计算机网络与通信第三周1

报文交换
• 报文交换是指以报文为单位进行存储与 转发的交换方式。
报文交换原理与过程
• 报文交换主要用于数据通信中。 • 在报文交换网中，网络节点通常为一台 专用计算机。节点负责从数据终端完整 地接收一个报文之后，报文暂存于节点 的存储设备内，等输出线路空闲时，再 根据报文中所附的目的地址转发到下一 个合适的节点，如此往复，直到报文到 达目标数据终端。
数据传输的基本质量指标
• 数据传输速率：通常是指发送端和接收 端之间单位时间内传输数据的平均比特 数，其单位为每秒位（bps），或每秒千 位（Kbps），或每秒兆位（Mbps），其 关系为1Kbps=103bps，1Mbps=106bps。 数据传输速率反映了终端设备之间的信 息传输能力，它是一段时间的平均值。
基带和宽带
• 带传输——信号未经频率变换直接在信道上进 行传输。上述信号的频谱特性就是基带信号的 频谱特性。它的能量集中在第一个零点以内， 包含有直流分量。 • 宽带传输——对信号进行频率变换后才送上信 道进行传输。其目的，一是为充分利用信道。 二是使数据信号能在模拟信道上进行传输。信 号经频率变换后，其带宽将不再是第一个零点 以内（0~c）的低频频带，而被移致电某个频 带（c1~c2）上。
数据传输通信方式
• 单工通信：两通信终端间只能由一方将数据传 输给另一方，即一方仅可为发送端，另一方仅 能为接收端。 • 半双工通信：两通信终端可以互传信息，即都 可以发送或接收数据。但在同一时间，两通信 终端间只能由一方将数据传输给另一方。即任 一方都不能在同一时间既发送又接收，只能在 同一时间一方发送另一方接收。 • 全双工通信：两通信终端可以在两个方向上同 时进行数据的收发传输。即在同一时间，两通 信终端可以同时发送或接收数据。
信号同步
• 除了距离很近的情况外，通常数据bit是 首尾相连地在信道上串行传输的。故宿 端必需能区他出，在时间轴上哪两点之 间为一个bit。这是bit同步的问题。此外， 还要知道哪些bit构成一个字符，这是字 符同步问题。 • 同步技术有两种：异步法和同步法。
异步法
• 异步法——将一个字符用起始bit和停止 bit包裹起来，使接收方能辩认出哪些bit 构成一个字符。再根据该字符所含bit数， 在起始bit和停止bit之间区每个bit。这种 技术不要求收发双方的定时时钟具有同 步关系，所以叫做异步法。
数据传输的基本质量指标
• 误码率是衡量数据传输质量的一个重要性能指 标。由于数据代码都由离散的二进制数信号序 列来表示，因此在传输过程中不论它经历了何 种变换、产生了什么样的失真，只要信号到达 接收端后，接收端能正确地恢复还原出数据源 发出的原始二进制数字信号序列，就达到了数 据传输的目的。 • 误码率=（接收方出现差错的比特数（位数）/ 总的传输比特数（位数））×100%
2.3交换技术
• 交换是指为传递数据信号而把一些功能单元、 传输道路或电路互连起来的处理过程。 • 常用的三种交换技术：电路交换、报文交换和 分组交换（又称为包交换）。 • 不同的业务（如话音、数据、图像等）由于对 传输特性（如传输速率、误码率、时延、时延 抖动等）的要求各不相同，因此必须采用不同 的交换技术以保证获得所需的传输特性。
• 电路连通后提供给用户的是“透明通 路”，即交换网对用户（站）信息的编 码方法、信息格式以及传输控制程序等 不加限制，但是对用户终端（站）而言， 互相通信的站必须是同类型的，否则不 能直接通信。即站与站双方的收发速度、 编码方法、信息格式、传输控制等一致 才能完成通信。
电路交换的特点3、4：
（3）信号和数据的传输时延短且时延固定 不变，适用于实时大批量连续的数据和 信号传输。 （4）线路（信道）利用率低。由于电路建 立以后，信道是专用的（被两站独占）， 即使是两站传输的间歇也不例外，再加 上通信建立、拆除时间和呼损，其利用 效率较低。
面向连接和无连接
• 面向连接的传输——在正式传送数据信号前， 在信源和信宿之间建立一条传输通路传送，直 至传输结束。该通路可以在每次传输过程中建 立和拆除。也可以是永久性的。电话系统是典 型的面向连接的传输系统。 • 无连接传输——在信源和信宿之间不建立固定 的传输通路。组成一个文电（message）的各 个传输单元（Block、Frame、Packet…）可能 沿着不同的路线送到宿端。故它们都带有地址 信息，且它们到达宿端的次序右能与它们离开 源端的次序不同。
报文交换的特点
• （5）数据传输的可靠性高，每个节点在存储 转发中，都进行差错控制，即检错、纠错。 • （6）其缺点为：由于采用了对完整报文的存 储/转发，节点存储/转发的时延较大，不适用 于交互式通信，如最常见的电话通信。由于每 个节点都要把报文完整地接收、存储、检错、 纠错、转发，产生了节点延迟，并且报文交换 对报文长度没有限制，报文可以很长，这样就 有可能使报文长时间占用某两节点之间的链路， 不利于实时交互通信。
电路交换的特点1：
呼叫建立时间长且存在呼损。
• 呼叫建立时间：在电路建立阶段，在网站间建 立一条专用通路需要花费一段时间，这段时间 叫呼叫建立时间。 • 呼损：在电路建立过程中由于交换网繁忙等原 因而使建立失败，对于交换网则要拆除已建立 的部分电路，用户则需要挂断重拨，这就称为 呼损。
电路交换的特点2：
电路交换
• 电路交换：为一对需要进行通信的装置 （站）之间提供一条临时的专用物理通 道（传输通道），并保持到连接释放为 止。 • 这条通道是由节点内部电路对节点间传 输路径经过适当选择、连接而完成的， 是一条由多个节点和多条节点间传输路 径组成的链路。
电路交换过程
(1）电路建立阶段：通过源站请求完成交换网中 对应的所需逐个节点的接续（连接）过程，以 建立起一条由源站到目的站的传输通道。 (2）信号（数据）传输阶段：源站和目的（宿） 站沿已建立的传输通道，进行数据或信号传输， 这种传输通常为双工传输。 (3）电路拆除阶段：在完成数据或信号的传输后， 由源站或目标站提出终止通信，各节点相应拆 除该电路的对应连接，释放由该电路占用的节 点和信道资源。
报文交换的特点
（1）源站和目标站在通信时不需建立一条专用 通路。 （2）与电路交换相比，报文交换没有建立线路 和拆除线路所需的等待和延时。 （3）线路利用率高，与电路交换相比，线路的 利用率大大提高了。由于节点间可根据链路情 况选择不同的速度传输，能高效传输数据。 （4）要求节点具备足够的报文数据存储能力， 一般节点由微型计算机或小型计算机实现。
报文交换过程
• 在报文交换中，每一个报文由传输的数据和报 头组成，报头中包含源地址和目标地点。 • 节点根据报头中的目标地点为报文进行路径选 择。 • 节点还对收发的报文进行相应的处理，如差错 检查和纠错、调节输入/输出速度进行数据速率 转换、进行流量控制，甚至可以进行编码方式 的转换等。 • 报文交换是在两个节点间的一段链路上逐段传 输，不需要在两个主机（数据终端）间建立多 个节点组成的电路通道。
分组交换
• 分组交换即所谓的包交换正是针对报文 交换的缺点而提出的一种改进方式。 • 分组交换也属于“存储/转发”交换方式， 但它不像报文交换那样以报文为单位进 行交换、传输，而是以更短的、标准的 “报文分组”为单位进行交换传输。
分组交换原理与过程
• 分组是一组包含数据和呼叫控制信号（例如地 址）的二进制数，把它作为一个整体加以转接， 这些数据、呼叫控制信号以及可能附加的差错 控制信息是按规定的格式排列的。 • 分组交换的过程：。假如某源站有一份比较长 的报文要发给目标站。则它首先将报文按规定 长度划分成若干分组，每个分组附加上地址及 纠错等其它信息，然后将这些分组顺序发送到 交换网的节点，交换网可采用两种方式：数据 报传输分组交换或虚电路传输分组交换进行交 换。
数据传输
• 数据传输就是将数据代码从一端（称之为信源 或数据源）传送至另一端（称之为信宿或数据 宿）。可以是在数据设备内进行近距离数据传 输（1米或数米之内），也可以是在通信网和 计算机网络中的远程数据传输。 • 通常，我们在近距离数据传输过程中采用并行 传输技术，在远程数据传输中采用串行传输技 术。
同步法
• 同步法——接收方要把自己的时钟源用 相位锁定等方法调整到和发方按照统一 的定时信号来发送和接收信号位。这样 就完成了位用步。在发送数据字符前， 发方要先发送若干个填充字符（如SYN、 Flag……）。收方在建立了位同位同步 后，按位搜索这些填充字符，连续搜索 到两个填充字符就算建立了字符同步