数据交换技术
数据交换技术
2.2数据互换技术教学目的:规定理解电路互换、报文互换和分组互换技术的概念，工作原理和各自的特点。
教学重难点：1、电路互换技术的工作原理和特点。
2、报文互换技术的工作原理和特点。
3、分组互换技术（虚电路分组互换和数据报分组互换）的工作原理和特点。
4、各种数据互换技术的性能比较。
课题导入：前面我们学习了信号的编码，知道了数字数据的数字信号编码和模拟信号编码以及模拟数据的数字信号编码，那么数据通过编码后在通信线路上进行传输的最简朴形式，是在两个互连的设备之间直接进行数据通信。
但网络中所有的设备并不是两两相连的，而是通过中间节间，而中间结点并不关心所传数据的内容，而是提供一种互换技术，这就是我们今天要学习的新内容。
一、电路互换(Circuit Switching)电路互换(Circuit Switching)是在两个站点之间通过通信子网的结点建立一条专用的通信线路，这些结点通常是一台采用机电与电子技术的互换设备(例如程控互换机)。
也就是说，在两个通信站点之间需要建立实际的物理连接，其典型实例是两台电话之间通过公共电话网络的互连实现通话。
电路互换实现数据通信需通过下列三个环节：一方面是建立连接，即建立端到端(站点到站点)的线路连接；另一方面是数据传送，所传输数据可以是数字数据(如远程终端到计算机)，也可以是模拟数据(如声音)；最后是拆除连接，通常在数据传送完毕后由两个站点之一终止连接。
电路互换的优点是实时性好，但将电话采用的电路互换技术用于传送计算机或远程终端的数据时，会出现下列问题：①用于建立连接的呼喊时间大大长于数据传送时间(这是由于在建立连接的过程中，会涉及一系列硬件开关动作，时间延迟较长，如某段线路被其他站点占用或物理断路，将导致连接失败，并需重新呼喊)；②通信带宽不能充足运用，效率低(这是由于两个站点之间一旦建立起连接，就独自占用实际连通的通信线路，而计算机通信时真正用来传送数据的时间一般不到10%，甚至可低到1%)；③由于不同计算机和远程终端的传输速率不同，因此必须采用一些措施才干实现通信，如不直接连通终端和计算机，而设立数据缓存器等。
《计算机网络》 数据交换
空分交换
单级空分开关
时分交换
时分复用 时间片互换 多时分交换
5.2 报文交换
在 报 文 交 换 （ message switching ） 方 式 中 ， 信 息 的 交 换 是 以 报 文 （message）为单位的，通信的双方之间无需建立专用通道。例如，当计算 机间通信时，发送机要先把准备发送的信息加上报文头，包括目标地址、源 地址等信息，并将形成的报文发送给交换设备。交换器把收到的报文信息存 入缓冲区并输送进队列排队等候处理，这个过程称为“第一次排队”。
数据交换
交换技术是采用交换机或结点 机等交换系统，通过路由选择技 术在要进行通信的双方之间建立 物理的逻辑的连接，形成一条通 信电路，实现通信双方的信息传 输和交换的一种技术。
网络中的数据交换技术
在计算机网络中，计算机通常使用公用通信的传 输线路进行数据交换，以提高传输设备的利用率。在 网络中的数据交换方式可分为线路（电路）交换和存 储转发交换两大类，其中存储转发交换又可分为报文 交换和分组交换两种。分组交换可分为传统的分组交 换、帧中继交换和信元交换三种。
为了解决上述问题，人们便提出了一种称为分组交换 （packet switching）的技术。就是将用户的大报文分割成若干个具有统一 格式、具有固定长度的报文分组（称为包，packet）。以报文分组 为单位，在网络中按照类似于流水线的方式进行存储转发传输，从 而可以使各个交换器处于并行操作状态，很显然这样一来便可以大 大缩短报文的传输时间。每一个报文分组均含有数据和目标地址， 同一个报文的不同分组可以在不同的路径中传输，到达指定目标以 后，再将它们重新组装成完整的报文。
第二章 数据交换
例：假如H1站有3个分组报文要发送到H3站，且按1、2、3 次序发送到结点A。 结点A必须对每个数据报作出路径选择。当数据报1进 入时，结点A测定到去B的队列比去结点F的队列短，因 此选择去结点B的路径； 数据报2也是如此； 对数据报3，结点A发现去结点F的队列短，因此把数据 报3发送到结点F。 结果： 具有同样目的地址的数据报不能遵循同样的路径，有 可能数据报3比数据报2先到达结点C； 三个数据报不能按顺序到达H3，即对到达H3站的数据 报要重新排序。
第2章 物理层 --数据交换技术
问题的提出：在解决了数据的编码与传 输等基本问题后，接下来要考虑的是： 数据是如何通过通信子网，实现资源子 网中两台计算机间的数据交换的？ 几种数据交换技术 ATM技术
远程传输网络，不可能铺设用户到用户的线 路，因此产生了交换技术。 交换技术是指数据被从设备的一个端口送到 另一个端口所采用的技术。 电路交换 报文交换 分组交换 高速交换技术
ATM技术基本概念
ＡＴＭ(Asynchronous Transfer Mode)即异步传输 模式,就是国际电信联盟ITU-T制定的标准,现已成为 实现B-ISDN的核心技术. ATM是一种传输模式，在这一模式中，信息被组织 成信元，因包含来自某用户信息的各个信元不需要 周期性出现，这种传输模式是异步的。 ATM信元是固定长度的分组，共有５３个字节，分 为２个部分。前面５个字节为信头，主要完成寻址 的功能；后面的４８个字节为信息段，用来装载来 自不同用户，不同业务的信息。
ATM技术基本概念
话音，数据，图象等所有的数字信息都 要经过切割，封装成统一格式的信元在 网中传递，并在接收端恢复成所需格式 由于ATM技术简化了交换过程，去除了 不必要的数据校验，采用易于处理的固 定信元格式，所以ATM交换速率大大高 于传统的数据网，如x.25，DDN,帧中继 等
高中信息技术《数据交换技术》教案
高中信息技术《数据交换技术》教案一、教学目标1. 理解数据交换技术的概念及其重要性。
2. 掌握数据交换技术的基本原理和常见方式。
3. 能够分析实际场景中的数据交换问题，并提出相应的解决方案。
二、教学内容1. 数据交换技术的概念与重要性2. 数据交换技术的基本原理3. 常见数据交换方式及其比较4. 实际场景中的数据交换问题及解决方案三、教学重点与难点1. 教学重点：数据交换技术的概念、基本原理及常见方式。
2. 教学难点：实际场景中的数据交换问题及解决方案的提出。
四、教学方法1. 讲授法：讲解数据交换技术的概念、基本原理和常见方式。
2. 案例分析法：分析实际场景中的数据交换问题，引导学生提出解决方案。
3. 小组讨论法：分组讨论，分享不同场景下的数据交换问题和解决方案。
五、教学准备1. 课件：制作包含数据交换技术概念、原理和案例的课件。
2. 案例素材：收集不同场景下的数据交换问题及解决方案。
3. 教学工具：电脑、投影仪等。
【课堂导入】（教师通过引入实际案例，如电子商务、社交媒体等，引发学生对数据交换技术的兴趣，从而引入本节课的主题。
）【新课讲解】1. 数据交换技术的概念与重要性（讲解数据交换技术的定义，以及其在现代社会中的重要性）2. 数据交换技术的基本原理（讲解数据交换的基本原理，如电路交换、分组交换、报文交换等）3. 常见数据交换方式及其比较（介绍常见的数据交换方式，如电路交换、分组交换、报文交换等，并比较它们的优缺点）【案例分析】1. 分析实际场景中的数据交换问题（展示不同场景下的数据交换问题，如网络购物、社交软件等）2. 引导学生提出解决方案（引导学生根据所学知识，提出解决问题的方案）【小组讨论】1. 分组讨论（学生分组讨论，分享各自提出的解决方案）【课堂小结】【课后作业】1. 复习本节课的内容，整理笔记。
2. 选择一个实际场景，分析其数据交换问题，并提出解决方案。
六、教学活动1. 课堂讲解：教师通过多媒体课件，生动形象地讲解数据交换技术的基本原理和常见方式。
数据交换技术
假设：我们要到上海海洋馆参观，那我们就要借助一些交通工具，比如先做长途汽车到达中兴路汽车站，然后在火车站座地铁，到达海洋馆附近的地铁站点，最后步行到达海洋馆，其间我们要通过若干个中转点才能到达目的地。
计算机世界中也是如此，发送方和接收方通信也是如此，必须经过若干个中间节点的转接，这就是今天我们要学的数据交换技术。
一、数据交换技术数据交换技术主要有三种类型：电路交换、报文交换和分组交换1、电路交换技术【实例】：打电话2、报文交换技术【实例】：发电报3、分组交换技术【实例】：IP电话二、几种交换技术的比较(1)电路交换。
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。
(2)报文交换。
报文从源点传送到目的地采用"存储一转发"的方式,在传送报文时，一个时刻仅占用一段通道。
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)分组交换。
交换方式和报文交换方式类似，但报文被分成分组传送,在数据报分组交换中，目的地需要重新组装报文，分组交换技术是计算机网络中使用最广泛的一种交换技术。
假设：我们要到上海海洋馆参观，那我们就要借助一些交通工具，比如先做长途汽车到达中兴路汽车站，然后在火车站座地铁，到达海洋馆附近的地铁站点，最后步行到达海洋馆，其间我们要通过若干个中转点才能到达目的地。
计算机世界中也是如此，发送方和接收方通信也是如此，必须经过若干个中间节点的转接，这就是今天我们要学的数据交换技术。
一、数据交换技术数据交换技术主要有三种类型：电路交换、报文交换和分组交换1、电路交换技术【实例】：打电话2、报文交换技术【实例】：发电报3、分组交换技术【实例】：IP电话二、几种交换技术的比较(1)电路交换。
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。
(2)报文交换。
报文从源点传送到目的地采用"存储一转发"的方式,在传送报文时，一个时刻仅占用一段通道。
高中信息技术《数据交换技术》教案
高中信息技术《数据交换技术》教案一、教学目标1. 了解数据交换技术的基本概念及其重要性。
2. 掌握数据交换的两种基本方式：电路交换和分组交换。
3. 理解数据交换技术在现代通信中的作用。
4. 学会分析实际问题，运用数据交换技术解决问题。
二、教学重点与难点1. 教学重点：数据交换技术的基本概念、电路交换与分组交换的特点及应用。
2. 教学难点：数据交换技术在实际应用中的原理和操作。
三、教学方法1. 采用案例分析法，以实际应用为例，引导学生了解数据交换技术的基本概念及作用。
2. 利用对比法，让学生明白电路交换与分组交换的区别和应用场景。
3. 采用问题驱动法，引导学生主动探究数据交换技术在实际问题中的应用。
四、教学准备1. 准备相关案例资料，用于讲解数据交换技术的实际应用。
2. 制作电路交换与分组交换的对比表格，方便学生理解。
3. 准备一些实际问题，用于引导学生运用数据交换技术进行分析。
五、教学过程1. 导入：通过一个实际案例，让学生了解数据交换技术在现代通信中的重要性。
2. 讲解：介绍数据交换技术的基本概念，讲解电路交换与分组交换的特点及应用。
3. 分析：让学生分析实际问题，运用数据交换技术进行解决。
4. 讨论：分组讨论，让学生分享自己解决问题的方法和经验。
5. 总结：对本节课的内容进行总结，强调数据交换技术在实际应用中的重要性。
6. 作业：布置一些有关数据交换技术的练习题，巩固所学知识。
六、教学延伸1. 介绍数据交换技术的发展历程，让学生了解其演变过程。
2. 探讨数据交换技术在未来通信领域的发展趋势。
七、教学案例1. 以一个具体的数据交换应用场景为例，如电子邮件、电话通信等，让学生了解其背后的数据交换技术。
2. 分析案例中数据交换技术的应用原理和过程。
八、课堂互动1. 设计一些有关数据交换技术的问题，引导学生进行思考和讨论。
2. 组织学生进行小组竞赛，看哪个小组能更好地运用数据交换技术解决问题。
九、课后作业1. 让学生结合所学内容，选取一个实际应用场景，分析其数据交换技术的应用。
数据交换
数据交换技术一、数据交换概述在多个数据终端设备（DTE）之间，为任意两个终端设备建立数据通信临时互连通路的过程称为数据交换。
交换技术是在欲进行通信的双方之间建立物理的和逻辑的连接，实现通信双方的信息传输和交换的一种技术。
数据通信网中任一用户与其他用户通信时，在交换中心局进行的接转操作方式。
采用数据交换可有效地利用数据通信网中的通信设备和电路。
需要交换的数据一般可以分为实时数据和允许等待的非实时数据。
这两种数据的流通特性不同，因而可采用不同的数据交换方式。
数据交换方式可分为电路交换和存储转发交换两类。
前者适合传输实时数据，后者适合传输非实时数据或实时性要求不高的数据。
二、数据交换的必要性点对点的通信：两端用户通过信道直接连接起来所构成的通信方式是点对点的通信。
数据交换的必要性：多个用户之间要进行数据通信，如果任意两个用户之间都有直达线路连接的话，虽然简单方便，但线路利用率低。
为此，一般将各个用户终端通过一个具有交换功能的网络连接起来，使得任何接入该网络的两个终端由网络来实现适当的交换操作。
下图为DTE用户接入交换网：三、路由交换设备的概述1、交换机的基本工作原理交换机是工作在OSI参考模型第二层数据链路层的网络连接设备，它的基本功能是在多个计算机或网段之间交换数据，用来解决带宽不足和网络瓶颈问题。
交换机可以工作在全双工模式下，可以同时发送和接受数据。
交换机在进行数据转发时，根据数据包的MAC地址决定数据转发的端口，而不是简单地向所有端口进行转发。
当交换机需转发数据帧时它会检查该帧的目的MAC地址，然后在MAC 地址表中查找该地址位于哪个端口，从而确定数据包发送给相应的目的端口。
若数据包的目的MAC地址不在交换表中，则将包广播到每个端口。
2、路由器的基本工作原理路由器是工作在OSI参考模型第三层网络层负责转发数据的设备。
它的基本功能是在多个网络之间进行路径选择和数据转发。
一般说来，异种网络互联与多个子网互联都应采用路由器来完成。
数据交换技术及差错控制概述
▪ 例如：建立连接的时间为0.5s，计算机以1Mb/s的速率发送 10KB。线路利用率＝？
2
▪ 电话网络中的电路交换
呼叫时建立的 物理铜质连接
交换局
▪ 电路交换也能在多路复用信道上实现
• 在物理线路的Βιβλιοθήκη 个信道上建立连接数据交换技术及差错控制
▪ 什么是交换？
• 按某种方式动态地分配传输线路资源。
▪ 例如，电话交换机在用户呼叫时为用户选择一条可 用的线路进行接续。用户挂机后则断开该线路，该 线路又可分配给其他用户。
▪ 最初的交换：人工转接交换
▪ 为什么要采用交换技术？
• 节省线路投资，提高线路利用率。
▪ 实现交换的方法主要有：电路交换、报文 交换和分组交换。
• 整个报文（Message）作为一个整体一起发送。
• 优缺点：
▪ 没有建立和拆除连接所需的等待时间； ▪ 线路利用率高； ▪ 传输可靠性较高； ▪ 报文大小不一，造成存储管理复杂； ▪ 大报文造成存储转发的延时过长，且对存储容量要求较高； ▪ 出错后整个报文全部重发。
• 类比：下载时若无断点续传功能，一旦出错你会怎样做？
1
▪ 电路交换
• 在通信双方之间建立一条临时专用线路的过程。
▪ 可以是真正的物理线路，也可以是一个复用信道。
• 特点：数据传输前需要建立一条端到端的通路。—— 称为“面向连接的”（典型例子：电话）
• 过程：建立连接→通信→释放连接
• 优缺点：
▪ 建立连接的时间长； ▪ 一旦建立连接就独占线路，线路利用率低； ▪ 无纠错机制； ▪ 建立连接后，传输延迟小。
4
第6讲数据交换技术
力。
传输介质
❖ 有线传输介质 同轴电缆 • 粗缆 • 细缆 双绞线 • 屏蔽双绞线 • 非屏蔽双绞线 光纤 • 多模光纤 • 单模光纤
❖ 无线电信道 微波通信 红外通信 卫星通信 蓝牙 蜂窝无线通信
数据报分组交换的特点
• 同一报文的不同分组可以由不同的传输路径通过通信子网； • 同一报文的不同分组到达目的节点时可能出现乱序、重复或
丢失现象； • 每一个报文在传输过程中都必须带有源节点地址和目的节点
地址；
存储转发交换
❖ 虚电路分组交换
虚电路就是两个用户的终端设备在开始互相发送和接收数据之前需要 通过通信网建立逻辑上的路径。
电路交换
❖电路交换（Circuit Switching）也称为线路交 换。
❖ 交换机负责在两个通信站点之间建立一条物理的 固定传输通路，直到通信完毕后再拆除。
❖ 电路交换的三个阶段电路建立、数据传பைடு நூலகம்和电路 拆除。
❖ 优点：通信实时性强，适用于交互式会话通信。 ❖ 缺点：对突发性通信不适应，系统效率低；系统
❖ 存储转发交换方式可分为：报文交换和报文分组 交换。
存储转发交换
❖报文交换（Message Switching）
以报文为单位发送信息。报文就是计算机一次性要发 送的数据块，其长度不限且可变。
报文包括三部分内容：报头、报文正文和报尾。报头 由发信站地址、终点收信站地址及其他辅助信息组成。
存储转发交换
奇偶校验码
❖ 奇偶校验码是通过增加冗余位来使得码字某些位 中“1”的个数保持为偶数（或奇数）的编码方法。 异步通信系统使用了两种奇偶校验方法，即偶校 验和奇校验。
简述各种数据交换技术
简述各种数据交换技术
数据交换技术是指在不同的系统或应用之间进行数据交换的技术，它可以通过各种技术和格式来完成。
一般来说，数据交换技术可以分为三大类：文件交换、消息交换和数据库交换。
文件交换是指用文件的形式在不同系统之间进行数据交换，它是最为基本的数据交换技术，可以用它来传输各种格式的文件，如文本文件、图像文件、PDF文件等。
典型的文件交换技术包括FTP、SFTP和FTPS。
消息交换是指在两个或多个系统之间进行消息传输的技术。
它通常使用特定的协议，如XML、SOAP和JSON，用于在不同的系统之间交换消息。
常见的消息交换技术包括EDI、Web Services、MQTT和AMQP。
数据库交换是指在不同的数据库之间进行数据交换的技术。
它可以让用户在不同数据库之间进行数据交换，以便在不同的系统之间分享数据。
常见的数据库交换技术包括ODBC、JDBC和SQL Server数据库链接。
以上三类数据交换技术提供了实现不同系统之间数据交换的可能性，这种技术可以帮助企业更好地管理数据，同时也可以降低数据传输的成本。
然而，这些技术也存在一定的风险，如安全性和可靠性。
因此，在使用数据交换技术时，应当特别注意安全性和可靠性。
数据交换技术
教 学 内 容 分 析 思 路 Ｆ 较 清 楚 。 这 ｔ 为后 续琢 节的设 计 打 下 了一 十 比较 良 好 的基础。
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☆学科教学案例☆
２１１期 ０年 ４期 总 第２ １ ３ 第 ２
数据交换 技术
缪艳 红
一
、
教材分 析
在 网络 通 信 的工作 原 理 中，本 节 教学 的主 要 目的是让 学 牛 了解 网络通 信 的工 作 原珲 。终
是 本 课 教 学设 计 的 ｌ
一
十 壳 点。
。
五、教学过程
１引 入 ．
几个Ｄ Ｌ 中外 运敦 豪 国际航 空快递 有 限公 司） Ｈ （ 的广 告 ，内容为 ： （ 度假 过程 中到处 都可 看到Ｄ Ｌ 司在利 用各种 各样 的途 径 为客户送 快递 ； １ ） Ｈ 公 教 师 进行 简 单 讲解 ， 该广 告 的 目的 是 让学 生 感 受现 在 发 达 的物 流 、快 递 行 业 ，可 能 学 生 很 少接 触 物 流 、快 递 行业 ，所 以对 快递 行 业 一 点不 了 解 ，而 无 法 深 入 地 参 与到 课 堂 讨 论
对知 识点理 解得也 会更透 彻 。
如 果 佻 够 通 过 通 俗 、合 理 而 又不 失
三 、教学 目标分析
（） 识技能 目标 ：掌握 ３ 数据 交换 技术 的过程 及其 各 自的特 点 。 １ 知 种 （） 程方 法 目标 ：先通 过 快递 过程 的分 析 ， 了解 快 递可 能存 在 的途 径方法 及 其各 自的优 ２过 缺 点 ，然后进 行知 识迁 移 ，明 白３ 数据 交换 的过程 及其特 点 。 种
数据交换技术
接受主机H1的呼叫连接请求，则通过已经建立的
物理线路连接"结点D-结点C-结点B-结点A"，向主
机A发送"呼叫应答包"。至此，从"主机H1-结点A-
结点B-结点C-结点D-主机H2"的专用物理线路连接
建立完成。该物理连接为此次主机H1与主机H2的
数2据021/4交/6 换服务。
4
计算机网络实用教程
1.ATM简要介绍
ATM(异步传输模式)网络是在包交换技术的基
础上，经过使用经验的积累，在90年代初改进和
发展的一种新型包交换技术。70年代中期，远程
数据通信使用X.25传输协议，这种技术是用同轴
电缆传输数据帧，由于线路抗电磁干扰性能差，
2021/4/6
8
计算机网络实用教程
(3) 报文（或报文分组）在通过通信子网中 的每个通信控制处理机时，均要进行差错检查 与纠错处理，因此可以减少传输错误，提高系 统可靠性。
(4) 通过通信控制处理机，可以对不同通信速 率的线路进行速率转换，也可以对不同的数据 代码格式进行变换。
正是由于存储转发交换方式有以上明显的 优点，因此，它在计算机网络中得到了广泛的 使用。
2021/4/6
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计算机网络实用教程
2.5.2 存储转发交换方式 1. 存储转发的基本概念
存储转发交换（store and forward exchanging）方式与线路交换方式的主要区别 表现在以下两个方面：发送的数据与目的地址、 源地址、控制信息按照一定格式组成一个数据 单元（报文或报文分组）进入通信子网；通信 子网中的结点是通信控制处理机，它负责完成 数据单元的接收、差错校验、存储、路选和转 发功能。
简述各种数据交换技术
简述各种数据交换技术
数据交换技术是指将数据从一个系统迁移到另一个系统的过程，它可以帮助企业更好地共享信息，提升工作效率，并为客户提供更好的服务。
数据交换技术常见的形式有以下几种：
第一种是文件传输，这是最常见的数据交换技术。
它使用文件传输协议（FTP）将文件从一台计算机传输到另一台计算机，它可以帮助企业迅速、安全地共享大量数据。
第二种是数据库迁移，它是指将数据从一个数据库系统迁移到另一个数据库系统的过程。
它可以帮助企业更快地整合多个数据库系统，实现数据的集成和分析。
第三种是API数据交换，它是指通过应用程序编程接口（API）将数据从一个系统迁移到另一个系统的方式。
它可以让企业在不同的系统之间迅速、安全地共享数据，也可以极大地提高工作效率。
第四种是电子数据交换（EDI），它是指使用标准格式将数据在两个系统之间进行交换的方式。
它可以帮助企业加快业务流程，减少出错的可能性，同时也可以提升客户体验。
总之，数据交换技术为企业提供了更有效、安全、高效的数据交换
方式，从而大大提高了工作效率，为企业提供了极大的帮助。
《数据交换技术》课件
跨企业数据交换
总结词
跨企业数据交换是数据交换技术在企业之间的应用，用于实现不同企业之间的 数据共享和整合。
详细描述
在供应链管理、合作伙伴关系、行业协会等领域，企业之间需要进行大量的数 据交换。通过数据交换技术，企业可以与其他企业共享数据，实现信息的快速 传递和整合，提高整个供应链或行业的运行效率。
大数据处理中的数据交换
总结词
数据交换技术在大数据处理中发挥着重要作用，用于实现大规模数据的快速传输和整合 。
详细描述
大数据处理需要处理大量的数据，数据的传输和整合成为关键。数据交换技术可以提供 高速、稳定的数据传输服务，支持大数据处理的实时性和高效性，提高数据处理的质量
和效率。
05
数据交换技术的实践案例
云计算技术的应用
云计算技术的发展为数据交换提供了更 加高效、灵活和可靠的数据存储和处理
能力。
标准化和规范化
随着数据交换技术的不断发展，标准 化和规范化将成为未来发展的重要趋
势。
大数据技术的应用
大数据技术能够处理海量、复杂的数 据，提高了数据交换的效率和准确性 。
智能化和自动化
智能化和自动化技术的发展将进一步 提高数据交换的效率和准确性，减少 人工干预和错误率。
由于不同系统、不同平台的数据格式各异，需要花费大 量时间和精力进行数据格式的转换和处理。
3 数据安全风险
由于不同系统、不同平台的数据格式各异，需要花费大 量时间和精力进行数据格式的转换和处理。
4 技术更新换代
由于不同系统、不同平台的数据格式各异，需要花费大 量时间和精力进行数据格式的转换和处理。
数据交换技术的发展趋势
02
数据交换技术的实现方式
基于TCP/IP的数据交换
数据交换技术
数据交换技术数据交换技术在现实中，每个设备都进⾏直接连接是不现实的，它们需要⼀些中间结点来进⾏过渡，这些中间结点为交换设备。
通常使⽤的数据交换技术有三种:电路交换、报⽂交换和分组交换。
⼀、电路交换电路交换(cireuit swithing)技术是在通信两端设备间，通过⼀个⼀个交换设备中线路的连接,实际建⽴了⼀条专⽤的物理线路，在该连接被拆除前，这两端的设备单独占⽤该线路进⾏数据传输。
电话系统就是采⽤了线路交换技术。
通过⼀个⼀个交换机中的输⼊线与输出线的物理连接，在呼叫电话和接收电话间建⽴了⼀条物理线路。
通话双⽅可以⼀直占有这条线路通话。
通话结束后，这些交换机中的输⼊线与输出线断开物理线路被切断。
⼀(1)、电路交换的优点连接建⽴后，数据以固定的传输率被传输，传输延迟⼩。
由于物理线路被单独占⽤，因此不可能发⽣冲突。
适⽤于实时⼤批量连续的数据传输。
⼀(2)、电路交换的缺点建⽴连接将跨多个设备或线缆,需要花费很长的时间。
连接建⽴后,由于线路是专⽤的，即使空闲，也不能被其他设备使⽤，造成⼀定的浪费。
对通信双⽅⽽⾔，必须做到双⽅的收发速度、编码⽅法信息格式和传输控制等⼀致才能完成通信。
⼆、报⽂交换报⽂交换是⼀种存储转发技术，报⽂交换不要求两个通信结点之间建⽴专⽤通路。
节点把要发送的信息组织成⼀个数据包——报⽂，该报⽂含有⽬标结点的地址，完整的报⽂在⽹络中⼀站⼀站地向前传送”⼆(1)、报⽂交换的优点线路的利⽤率较⾼。
许多报⽂可以分时共享交换设备间的线路。
当接收端设备不可⽤时，可暂时由交换设备保存报⽂,报⽂在传输时对报⽂的⼤⼩⼩没有限制。
在线路交换⽹络中，当通信量变得很⼤时，某些连接会被阻塞，即⽹络在其负荷降下来之前，不再接收更多的请求。
⽽在报⽂交换⽹络中，却仍然可以接收报⽂，只是会增加传输延迟。
能够建⽴报⽂优先级。
可以把暂存在交换设备⾥的许多报⽂重新安排先后顺序，优先级⾼的报⽂先转发，减少⾼优先级报⽂的延迟。
10、数据交换技术
2.报文交换
为了克服电路交换方式中不同类型的用户终端之间不能互通、 电路利用率低以及有呼损等方面的缺点,提出了存储-转发交换 方式。报文交换方式就是存储-转发方式中较早的一种。
2.报文交换
1.什么是报文交换 报文是通信站点一次性发送的数据块,数据块长度不固定。报 文交换的基本思想是「存储-转发」,即当用户的报文到达交换 机时,先将报文存储在交换机的存储器中,当所需要的输出电路 有空闲时,再将该报文发向接收交换机或用户终端 报文交换过程与日常生活中信件的邮寄过程非常相似,不需要 通信前建立连接,需要通信时直接传输数据。
1.电路交换
由此可见电路交换属于预分配电路资源,即在一次接续中,电路 资源预先分配给一对用户固定使用,不管在这条电路上有无数 据传输,电路一直被占用着,直到双方通信完毕拆除电路连接为 止,因此电路利用率比较低。
1.电路交换
3.电路交换的优缺点 电路交换的特点是接续通信路径采用物理连接,在传输通路接续之后交换网的控制电路就与信 息的传递无关,这时通信双方终端之间就好像建立了一条专线一样,用户的数据可进行「透明」 的传输 (1)电路交换的优点 ①信息的传输时延小,且对一次接续而言,传输时延固定不变 ②信息在通路中「透明」传输。电路接通后,信息的编码方法和信息格式由通信双方协调,不受 网络的限制 ③信息传输效率高。交换机对用户的数据信息不存储、分析和处理。所以,交换机在处理方面 的开销比较小,传输用户数据信息时不必附加许多控制信息。因而传输效率较高,且数据不会丢 失,并保持原来的序列。
2.报文交换
在报文交换中,由于报文是经过存储的,因此通信就不是交互式 或实时的。不过,对不同类型的信息流可以设置不同的优先等 级,优先级高的报文可以提前处理输出。采用优先等级方式也 可以在一定程度上支持交互式通信,在通信高峰时,也可以把优 先级低的报文送入外存储器排队,以减少由于繁忙而引起的阻 塞。
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1. 通话前先拨号建立连接。 2. 通话过程中，通信双方一直占用所建立的连接。 3. 通话结束后，挂机释放连接。
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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。
A(
B
( C(
(
(D ( (
(
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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的分段连接所组成 的通信电路。
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，直至送到信宿节点为止。
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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
• 中继节点转发数据的技术就是数据交换技术。
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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
PSTN
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PSTN的层次结构
• 公用交换电话网 PSTN (Public Switched Tel .Net) 分为三 级：
• 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。
• 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。
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电路交换的三个阶段
• 呼叫建立 信息传送 连接释放
Source
Signal Signal
Go Ahead
Destination
• 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。
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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。
• 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。
2
A
1
3
6
B
4
5
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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：
• 中继节点转发数据的过程被称为数据交换。 •通信子网
•中继节点
•通信链路
4
网络中的交换设备
• 中继节点
通常为交
换设备，
1
具有多个
2
3
端口，分
别连接不
同的传输
N
线路。
Control
Connection of inputs to outputs
1 2 3
N
5
数据交换技术
1 3
2 4
• 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。
• 数据报 • 虚电路
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数Hale Waihona Puke 交换技术1. 数据交换技术概述 2. 电路交换 3. 存储转发交换 4. 虚电路交换与数据报交换
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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
– 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。
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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；
• 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。
Signal
Message
Release
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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
• 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。
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报文和报文分组的结构
报文： 报文号 目的地址 源地址
数据
校验
报文分组： 报文号 报文分组号 目的地址 源地址 报文分组数据 校验
• 公用数据网采用的是分组交换技术。
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报文交换的优点
• 国际网、长途网 和本地网。
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本地电话网的网络结构
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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)
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。
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数据交换技术
1. 数据交换技术概述 2. 电路交换 3. 存储转发交换 4. 虚电路交换与数据报交换
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存储转发交换
• 存储转发交换(Store and Forward Switching ) 利用传输链路中继节点的存储器来转发数据。
郑州大学软件学院
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主要内容
• 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
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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)。
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交换机
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H1
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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。