间结点都要完整地接收传来的整个报文,当输出线路不空闲时,还可能要存储几个完整报文等待转发,要求网络中每一个结点有较大的缓冲区。为了下降成本,减小结点的缓冲存储器的容量,有时要把等待转发的报文存在磁盘上,进一步增长了传送时延。

(3)分组交换:分组交换仍采用存储转发传输方式,但将一个长报文先分割为若干个较短的分组,而后把这些分组(携带源、目的地址和编号信息)逐个地发送出去,所以分组交换除了具备报文的优势外,与报文交换相比有如下优缺点:
优势:
①加速了数据在网络中的传输。由于分组是逐个传输,可使后一个分组的存储操做与前一个分组的转发操做并行,这种流水线式传输方式减小了报文的传输时间。此外,传输一个分组所需的缓冲区比传输一份报文所需的缓冲区小得多,这样因缓冲区不足而等待发送的机率及等待的时间也必然少得多。
②简化了存储管理。由于分组的长度固定,相应的缓冲区的大小也固定,在交换结点中存储器的管理一般被简化为对缓冲区的管理,相对比较容易。
③减小了出错机率和重发数据量。由于分组较短,其出错机率必然减小,每次重发的数据量也就大大减小,这样不只提升了可靠性,也减小了传输时延。
④因为分组短小,更适用于采用优先级策略,便于及时传送一些紧急数据,所以对于计算机之间的突发式的数据通讯,分组交换显然更为合适些。
缺点:
①尽管分组交换比报文交换的传输时延少,但仍存在存储转发时延,并且其结点交换机必须具备更强的处理能力。
②分组交换与报文交换同样,每一个分组都要加上源、目的地址和分组编号等信息,使传送的信息量大约增大5%~10%,必定程度上下降了通讯效率,增长了处理的时间,使控制复杂,时延增长。
③当分组交换采用数据报服务时,可能出现失序、丢失或重复分组,分组到达目的结点时,要对分组按编号进行排序等工做,增长了麻烦。若采用虚电路服务,虽无失序问题,但有呼叫创建、数据传输和虚电路释放三个过程。
总之,若要传送的数据量很大,且其传送时间远大于呼叫时间,则采用电路交换较为合适;当端到端的通路有不少段的链路组成时,采用分组交换传送数据较为合适。从提升整个网络的信道利用率上看,报文交换和分组交换优于电路交换,其中分组交换比报文交换的时延小,尤为适合于计算机之间的突发式的数据通讯。

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