《第十二章通信网.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第十二章通信网.ppt(42页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、1,第十二章 通信网,数据交换技术概述 电路交换 存储转发交换 虚电路交换与数据报交换,2,交换技术的引入,所谓交换,是在用户之间有目的地互相传递信息(话音、文本、数据或图像)。,交换机,3,什么是数据交换,在数据通信系统中,通信的双方通常通过通信子网中的中继节点的转发,将数据从源站点发送到目的站点。 中继节点转发数据的过程被称为数据交换。,通信子网,通信链路,中继节点,4,网络中的交换设备,中继节点通常为交换设备,具有多个端口,分别连接不同的传输线路。,5,数据交换技术,从通信资源分配的角度来看,所谓“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。 中继节点转发数据的技术就是数据交换技术。
2、,6,电话的典型连接方式,通过电话交换机进行语音数据的转接。 传输过程是: 模拟话音 PCM PCM - 模拟话音,交换网络,7,PSTN的层次结构,公用交换电话网PSTN (Public Switched Tel .Net) 分为三级: 国际网、长途网和本地网。,8,本地电话网的网络结构,9,数据交换技术的分类,电路交换(Circuit Switching) 存储转发交换(Store and Forward Switching ) 报文交换(Message Switching) 分组交换 (Packet Switching) 数据报 虚电路,10,第十二章 通信网,数据交换技术概述 电路交换
3、 存储转发交换 虚电路交换与数据报交换,11,电路交换,电路交换(Circuit switching)是最早出现的一种交换方式,也是应用最广泛的一种。 电路交换是实电路交换,是一种面向连接的直接交换方式。 要求通信双方在传输数据之前建立一条实际的物理通路,并且在整个传输过程中独占该通路。 电话系统的交换过程: 通话前先拨号建立连接。 通话过程中,通信双方一直占用所建立的连接。 通话结束后,挂机释放连接。,12,交换节点的作用,把一条传输线路转接到另一条传输线路,使它们连通起来。,13,电路交换的过程,建立电路连接 开始传输数据之前,首先在信源节点和信宿节点间,通过呼叫建立一条由各个中间交换节点
4、的分段连接所组成的通信电路。 数据传输 建立通信链路之后,就通过这条专用信道进行实时、双向的数据传输。 释放电路连接 完成数据传输之后,必须释放占用的线路,即拆除信源节点和信宿节点之间的物理连接。,14,电路交换的三个阶段,呼叫建立 信息传送 连接释放,15,电路交换的特点,通信子网中的中继节点是电子或机电结合的交换设备,仅完成输入线路与输出线路的物理连接(如:电话交换机),不能存储数据,无纠错能力。 它通过网络中继节点在两个工作站之间建立专用的物理信道。 在数据进行通信实现交换的过程中,数据从信源节点到信宿节点,所经过的中继节点并不关心数据的内容,只是把数据从一个节点送到下一个节点,直至送到
5、信宿节点为止。,16,电路交换的优缺点,优点 通信实时性强。 一旦线路接通,数据直通,传输延迟时间短,适用于交互式会话类通信。 数据传输可靠、迅速,保证按序传送。 缺点 独占电路和一组用户设备,其他用户不能利用。 电路交换的呼叫建立过程所花时间太长。 由于计算机和各种终端的传输速率不一样,很难使这些不同速率的设备互相通信。 双方数据通路建立连接以后,一旦出现了故障,都必须重新建立连接。这对重要的与紧急的通信很不利。 综上所述,计算机的数据通信必须寻找其它的交换技术。,17,第十二章 通信网,数据交换技术概述 电路交换 存储转发交换 虚电路交换与数据报交换,18,存储转发交换,存储转发交换(St
6、ore and Forward Switching ) 利用传输链路中继节点的存储器来转发数据。 中继节点由具有存储能力的计算机担任,用户信息可以暂时保存在中继节点上。 信源节点和信宿节点之间无需建立专用通道。信息传输的路径既可以是固定的, 也可以在传输过程 中动态确定。,19,中继节点的交换方式,在中继节点中的输入和输出端口之间没有直接连线。 中继节点进行数据交换的过程: 把收到的数据先放入缓存(暂时存储); 查找转发表,找出到某个目的地址应从哪个端口转发; 把数据送到适当的端口转发出去。,20,报文交换与分组交换,存储转发交换分为报文(message)交换与分组(packet)交换两种方式
7、; 报文交换: 不管发送数据的长度是多少,都把它当作一个逻辑单元,附上相应的控制信息,组成一个报文发送。 分组交换: 限制一次传输数据的最大长度,如果传输数据超过规定的最大长度,发送方就将它分成多个报文分组发送。,21,报文和报文分组的结构,公用数据网采用的是分组交换技术。,22,报文交换的优点,采用存储转发的技术:无建立电路的过程,接收方和发送方无须同时工作,信道忙或接收方忙时中继节点可暂存报文; 线路利用率较高:不独占线路,信道可为多个用户的数据报文所共享; 支持多点传输:一个信源节点可同时向多个目的节点发送同一报文 ; 能进行速率与码型的转换:不同速率和码型的终端用户之间可以进行数据传送
8、。 可以增加差错控制机制进行检错和纠错处理。确保报文有序无误地传送。,23,报文交换的缺点,通过通信网络的延迟等待时间过长,不适合于实时的或交互会话式的数据通信业务。如:语音交换、终端与主机之间的通信等。 要求中继节点必须配置大容量的存储设备;,24,分组交换的原理,分组交换也称为包交换(Packet Switching),其原理是: 限定分组的最大长度,将用户传送的数据报文划分成较短长度的分组(包); 每个分组的前面不仅包含原始报文的报头信息,还添加了分组编号。 各中继节点根据每个分组的地址标志,将它们转发至目的地。,25,分组(Packet)的形成,分组=分组头+分组数据,分组的概念是19
9、67年由英国国家物理实验室NPL提出的。,26,分组交换的优点,数据传输灵活,线路的利用率高: 一个报文的不同分组可按不同的路径进行传输; 到中继节点后的分组不必等待未到达的分组而继续转发; 不同站点的数据分组可以交织在同一线路上传输。,27,分组交换的优缺点,优点: 转发时延短,速度快: 限定分组的最大长度,有利于提高中继节点的存储空间利用率与转发效率。由于分组较为短小,适合在交换机的主存储器中存储转发,因此改善了转发分组的传输延迟。甚至可以固定分组的长度,可以采用高速缓存来暂存分组。 转发差错少容易进行恢复处理: 由于分组长度较短,在传输出错时,检错容易并且重发花费的时间较少; 缺点: 目
10、的站点要重组报文,增加了复杂性。,28,分组交换实现的关键,分组长度的选择 分组越小,冗余量(分组中的控制信息等)在整个分组中所占的比例越大,最终将影响用户数据传输的效率; 分组越大,数据传输出错的概率也越大,增加重传的次数,也影响用户数据传输的效率。 X.25分组交换网 分组长度为131字节,包括128字节的用户数据和3字节的控制信息。,29,第十二章 通信网,数据交换技术概述 电路交换 存储转发交换 虚电路交换与数据报交换,30,数据报和虚电路,分组交换结合了报文交换和电路交换两者的优点,采用两种不同的方法来管理被传输的分组流: 数据报(Datagram) 是无连接的数据传输方式,工作过程
11、类似于报文交换。采用数据报方式传输时,被传输的分组称为数据报。 虚电路(Virtual Circuit) 是面向连接的数据传输方式,工作过程类似于电路交换。,31,两种服务方式,两种交换机制,虚电路(面向连接的服务) 用户的数据能够确保正确传输 通信前源主机和目的主机之间要先建立一条虚电路,之后数据沿固定路径顺序传送,通信后拆除虚电路。 数据报(无连接的服务) 用户的数据不能确保正确传输 主机只要想发送数据就随时可发送,每个分组独立地选择传送路径,不进行数据校验和重传。,32,交换技术的比较,报文交换,电路交换,分组交换,A B C D,A B C D,A B C D,A B C D,33,交
12、换技术的比较,电路交换 实时性强,适用于交互式会话类通信,也适用于大量数据连续传输的场合,但线路利用率不高。 报文交换 报文需要缓冲,转发时延长,适用于单向传输。 分组交换 转发时延较短,线路利用率较高。 虚电路方式适用于长报文传输; 数据报方式适用于短报文传输。,34,数据报交换的过程,H1 向 H5 发送分组,H2 向 H6 发送分组,路径可能变化,通信子网,中继节点为每个报文分组分别进行选路,尽快将分组传给下一节点。,35,数据报服务的特点,网络随时接收主机发送的分组(即数据报),并为每个分组独立地选择路由。 网络尽最大努力地将分组交付给目的主机,但网络对源主机没有任何承诺,既不保证所传
13、送的分组不丢失,也不保证按时限、按源主机发送分组的先后顺序将分组交付给目的主机。 当网络发生拥塞时,网络中的节点可根据情况将一些分组丢弃。 数据报提供的服务是不可靠的,它不能保证服务质量。 实际上“尽最大努力交付”的服务,就是没有质量保证的服务。,36,虚电路的概念,虚电路: 指网络中一对通信站点之间的逻辑连接,允许双向数据交换。 虚电路是面向连接的数据传输,工作过程类似于电路交换,不同之处在于此时的电路是虚拟的。 虚电路交换具有以下三个阶段: 建立虚电路连接 数据传输 释放虚电路,37,交换式虚电路和永久虚电路,交换式虚电路 在两个节点之间通过虚呼叫建立的临时连接,也称为呼叫式虚电路(SVC
14、,Switch Virtual Circuit)。 用户可以根据需要动态地建立和释放。 永久虚电路 (PVC, permanence Virtual Circuit) 是在两个节点之间建立的一条固定的连接。 它类似于专用电路,无需建立和拆除,任何时候,站点之间都可以进行通信。,38,虚电路的工作过程,H1 向 H5 发送的所有分组都沿此虚电路传送。,H1 要和 H5 通信,中继节点为呼叫分组进行逐站选路,最终送达目标主机。,H2要和 H6 通信,H2 向 H6发送的所有分组都沿此虚电路传送。,组包,39,虚电路服务的特点,源主机必须先通过虚呼叫与目标主机建立虚电路连接。 在虚电路建立后,就好像
15、在两个主机之间建立了一对穿过网络的数字管道。 所有发送的分组都按顺序进入管道,然后按照先进先出的原则沿着此管道传送到目的站主机。到达目的站的分组顺序就与发送时的顺序一致。 因此,提供虚电路服务的网络对通信的服务质量 QoS (Quality of Service)有较好的保证。,40,虚电路的建立,采用虚电路方式传输时,物理介质被划分为多个子信道(称之为逻辑信道LC) ,子信道的串接形成虚电路(VC).利用不同的虚电路来支持不同的用户数据的传输。,虚电路的 建立顺序: 0-ABCD 1-ACD 0-BCD 1-BAE 2-AEFD 2-BFE,41,两种服务思想的来源不同,虚电路服务的思路来源于传统的电信网。 电信网负责保证可靠通信的一切措施,因此电信网的节点交换机复杂而昂贵。 数据报服务力求使网络生存性好和使对网络的控制功能分散,因而只能要求网络提供尽最大努力的服务。 可靠通信由用户终端中的软件来保证。,42,数据报服务与虚电路服务之争,让网络只提供数据报服务就可大大简化网络的结构。 技术的进步使得网络出错的概率已越来越小,因而让主机负责端到端的可靠性不但不会给主机增加更多的负担,反而能够使更多的应用在这种简单的网络上运行。 因特网发展到今天的规模,充分说明了在网络层提供数据报服务是非常成功的。,
链接地址:https://www.31doc.com/p-2533257.html