数据交换的发展历史

Question

数据交换的发展历史

Answer 1

数据交换技术 经编码后的数据在通信线路上进行传输的最简单形式是在两个互连的设备之间直接进行数据通信,但是,直接连接两个设备往往是不现实的, 常常是通过有蹭节点的网络来把数据从源地点发送到目的地点,以此实现通信.这些蹭节点并不关心数据内容,而是提供一个交换设备,使数据从一个节点传到另一个节点直至到达目的地为止,图1.15示意一个交换网络的拓扑结构.通常将希望通信的一批设备称为网络站,而将提供通信的一批设备称为节点.这些节点以某种方式用传输链路相互连接起来.每个丫都连接到一个节点上去,把节点集称为通信网络.如果所连接的设备是计算机和终端的话,那么节点集加上一些丫就构成计算机网络. 按照实际的数据传送技术,交换网络又可分为电路交换网、 报文交换和分组交换网. 一、电路交换 1.电路交换的三个过程 1)电路建立：在传输任何数据之前，要先经过呼叫过程建立一条端到端的电路。如图2.14所示,若H1站要与H3站连接，典型的做法是，H1站先向与其相连的A节点提出请求，然后A节点在通向C节点的路径中找到下一个支路。比如A节点选择经B节点的电路，在此电路上分配一个未用的通道，并告诉B它还要连接C节点；B再呼叫C，建立电路BC，最后，节点C完成到H3站的连接。这样A与C之间就有一条专用电路ABC，用于H1站与H3站之间的数据传输。 2)数据传输：电路ABC建立以后，数据就可以从A发送到B，再由B交换到C；C也可以经B向A发送数据。在整个数据传输过程中，所建立的电路必须始终保持连接状态。 3)电路拆除：数据传输结束后，由某一方（A或C）发出拆除请求，然后逐节拆除到对方节点。 2.电路交换技术的优缺点及其特点 1)优点：数据传输可靠、迅速，数据不会丢失且保持原来的序列。 2)缺点：在某些情况下，电路空闲时的信道容易被浪费：在短时间数据传输时电路建立和拆除所用的时间得不偿失。因此，它适用于系统间要求高质量的大量数据传输的情况。 3)特点：在数据传送开始之前必须先设置一条专用的通路。在线路释放之前，该通路由一对用户完全占用。对于猝发式的通信，电路交换效率不高。 二、报文交换 当端点间交换的数据具有随机性和突发性时，采用电路交换方法的缺点是信道容量和有效时间的浪费。采用报文交换则不存在这种问题。 1.报文交换原理 报文交换方式的数据传输单位是报文，报文就是站点一次性要发送的数据块，其长度不限且可变。当一个站要发送报文时，它将一个目的地址附加到报文上，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，一直逐个节点地转送到目的节点。 每个节点在收到整个报文并检查无误后，就暂存这个报文，然后利用路由信息找出下一个节点的地址，再把整个报文传送给下一个节点。因此，端与端之间无需先通过呼叫建立连接。 一个报文在每个节点的延迟时间，等于接收报文所需的时间加上向下一个节点转发所需的排队延迟时间之和。 2.报文交换的特点 1)报文从源点传送到目的地采用"存储--转发"方式，在传送报文时，一个时刻仅占用一段通道。 2)在交换节点中需要缓冲存储，报文需要排队，故报文交换不能满足实时通信的要求。 3.报文交换的优点 1)电路利用率高。由于许多报文可以分时共享两个节点之间的通道，所以对于同样的通信量来说，对电路的传输能力要求较低。 2)在电路交换网络上，当通信量变得很大很大时，就不能接受新的呼叫。而在报文交换网络上，通信量大时仍然可以接收报文，不过传送延迟会增加。 3)报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地，而电路交换网络很难做到这一点。 4)报文交换网络可以进行速度和代码的转换。 4.报文交换的缺点 1)不能满足实时或交互式的通信要求，报文经过网络的延迟时间长且不定。 2)有时节点收到过多的数据而无空间存储或不能及时转发时，就不得不丢弃报文，而且发出的报文不按顺序到达目的地。 三、分组交换 组交换是报文交换的一种改进，它将报文分成若干个分组，每个分组的长度有一个上限，有限长度的分组使得每个节点所需的存储能力降低了，分组可以存储到内存中，提高了交换速度。它适用于交互式通信，如终端与主机通信。分组交换有虚电路分组交换和数据报分组交换两种。它是计算机网络中使用最广泛的一种交换技术。 1.虚电路分组交换原理与特点 在虚电路分组交换中，为了进行数据传输，网络的源节点和目的节点之间要先建一条逻辑通路。每个分组除了包含数据之外还包含一个虚电路标识符。在预先建好的路径上的每个节点都知道把这些分组引导到哪里去，不再需要路由选择判定。最后，由某一个站用清除请求分组来结束这次连接。它之所以是“虚”的，是因为这条电路不是专用的。 虚电路分组交换的主要特点是：在数据传送之前必须通过虚呼叫设置一条虚电路。但并不像电路交换那样有一条专用通路，分组在每个节点上仍然需要缓冲，并在线路上进行排队等待输出。 2.数据报分组交换原理与特点 在数据报分组交换中，每个分组的传送是被单独处理的。每个分组称为一个数据报，每个数据报自身携带足够的地址信息。一个节点收到一个数据报后，根据数据报中的地址信息和节点所储存的路由信息，找出一个合适的出路，把数据报原样地发送到下一节点。由于各数据报所走的路径不一定相同，因此不能保证各个数据报按顺序到达目的地，有的数据报甚至会中途丢失。整个过程中，没有虚电路建立，但要为每个数据报做路由选择。 四、高速交换技术 现有的交换技术, 已远远不能满足象信息高速公路那样建立先进通信网络的需要,例如,声频、视频、数字、图象等多种媒体的传输要求高速宽带的通信网. 上前提高交换速度的方案有: 语音插空技术DSI( Digital SpeechInterpolation) 、 帧中继( Frame Relay) 和异步传输模式ATM( AsynchronousTransfer Mode)等 技术. 数字语音插空技术能提高电路交换的传输能力.传统的电路交换技术,在接通某一通路后,该通路被 一对用户完全占用,但是,在传输语音信号时, 通路并不始终处于忙的状态 ,有空闲的状态.DSI技术的基本原理是仅当传输语音信号时, 才向通话用户分配通道,其余的时刻可把通道分配给数据. 帧中继是以分组交换技术为基础的高速分组交换技术, 它是对上前广泛使用的X.25分组交换通信协议进行简化和改进,在睡上没有差错控制和流量控制,采用面向连接的模式.这是因为光纤通信具有低率的特性,毋需在链路导进行差错控制, 而彩端对端的检错、控制方式,并采用固定的分组长度,便于协议自理这种简化了的协议,可以方便地利用技术来实现.这种高速分组交换技术具有很多优点:可灵活设置信号的传输速率,充分利用网络资源,提高传输效率,可对分组呼叫进行带宽的动态分配,因此可获得低延时、高吞吐率的网络特性,速率可在64kbps ￣45Mbps范围内，可适用于局域网、城域网和广域网。 异步传输模式是电路交换与分组交换技术的结合, 能最大限度地发电路交换与分组交换技术的优点, 具有从实时的语音信号到高清晰度电视图象等各种高速综合业务的传输能力. CCITT宽带工作小组针ATM技术列为支持宽带ISDN业务的基本方式之一.ATM和同步光纤网SONET(Synchronous Optical Network)相结合可实现高速、宽带、综合业务的宽带综合业务数字网B－ISDN，将成为二十一世纪的通信主体，相当于二十世纪的通信网.