1、重庆 电子工程 职业学院授课方案 （教案） 课名： 计 算机网络基础 教师： 冯思泉 班级： 通信 091-0899 编写时间： 2010.9 课题： $2.5 数据交换技术 教学目的及要求： 1. 理解电路交换、报文交换和分组交换的工作原理 2. 掌握分组交换方式的特点 教学重点 ： 分组交换的工作原理和特点 教学难点： 分组交换的工作原理和特点 教学步骤及内容 ： 2.5 数据交换技术 两个设备进行通信，最简单的方式是用一条线路直接连接这两个设备。但在计算机网络中，两个相距很远的设备之间不可能有直接的连线，它们是通过通信子网建立连接的。通信子网由传输线路和中间 节点 构成，当信源和信宿之间
2、没有线路直接相连时，信源发出的数据先到达与之相连的中间 节点 ，再从中间 节点 传到下一个中间 节点 ，直至到达信宿，这个过程成为交换。从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态分配传输线路的资源。在一个通信网络系统中，通常采用的数据交换技术有两种，即电路交换、报文交换和分组交换。 2.5.1 电路交换 电路交换要求通信双方之间建立起一条实际的物理通路，并在整个通信过程中，这条通路被独占。电话交换系统的交换方式就是属于电路交换。 在使用电路交换打电话之前，必须先建立拨号连接。当拨号的信令通过许多交换机到达被叫用户所连接的交换机时，该交换机就使用户的电话机振铃。在被叫用户摘机且摘机信
3、令传输回到主叫用户所连接的交换机后，呼叫即完成。这时，从主叫端到被叫端就建立了一条连接（物理通路）。此后主叫和被叫双方才能通话。通话完毕挂机后，挂机信令告诉这些交换机，使交换机释放刚才使用的这条物理通路。这种必须经过 “ 建立 连接通信释放连接 ”三个步骤的联网方式称为面向连接的（ Connection-oriented）服务方式。电路交换必定是属于面向连接的。 旁批栏： 电路交换的优点是数据传输可靠、迅速，而且保证顺序。缺点是线路的建立和拆除的时间较长，而且在这期间，线路不能被共享，资源被浪费。尤其当数据量较小时线路的传输速率往往更低。 2.5.2 报文交换 报文交换的基本工作原理是：不需要
4、在两个站点之间建立一 条专用通路，其数据传输的单位是报文（信息的一个逻辑单位），长度不限且可变。传输过程采用存储 转发方式，即发送站在发送一个报文时，把目的地址附加在报文上，途经的网络 节点 根据报文上的目的地址信息，把报文发送到下一个节点 ，通过逐个 节点 转送直到目的站点。每个 节点 在收到整个报文后，暂存这个报文并检查有无错误，然后利用路由信息找出下一个 节点 的地址，再把整个报文传输给下一个 节点 。 报文交换有以下一些优点： 1.线路效率较高，这是因为许多报文可以用分时方式共享一条节点到节点的通道。 2.在线路交换网上，当通信量变得很大时 ，就不能接收某些呼叫。而在报文交换网上却仍然
5、可以接收报文，只是传输延迟会增加。 3.报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地。 4.不需要同时使用发送器和接收器来传输数据，网络可以在接收器可用之前暂时存储这个报文。 5.报文交换网可以进行速度和代码的转换，因为每个站点都可以用它特有的数据传输率连接到其它站点，所以两个不同传输率的站点也可以连接，另外还可以转换传输数据的格式。 2.5.3 分组交换 分组交换方式兼有报文交换和线路交换的优点。其形式上非常像报文交换。主要差别在于分组交换网中要限制传输的数据单位长度，一般在报文交换系统中可传输的报文数据位数可做得很长，而在分组交换中，传输报文的最大长度是有限制的，如超出某一长度，报文必须要分
6、割成较小的单位，然后依次发送，我们通常称这些较小的数据单位为分组。其传输过程在表面上看与报文交换相似，但由于限制了每个分组的长度，因此大大改善了网络传输的性能，这就是报文交换与分组交换所不同之处。 如 下 图所示为电路交换示意图。为简单起见，图 2-11 中没有区分市话交换机和 长途交换机。应当注意的是，用户线归电话用户专用，而对交换机之间拥有大量话路的中继线则是许多用户共享的，正在通话的用户只占用了其中的一个话路，而在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的固定传输带宽。图 2-11 中电话机 A 和 B 之间的通路共经过了 4 个交换机，而电话机 C 和 D 是属于同一个交换机的地
7、理覆盖范围中的用户，因此这两个电话机之间建立的连接就不需要再经过其它的交换机。 旁批栏： 分组交换通常有两种方式：数据报服务方式和虚电路服务方式。数据报方式是每一个数据分组都包含目标地址信息，分组交换机为每一个数据分组进行独立的路由选择；同一个报文的不同分组之间可能选择不同的路径传输到目标端。虚电路服务方式就是在发送者和接收者之间首先要建立一条逻辑电路，以后的数据就按照相同的路径进行传输，直到通信完毕后该通路被拆除；虚电路服务方式在一条物理通路上可以建立多条逻辑通路，用户之间通信只占用其中一条逻辑通路。 在分组交换方式中，由于能够以分组方式进行数据的暂时存储交换，经交换机处理后，容易实现不同速
8、 率、不同规程的终端问通信。分组交换的主要特点如下： 1线路利用率高。 2不同种类的终端可以相互通信 3信息传输可靠性高。 2.5.4 三种交换方式的比较 我们应当注意的是，这三种交换技术有着明显的区别。图 2-13 显示了线路交换、报文交换和分组交换的主要区别。图中 A 和 D 分别表示源点和终点，而 B 和 C 是在 A 和 D 之间的中间节点。从图中不难看出，若要连续传输大量的数据，且其传输时间远大于连接建立时间，则电路交换具有传输速率较快的优点。报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传输突发数据时可提高整个通 信网络的信道利用率。分组交换比报文交换的时延小，但其节点交换机必须具有更强的处理能力。 旁批栏：
