第三章數(shù)據(jù)交換技術(shù)本章內(nèi)容第一節(jié)數(shù)據(jù)交換概述第二節(jié)數(shù)據(jù)交換方式第三節(jié)幀中繼第四節(jié)ATM技術(shù)本章重點難點

了解數(shù)據(jù)交換的基本方式了解電路交換和報文交換掌握分組交換掌握幀中繼掌握ATM技術(shù)第一節(jié)數(shù)據(jù)交換概述通常將希望通信的一批設(shè)備稱為網(wǎng)絡(luò)站，而將提供通信的一批設(shè)備稱為節(jié)點。這些節(jié)點以某種方式用傳輸鏈路相互連接起來。每個分支都連接到一個節(jié)點上去，把節(jié)點集稱為通信網(wǎng)絡(luò)。如果所連接的設(shè)備是計算機和終端的話，那么節(jié)點集加上一些分支就構(gòu)成計算機網(wǎng)絡(luò)。實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的交換網(wǎng)有兩類：公用交換網(wǎng)和公用數(shù)據(jù)交換網(wǎng)利用公用交換網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換

在公用電話網(wǎng)上只要附加一些呼叫或應(yīng)答裝置，即可實現(xiàn)用戶終端和計算中心設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。通過公用電話網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換第一節(jié)數(shù)據(jù)交換概述實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的交換網(wǎng)有兩類：公用交換網(wǎng)和公用數(shù)據(jù)交換網(wǎng)利用公用數(shù)據(jù)交換網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換

公用數(shù)據(jù)交換網(wǎng)要求本身可解決數(shù)據(jù)交換。在早期的廣域網(wǎng)中，數(shù)據(jù)通過通信子網(wǎng)的交換方式分為兩類：線（電）路交換方式、存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換方式。第一節(jié)數(shù)據(jù)交換概述第二節(jié)數(shù)據(jù)交換方式一、線路交換方式（電路交換方式）與電話交換方式的工作過程很類似；兩臺計算機通過通信子網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換之前，首先要在通信子網(wǎng)中建立一個實際的物理線路連接，然后再進行數(shù)據(jù)通信；在通信中自始至終使用該條鏈路進行信息傳輸，而不允許其它計算機和終端同時共享該條鏈路。第二節(jié)數(shù)據(jù)交換方式一、線路交換方式（電路交換方式）線路交換方式的通信過程數(shù)據(jù)傳輸階段：在主機H1與主機H2通過通信子網(wǎng)的物理線路連接建立以后，主機H1與主機H2就可以通過該連接實時、雙向交換數(shù)據(jù)。線路釋放階段：在數(shù)據(jù)傳輸完成后，就要進入路線釋放階段。一般可以由主機H1向主機H2發(fā)出“釋放請求包”，主機H2同意結(jié)束傳輸并釋放線路后，將向節(jié)點D發(fā)送“釋放應(yīng)答包”，然后按照節(jié)點C-節(jié)點B-節(jié)點A-主機H1次序，依次將建立的物理連接釋放。這時，此次通信結(jié)束。第二節(jié)數(shù)據(jù)交換方式一、線路交換方式（電路交換方式）線路交換方式的特點通信子網(wǎng)中的節(jié)點是用電子或機電結(jié)合的交換設(shè)備來完成輸入與輸出線路的物理連接；交換設(shè)備與線路分為模擬通信與數(shù)字通信兩類；線路連接過程完成后，在兩臺主機之間已建立的物理線路連接為此次通信專用，電路利用率低；通信子網(wǎng)中的結(jié)點交換設(shè)備不能存儲數(shù)據(jù)，不能改變數(shù)據(jù)內(nèi)容，并且不具備差錯控制能力；信息傳輸效率較高，對用戶提供“透明”傳輸通路。第二節(jié)數(shù)據(jù)交換方式二、報文交換方式報文交換的特點線路效率較高，因為許多報文可以分時共享一條節(jié)點到節(jié)點的通道；不需要同時使用發(fā)送器和接收器來傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)可以在接收器可用之前，暫時存儲這個報文；在線路交換網(wǎng)上，當通信量變得很大時，就不能接受某些呼叫；報文交換系統(tǒng)可以把一個報文發(fā)送到多個目的地；根據(jù)報文的長短或其他特征能夠建立報文的優(yōu)先權(quán)，使得一些短的、重要的報文優(yōu)先傳遞，且可以進行速度和代碼的轉(zhuǎn)換。第二節(jié)數(shù)據(jù)交換方式三、分組交換方式分組交換的基本原理分組交換與報文交換的工作方式基本相同，形式上的主要差別在于，分組交換網(wǎng)中要限制所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位的長度,一般選128B。發(fā)送節(jié)點首先對從終端設(shè)備送來的數(shù)據(jù)報文進行接收、存儲，而后將報文劃分成一定長度的分組，并以分組為單位進行傳輸和交換。接收節(jié)點將接收到的分組重新組裝成信息或報文。

分組的基本格式第二節(jié)數(shù)據(jù)交換方式三、分組交換方式分組交換的實現(xiàn)方式虛電路方式：兩個用戶(DTE)在進行通信之前通過網(wǎng)絡(luò)建立的邏輯上的連接。在同一條物理線路上可以同時建立多個虛電路。包括呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和呼叫釋放階段。數(shù)據(jù)報方式：每個分組單獨傳送，稱為數(shù)據(jù)報，每個數(shù)據(jù)報都包含源節(jié)點和目的節(jié)點的地址信息。二者之間的比較：第二節(jié)數(shù)據(jù)交換方式三、分組交換方式分組交換的特點具有分段差錯流量控制功能，傳輸質(zhì)量高；對線路動態(tài)多路復用，傳輸效率高；可在不同種類的終端之間通信；服務(wù)質(zhì)量(QoS)可靠，經(jīng)濟性好；時延不固定，平均時延較長；分組頭部增加開銷，不適宜傳送實時性要求高的數(shù)據(jù)。第二節(jié)數(shù)據(jù)交換方式四、三種交換方式的比較三種交換技術(shù)總結(jié)如下線路交換：在數(shù)據(jù)傳送之前需建立一條物理通路，在線路被釋放之前，該通路將一直被一對用戶完全占有；

報文交換：報文從發(fā)送方傳送到接收方采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方式；分組交換：此方式與報文交換類似，但報文被分成組傳送，并規(guī)定了分組的最大長度，到達目的地后需重新將分組組裝成報文。電路交換 報文交換 分組交換第三節(jié)幀中繼

快速分組交換（FPS：FastPacketSwitching）可理解為盡量簡化協(xié)議，只具有核心的網(wǎng)絡(luò)功能，以提供高速、高吞吐量、低時延服務(wù)的交換方式。

一、幀中繼提出的原因

光纖信道的大量使用；用戶終端的智能化；用戶數(shù)量和用戶數(shù)據(jù)量的劇增。二、幀中繼的基本原理2、幀中繼的格式第三節(jié)幀中繼二、幀中繼的基本原理2、幀中繼的格式標志字段F：標志字段是一個獨特的比特序列，用于指示一幀的開始與結(jié)束。地址字段

數(shù)據(jù)鏈路連接標識符（DLCI）：表示永久虛電路（PVC）、呼叫控制或管理信息；

命令/響應(yīng)（C/R）：與高層應(yīng)用有關(guān)，幀中繼本身并不使用； 地址擴展（EA）：當EA為0時表示下一個字節(jié)仍為地址字段，當EA為1時表示地址字段到此為止； 前向擁塞通知（FECN）：若某節(jié)點將FECN置1，則表明與該幀同方向傳輸?shù)膸赡苁艿骄W(wǎng)絡(luò)擁塞的影響而產(chǎn)生時延。第三節(jié)幀中繼二、幀中繼的基本原理2、幀中繼的格式地址字段

后向擁塞通知（BECN）：若某節(jié)點將BECN置1，則指示接收者與該幀相反方向傳輸?shù)膸赡苁艿骄W(wǎng)絡(luò)擁塞的影響而產(chǎn)生時延；

丟棄指示（DE）：當DE置1，表明在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時，為了維持網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平，該幀與DE為0的幀相比應(yīng)先丟棄；信息字段（I）：信息字段長度為1600字節(jié)到2048字節(jié)不等。信息字段可傳送多種規(guī)程信息，如X.25、局域網(wǎng)等，為幀中繼與其它網(wǎng)絡(luò)的互連提供了方便。幀校驗字段（FCS）：FCS為2字節(jié)的循環(huán)冗余校驗（CRC校驗）。第三節(jié)幀中繼二、幀中繼的基本原理4、幀中繼的尋址幀中繼采用統(tǒng)計復用技術(shù)，以“虛電路”機制為每一幀提供地址信息，每一條線路和每一個物理端口可容納許多虛電路，用戶之間通過虛電路進行連接。在每一幀的幀頭中都包含虛電路號--DLCI，這是每一幀的地址信息。每一個節(jié)點機中都存在PVC路由表，當幀進入網(wǎng)絡(luò)時，節(jié)點機通過DLCI值識別幀的去向。DLCI只具有本地意義，它并非指終點的地址，而只是識別用戶與網(wǎng)絡(luò)間以及網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)間的邏輯連接。第三節(jié)幀中繼二、幀中繼的基本原理4、幀中繼的尋址第三節(jié)幀中繼一、ATM的基本原理2、ATM信元格式第四節(jié)ATM技術(shù)UNI信元NNI信元GFC：一般流量控制 PTI：凈荷類型 PAYLOAD：載荷VPI：虛通道標識 CLP：信元丟失優(yōu)先級VCI：虛通路標識 HEC：信頭誤碼控制一、ATM的基本原理3、ATM工作原理傳輸通道、虛路徑和虛通道三者之間的關(guān)系

每個VP可以用復用方式容納多達65536個VC，屬于同一VC的信元群擁有相同的VCI，屬于同一VP的不同VC擁有相同的VPI。虛路徑連接（VPC）

在一條通信線路上具有相同VPI的信元所占用的子信道即為一條虛路徑，多個VP鏈路通過VP交叉連接設(shè)備或VP交換機串聯(lián)形成一個VPC。虛通道連接（VCC）

在一條VPC中具有相同VCI的信元所占用的子信道即為一條虛通道，多個VC鏈路通過VC交叉連接設(shè)備或VC交換機串聯(lián)形成一個VCC。第四節(jié)ATM技術(shù)第四節(jié)ATM技術(shù)一、ATM的基本原理3、ATM工作原理VP/VC交換 在虛電路中，相鄰兩個交換節(jié)點間信元的VCI/VPI值保持不變； VP交換完成將一條VP上所有的VC鏈路全部送到另一條VP上，而這些VC鏈路的VCI值保持不變； VC交換要和VP交換同時進行，此時VPI和VCI的值均要改變。因為當一條VC鏈路終止時，VP連接（即VPC）就終止了，這個VPC上的所有VC鏈路將各自執(zhí)行交換過程，加到不同方向的VPC中去。第四節(jié)ATM技術(shù)第四節(jié)ATM技術(shù)二、ATM交換的實現(xiàn)ATM交換機翻譯VPI/VCI值；每個接口內(nèi)的VPI/VCI值唯一；ATM交換機完成端口間路由。第四節(jié)ATM技術(shù)三、ATM技術(shù)的特點免除了差錯控制和流量控制，簡化了網(wǎng)絡(luò)控制；面向連接的工作方式；簡化了信元頭功能，降低了時延