交换技术
交换技术原理
交换技术原理交换技术原理是一种用于数据传输和通信的基本技术，它在现代通信系统和计算机网络中起着至关重要的作用。
通过交换技术，数据能够在不同的设备之间进行传输，实现信息的互联互通。
本文将详细介绍交换技术的原理、类型和应用，帮助读者深入了解这一关键技术。
一、交换技术的原理1. 交换技术概述交换技术是指在计算机网络和通信系统中，通过交换设备（例如交换机、路由器）实现数据的转发和传输的技术。
交换技术的基本原理是通过相关的算法和协议，将数据包从发送端传输到接收端，确保数据的准确、高效地传输和交换。
2. 数据交换的基本过程数据交换的基本过程包括路由选择、数据传输和数据交换。
路由选择确定了数据包的传输路径，通过网络中的路由器进行路由选择，以确保数据包能够按照预定的路径传输。
数据包根据路由选择的结果被传输到目的地，实现数据的实时、快速传输。
数据包在到达目的地后进行交换，确保数据包能够正确地被接收端所识别和处理。
3. 交换技术的关键技术和算法交换技术涉及了多种关键技术和算法，其中包括最短路径算法、拥塞控制算法、路由选择算法等。
这些算法和技术的运用，能够有效地提高数据传输的效率和可靠性，保障网络通信的顺畅和稳定。
二、交换技术的类型1. 电路交换电路交换是一种面向连接的交换技术，它在建立通信连接时，需要占用一定的通信资源（例如带宽、传输线路等），并且在通信连接上保持一定的状态。
电路交换在传统电话网络中得到广泛应用，但其缺点是通信资源的浪费和连接建立的时间较长。
2. 报文交换报文交换是一种通过传输整个数据报文的方式进行交换的技术。
在报文交换中，整个数据报文被作为一个整体进行传输，接收端接收完整的报文后再进行处理。
报文交换更适用于数据通信，例如在计算机网络中被广泛应用。
3. 分组交换分组交换是一种将数据分割成多个较小的数据包（分组），并在网络中进行独立传输和交换的技术。
分组交换能够更灵活地利用通信资源，提高了通信的灵活性和效率，因此在现代计算机网络中得到了广泛的应用。
路由和交换技术
路由和交换技术路由（Routing）和交换（Switching）技术是计算机网络中最基础和重要的技术之一，它们对于网络的性能和效率有着至关重要的影响。
本文将对路由和交换技术的基本概念、分类以及应用进行简单介绍。
一、路由技术路由技术是指在网络中选择最佳路径将数据包从源节点传输到目的节点的方法。
在互联网中，路由器是实现路由技术的核心设备。
路由器通过学习路由表和协议来决定最佳路径，并将数据包转发到下一个节点。
路由器的主要功能是转发数据包，保证网络中各个节点之间的通信。
路由技术可以分为静态路由和动态路由。
静态路由是由网络管理员手动配置的路由，其优点是稳定可靠，但需要耗费大量的时间和精力来配置。
动态路由是由路由器自动学习和更新的路由，其优点是配置简单，而且能够根据网络拓扑的变化自动调整路由。
二、交换技术交换技术是指在网络中将数据包从一个节点传输到另一个节点的方法。
交换技术有两种主要的实现方式：电路交换和分组交换。
电路交换是在建立连接之后，一直占用网络资源进行传输，直到连接中断。
电路交换的优点是传输效率高，但缺点是连接一旦建立，不能被其他节点使用，造成资源浪费。
分组交换是将数据包拆分成一定大小的数据块，每个数据块都带有目的地址和源地址信息，然后以不同的路径传输到目的节点。
分组交换的优点是能够充分利用网络资源，但缺点是传输延迟较大。
交换技术可以分为三种：电路交换、分组交换和消息交换。
电路交换是在建立连接后一直占用网络资源进行传输；分组交换是将数据包拆分成一定大小的数据块，每个数据块都带有目的地址和源地址信息，然后以不同的路径传输到目的节点；消息交换是将数据分成一些短小的包（消息），每个包都独立传输，不需要建立连接。
消息交换的优点是传输延迟小，但缺点是传输效率低。
三、路由和交换技术的应用路由和交换技术在计算机网络中应用广泛，例如在互联网、局域网、广域网等网络中都有广泛的应用。
在互联网中，路由器和交换机是网络中最重要的设备之一，它们保证了数据的快速传输和网络的稳定性。
交换技术发展趋势
交换技术发展趋势引言在信息技术快速发展的时代，交换技术作为通信领域的核心技术，也在不断进步和演变。
本文将从网络交换技术的发展历程、当前的技术趋势以及未来的发展方向等方面进行探讨，希望能够对读者对交换技术的了解和认识有所帮助。
交换技术的发展历程早期的交换技术早期的交换技术主要是电路交换，在电话通信中得到广泛应用。
电路交换的原理是在通信建立之前，通过物理电路将通信双方进行连接，使其能够直接相互传递信息。
然而，电路交换存在资源浪费、通信效率低等问题，无法满足日益增长的通信需求。
随着计算机网络的普及和互联网的发展，交换技术也逐渐演进为分组交换。
分组交换通过将信息数据按照一定的字节大小进行分组，每个数据包都附带目的地址等信息，通过网络传输到目的地后再进行拆包，将数据重新组装。
这种方式更加灵活、高效，可以适应不同应用的需求。
分组交换的一个重要技术是以太网交换。
以太网交换使用MAC地址来唯一标识设备，通过交换机将数据包从源设备转发到目的设备，而不是广播到整个网络。
这样可以大大提高网络的带宽利用率和传输效率。
软件定义网络（SDN）软件定义网络（Software Defined Networking，SDN）是当前交换技术的热门趋势之一。
SDN将网络控制平面与数据转发平面进行解耦，通过集中式的控制器对网络进行灵活的管理和控制。
SDN可以根据应用需求实时调整网络规模、流量分配和策略等，提高网络的灵活性和可编程性。
数据中心网络随着云计算和大数据等技术的发展，数据中心网络成为了交换技术的重要应用场景。
数据中心网络需要满足低延迟、高带宽和高可靠性的要求。
为了提高数据中心网络的性能，研究者们提出了一系列创新技术，如数据中心网络拓扑优化、多路径路由算法、可编程数据平面等。
IPv6随着互联网的发展和IPv4地址资源枯竭的临近，IPv6作为下一代互联网协议得到了广泛的关注。
IPv6拥有更大的地址空间、更好的安全性和更强的可扩展性。
四种交换技术概述
四种交换技术从交换技术的发展历史看，数据交换经历了电路交换、报文交换、分组交换和异步传输模式等发展过程。
一、电路交换电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，交换机进行转接并为双方建立连接，独占一条物理线路进行通信，等一方挂机后，交换机就把双方的线路断开，为双方各自开始一次新的通话做好准备。
电路交换的动作，就是在通信时建立(即连接)电路，通信完毕时拆除(即断开)电路，至于在通信过程中双方传送信息的内容，与交换系统无关。
它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。
但同时也带来线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。
电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。
二、报文交换报文交换不要求在两个通信结点之间建立专用通路。
发送端把要发送的信息组织成一个数据包——报文，该报文中含有目标结点的地址，完整的报文在网络中逐点向前传送。
每一个结点接收整个报文，检查目标结点地址，然后根据网络中的交通情况在适当的时候转发到下一个结点。
经过多次的存储——转发，最后到达目标，因而这样的网络叫存储——转发网络。
—1—其中的交换结点要有足够大的存储空间（一般是磁盘），用以缓冲收到的长报文。
交换结点对各个方向上收到的报文排队，逐个找出下一个转发结点，然后再转发出去，这些都带来了排队等待延迟。
报文交换的优点是不建立专用链路，线路利用率较高，这是由通信中的等待时延换来的。
三、分组交换分组交换也称包交换，它是将用户传送的数据划分成多个更小的等长部分，每个部分叫做一个数据段。
在每个数据段的前面加上一些必要的控制信息组成的首部，就构成了一个分组。
首部用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。
进行分组交换的通信网称为分组交换网。
分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。
它兼有电路交换和报文交换的优点。
分组交换主要有两种方式：数据报方式和虚电路方式。
交换技术概述
消息
电信号
电信号
终端
传输媒介
终端
制作：邵黎
消息
16
第1章 交换技术概述
话音
数据
制作：邵黎
17
第1章 交换技术概述
当存在多个终端时，人们希望其中任 意两个终端之间都可以进行点对点通信。
以最基本的一种交换——电话交换为例， 为了让任意两个用户在需要时都可以进行 通话，在用户数很少时，可以采用个个相 连的方法。
制作：邵黎
21
第1章 交换技术概述
线对数=6
每个通信终端通过一 对专门的用户环线连 到交换机的线路接口
交换机
用户接口 用户环线
用户终端与交换机之 间的连接线路
交 需换要机时图负在1责两.3监用用测户户各之通个 间过交用 建换户 立机状 和互态 释连，组成通信不（性网足急1）：剧用上户升多；时连接管理复杂
制作：邵黎
26
第1章 交换技术概述
解决办法： 将电话网进行分区，并采用汇接制。 把电话网划分为若干个“汇接区”， 在汇接区内设置汇接局，下设若干个端局。 汇接局是端局的交换中心，在端局之 间接续中继呼叫，负责汇接本汇接区的本 地和长途业务。
制作：邵黎
27
第1章 交换技术概述
利用汇接交换机互连多个 端局交换机，疏导本交换 区各交换机之间的互通业 务。
1.3.1 光交换技术 1.3.2 软交换技术
制作：邵黎
11
第1章 交换技术概述
电话通信是利用声/电变换传输人类语 言的一种电信系统。从电话机输出的话音 信号是与声音一致的电信号，其频率和幅 度与声音频率和声压基本成线性关系，随 时间作连续变化。国际上确定300～ 3400Hz这个频段作为标准的传送电话的 通信频带，该频带可保证电话通信有足够 良好的清晰度，硬件上也容易实现。
交换技术课件
分组交换技术的应用场景
互联网接入
分组交换技术广泛应 用于互联网接入，提 供高速、可靠的上网
服务。
局域网互连
通过分组交换网实现 不同局域网之间的互 连互通，促进信息共
享和业务协同。
移动通信
分组交换技术用于移 动通信网络中，支持 数据业务的传输和控
制。
专网建设
利用分组交换技术构 建专用网络，满足政 府、企业等不同行业
开放性
软交换技术采用开放式体 系架构，可以与其他网络 设备和系统进行互操作和 集成。
软交换技术的应用场景
移动通信网络
固定电话网络
软交换技术可以用于构建移动通信网络的 核心网络部分，支持移动用户之间的通信 和移动用户与固定用户之间的通信。
软交换技术可以用于构建固定电话网络的 核心网络部分，支持固定用户之间的通信 和固定用户与移动用户之间的通信。
的特殊需求。
分组交换技术的发展趋势
高效性能
随着通信技术的发展，分组交换技术 将不断提升传输速率和处理能力，以
满足更高的通信需求。
安全保障
加强分组交换网络安全保障机制的研 究和应用，提高网络的安全性和可靠
性。
融合发展
分组交换技术将与电路交换、卫星通 信等技术相互融合，形成更加灵活和 多样化的通信解决方案。
稳定性。
数据通信和多媒体通信场景
02
分组交换技术更为合适，因为它可以更好地处理大量数据和多
媒体内容。
需要高度可编程和可定制的场景
03
软交换技术是最佳选择，因为它可以通过软件实现高度灵活的
通信控制和管理。
06
交换技术的应用与发展趋势
ห้องสมุดไป่ตู้ 当前应用中的交换技术
路由和交换技术
路由和交换技术路由和交换技术是网络通信中至关重要的两个概念。
路由技术是指一种从源网络地址到目的网络地址的转发过程，而交换技术则是一种在网络中传输数据的方式。
两者结合起来，可以实现高效的网络通信。
在网络中，路由技术的主要作用是确定数据包的最佳路径。
这个路径是通过路由器之间的交互来确定的。
路由器是一种专门用于转发数据包的设备，它可以根据目的地址来选择合适的路径。
路由器之间的交互是通过路由协议来实现的，常见的路由协议有RIP、OSPF、BGP等。
这些协议可以根据不同的网络拓扑结构和需求来选择最佳路径。
交换技术则是一种在网络中传输数据的方式。
交换技术可以分为电路交换和分组交换两种。
电路交换是指在通信开始前，建立一条专用的物理路径，数据沿着这条路径传输，传输结束后撤销这条路径。
电路交换的优点是传输速度快，但是缺点是容易出现拥塞。
分组交换则是将数据划分为一些较小的数据包，每个数据包独立传输，传输完成后再组合成完整的数据。
分组交换的优点是灵活性强，可以更好地适应网络环境的变化。
除了路由和交换技术，网络中还有一些其他的技术和协议。
其中比较重要的是TCP/IP协议。
TCP/IP协议是互联网的基础协议，它包括IP协议和TCP协议。
IP协议负责网络层的传输，而TCP协议负责传输控制。
TCP/IP协议可以实现可靠的数据传输，以及网络包的路由选择。
总的来说，路由和交换技术是网络通信中不可或缺的两个概念。
通过这些技术和协议的结合，可以实现高效的网络通信和数据传输。
在未来，随着网络的不断发展和变化，这些技术和协议也会不断地更新和改进，以适应不同的网络需求和环境。
03 交换技术
Routing Table
Destination Subnet 6.0.0.0 2.0.0.0 1.0.0.0 1.5.0.0 Switch Interface port 3 Port 2 Port 4 Port 6
2.1.1.1
D S S R T C
Data
Port4
Port2 Packet Header IP Address: 2.1.1.1
Switching Table
目的地 0002.ABCD.EF12 Output Interface MAC Address port 10 port 5 port 1 port 1 port 6 port 6
Frame Packet
port1 IP Address: 192.168.10.1
port6
2、延时
交换机延时是指从交换机接收到数据包到开始向目的 端口复制数据包之间的时间间隔。有许多因素会影响 延时大小，比如转发技术等等。采用直通转发技术的 交换机有固定的延时。因为直通式交换机不管数据包 的整体大小，而只根据目的地址来决定转发方向。所 以，它的延时是固定的，取决于交换机解读数据包前 6个字节中目的地址的解读速率。采用存储转发技术 的交换机由于必须要接收完了完整的数据包才开始转 发数据包，所以它的延时与数据包大小有关。数据包 大，则延时大；数据包小，则延时小。
• VLAN可以是有混合的网络类型设备组成，比如：10M以太网、 100 M以太网、令牌网、FDDI、CDDI等等，可以是工作站、 服务器、集线器、网络上行主干等等。 • 通过对用户、MAC地址、交换机端口号、VLAN号等管理对象 的综合管理，来满足整个网络的VLAN划分、监视等功能，以 及其他扩展管理功能。现在比较通用的VLAN的划分方法是基 于MAC地址。但也有一些厂商的交换机提供更多的VLAN划分 方法：MAC地址、协议地址、交换机端口、网络应用类型和 用户权限等等。 • 用户在选择交换机的同时，应当仔细考察选购的交换机的 VLAN功能，根据自己企业的实际需要，选择满足要求而且管 理方便的交换机。同时，应当特别注意现在不同厂商的交换 机的VLAN之间大多数是不兼容的。
《交换技术》课程教学大纲
《交换技术》课程教学大纲课程代码：ABJD0628课程中文名称:交换技术课程英文名称：TeIeCOmInterchangeTechnique课程性质：选修课程学分数：2.5学分课程学时数：40学时(32+8)授课对象：电子信息工程本课程的前导课程：信号与系统、通信原理一、课程简介随着通信网现代化进程的加快，新技术、新设备和新的标准不断出现，交换系统从单一的链路接续变为集信息交换、信息处理和信息数据可为一体的大型复杂系统。
自80年代以来，各类交换设备层出不穷，如程控数字电路交换设备、存储转发的报文交换和分组交换设备、为适应宽带业务需求的帧中继和异步转移模式的交换设备、适应基于TCP/IP的网络的路由交换设备及处于初级阶段的光交换设备等。
因此，学习和掌握各类交换技术已经成为相应专业在校学生的迫切需要。
本课程的学习要求学生建立各类交换系统的基本概念和工作原理，熟练掌握交换的定义、各类交换技术的特点及其发展过程、交换网络设计的基础理论和实现方法、数字程控交换系统的工作原理和各类接口电路的租用、交换系统的存储程序控制、呼叫处理过程、交换的软件系统和数据库、信令的基础知识和NO.7信令系统、ATM交换技术的基础知识、ATM交换的呼叫控制所涉及的协议过程和实现的机理、IP交换技术的工作原理及实现技术以及光交换元件、光交换技术及发展前景。
通过该课程的学习，使学生对现代交换技术有一个较全面系统的认识，对交换技术的发展有所了解，为参加实际工作打下理论基础。
二、教学基本内容和要求(-)绪论教学内容：交换技术基本概念；交换技术分类；交换技术发展概况。
教学要求：理解电信网络和计算机网络使用的交换技术；了解交换技术发展概况。
重点：交换技术分类和交换技术的发展。
难点：步进制和纵横制交换机工作原理。
(二)电路交换教学内容：电路交换核心；电路交换接口；电路交换机的软件控制系统。
教学要求：了解交换网络的功能和工作原理；掌握电路交换软件组成和特点，呼叫处理程序和程序的执行管理的工作原理。
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。
交 换 技 术
如图5-6所示，假定我们需要从S向R1和R2发送分组。在单播中，每个分组将分别 向R1和R2分别发送。在组播中，S只发送每个分组一次，如果需要，则在中间 节点进行分组复制，每条链路中最多只出现一次相同的分组。而在广播中， 每个节点将把收到的分组从所有接口中（除了收到分组的接口）发送出去。
返回
计算机网络
就VoIP而论，为了能够进行QoS，内容智能需要包括区分呼叫目的， 例如本地或长途。内容智能是一种强大的特性。然而，交换机使用内容 智能的主要目的是QoS和安全，而不是为了执行基本的数据包转发。请 看表5-1，图5-5所示。
表5-1 OSI参考模型的层次及其各自的PDU （Protocol Data Unit，协议数据单元）
从广义上讲，任何数据的转发都可以叫做交换。但是，传统的、 狭义的第2层交换技术，仅包括数据链路层的转发。
1.1 第2层交换
第2层交换技术可以识别数据帧中的MAC地址信息，根据 MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自 己内部的一个MAC地址表中。
老式的第二层交换机中全部的网络设备都必须属于相同的子网，并 且为地址解析目的而交换广播数据包。对于被分组为共同广播数据包的 网络设备，它们组成单个广播域。第二层交换机在整个广播域中扩散未 知的单播、多播和广播的通信流量。基于上述原因，广播域内的全部网 络设备需要处理所有的扩散通信流量。伴随着广播域规模的增长，由于 需要执行任务来处理很多不必要的通信流量，所以广播域内的网络设备 就不堪重负。这种告诫也阻止网络拓扑的增长。
第3层交换技术到今天已经相当成熟，同时，3层交换机也从来没有停止过发展。 第3层交换技术及3层交换设备的发展，必将在更深层次上推动整个社会的信 息化变革，并在整个网络中获得越来越重要的地位。
三种交换技术
1．电路交换技术网络交换技术共经历了四个发展阶段，电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术和ATM技术。
公众电话网（PSTN网）和移动网（包括GSM网和CDMA网）采用的都是电路交换技术，它的基本特点是采用面向连接的方式，在双方进行通信之前，需要为通信双方分配一条具有固定带宽的通信电路，通信双方在通信过程中将一直占用所分配的资源，直到通信结束，并且在电路的建立和释放过程中都需要利用相关的信令协议。
这种方式的优点是在通信过程中可以保证为用户提供足够的带宽，并且实时性强，时延小，交换设备成本较低，但同时带来的缺点是网络的带宽利用率不高，一旦电路被建立不管通信双方是否处于通话状态，分配的电路都一直被占用。
2．报文交换技术报文交换技术和分组交换技术类似，也是采用存储转发机制，但报文交换是以报文作为传送单元，由于报文长度差异很大，长报文可能导致很大的时延，并且对每个节点来说缓冲区的分配也比较困难，为了满足各种长度报文的需要并且达到高效的目的，节点需要分配不同大小的缓冲区，否则就有可能造成数据传送的失败。
在实际应用中报文交换主要用于传输报文较短、实时性要求较低的通信业务，如公用电报网。
报文交换比分组交换出现的要早一些，分组交换是在报文交换的基础上，将报文分割成分组进行传输，在传输时延和传输效率上进行了平衡，从而得到广泛的应用。
3．分组交换技术电路交换技术主要适用于传送话音相关的业务，这种网络交换方式对于数据业务而言，有着很大的局限性。
首先数据通信具有很强的突发性，峰值比特率和平均比特率相差较大，如果采用电路交换技术，若按峰值比特率分配电路带宽则会造成资源的极大浪费，如果按照平均比特率分配带宽，则会造成数据的大量丢失。
其次是和语音业务比较起来，数据业务对时延没有严格的要求，但需要进行无差错的传输，而语音信号可以有一定程度的失真但实时性一定要高。
分组交换技术就是针对数据通信业务的特点而提出的一种交换方式，它的基本特点是面向无连接而采用存储转发的方式，将需要传送的数据按照一定的长度分割成许多小段数据，并在数据之前增加相应的用于对数据进行选路和校验等功能的头部字段，作为数据传送的基本单元即分组。
第2专题交换技术2
实现技术复杂。
交换机要对各种类型的 分组进行分析处理，要 求交换机具有较强的处 理功能。
第二专题 交换技术
25
交换技术对比
电路交换 接续时间 传输时延 传输质量 数据可靠性 实时业务 电路利用率 交换机费用 信号传输透明性 异种终端互联性 对过载的反应 较长 短，抖动小 10-7 一般 适用 低 较低 有 不可 拒绝呼叫接续
第二专题 交换技术
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异步传输模式
Asynchronous Transfer Mode ATM是一种以固定信元长度为单位、采用异步统计 时分复用方式、面向连接的快速分组交换的信息 转移（包括复用、传输与交换）模式。
第二专题 交换技术
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下一代网络
Next Generation Network 目标：
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帧中继
Frame Relay
在OSI参考模型第二层上使用简化的方式传送和交 换数据单元的一种方式。
采用动态分配传输带宽和可变长的帧的技术； 适用于处理突发性信息和可变长度帧的信息； 局域网互联的最佳选择。
第二专题 交换技术
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FR协议参考模型
第二专题 交换技术
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使用FR通信
节点交换机在收到帧的目的地址后立即转发，不必等到收 完整个帧，数据帧发生后不须保存； 如果有错误，立即终止传送，同时通知下一节点终止传 输，并将帧丢弃； 此时中间节点只转发而不确认，确认只在端到端完成。
课程作业
主题：异步传送模式ATM协议分析
ATM 是 20 世 纪 通 信 技 术 发 展 的 重 要 代 表 ， 是 ITU-T确定用作宽带综合业务数字网的复用、 传输和交换的模式，尽管ATM的发展和应用因 受到Internet为代表的IP技术的冲击不尽如人 意，但其基本概念对现在和未来通信技术的发 展具有不可忽略的影响力； 请你对ATM进行综述介绍，包括基本技术、基 本原理、网络构成等。
交换技术的种类及优缺点
交换技术的种类及优缺点交换技术有三种，分别是：电路交换、报文交换、分组交换。
它们的优缺点：一．电路交换的优缺点：电路交换方式的优点是数据传输可靠、迅速，数据不会丢失，且保持原来的序列。
缺点是在某些情况下，电路空闲时的信道容量被浪费；另外，如数据传输阶段的持续时间不长，电路建立和拆除所用的时间就得不偿失。
因此，它适用于远程批处理信息传输或系统间实时性要求高的大量数据传输的情况。
这种通信方式的计费方法一般按照预订的带宽、距离和时间来计算。
二．报文交换的优缺点：报文交换的优点有如下几个方面：线路利用率高，信道可为多个报文共享；不需要同时启动发送器和接收器来传输数据，网络可暂存；通信量大时仍可接收报文，但传输延迟会增加；一份报文可发往多个目的地；交换网络可对报文进行速度和代码等的转换；能够实现报文的差错控制和纠错处理等功能。
报文交换方式的缺点：中间节点必须具备很大的存储空间；由于“存储－转发”和排队，增加了数据传输的延迟；报文长度未作规定，报文只能暂存在磁盘上，磁盘读取占用了额外的时间；任何报文都必须排队等待：不同长度的报文要求不同长度的处理和传输时间，即使非常短小的报文（例如，交互式通信中的会话信息）；当信道误码率高时，频繁重发，报文交换难以支持实时通信和交互式通信的要求。
三．分组交换的优缺点：“分组交换”（Packet Switching）与“报文交换”技术类似，但规定了交换机处理和传输的数据长度（称之为分组），不同用户的数据分组可以交织地在网络中的物理链路上传输。
是目前应用最广的交换技术，它结合了线路交换和报文交换两者的优点，使其性能达到最优。
报文交换的缺点是由报文太长引起的，因此分组交换的思想是限制发送和转发的信息长度，将一个大报文分割成一定长度的信息单位，称为分组，并以分组为单位存储转发，在接收端再将各分组重新组装成一个完整的报文。
分组交换试图兼有报文交换和线路交换的优点，而使两者的缺点最少。
现代交换技术
现代交换技术现代交换技术现代交换技术是信息通信技术的一种重要方面，涉及到对信号的传输、路由、交换、控制和管理等多个方面。
随着社会发展和科技进步，交换技术也在不断的发展和改进。
本文将会围绕交换技术的基本原理以及相关技术进行系统地阐述。
1. 交换技术的基本原理交换技术的基本原理是将来自多个源点的信息经过网络中的交换节点进行路由和转发，最终到达目标节点。
其工作过程可以分为两个阶段：路由和交换。
路由的过程包括选择最佳的路径以及建立路径，而交换的过程则是在路由确定的路径上，将信息从一个节点传输到另一个节点的过程。
为了实现这两个过程，交换技术需要解决两个问题：传输介质和交换方式。
传输介质是信息在网络中传输的物理媒介，常见的传输介质包括双绞线、光纤、无线电波等。
交换方式则是不同节点之间实现数据交换的方式，其主要分为电路交换、报文交换和分组交换三种。
在电路交换中，被通信设备建立了一条物理电路，数据则在这条电路上交换。
这种交换方式传输速度快，但效率低，因为在电路占用的期间，其他通信设备无法使用电路。
在报文交换中，每个信息将被完整地发送到目标节点，这种方法效率较低，因为通信的首尾还需要各自发送一个控制字符才能完成，因此这种方法适用于数据量比较少和对可靠性要求较高的应用场景。
而在分组交换中，数据被分割成多个分组，每个分组带有目标节点的地址信息并通过网络传输。
在传输到目标节点之后，分组再进行重组，成为完整的数据。
分组交换的优势在于能够同时在一个链路上传输多个分组，由于任何时刻仅有一个节点访问链路，因此该方法利用率高，而且节点可以灵活地选择链路传输数据，也可以在传递过程中根据信息的实际情况选择不同类型链路。
2. 现代交换技术的类型2.1 电话交换网电话交换网是交换技术的一个重要分支，经过多年技术的发展，已经成为一个综合性的通信系统。
电话交换网采用电路交换的方式，将电话设备之间的通信线路连结成一个网络，实现了电话信息的互通。
交换技术
第1章交换技术主要内容:1、线路交换2、分组交换3、帧中继交换4、信元交换一、线路交换1、线路交换进行通信:是指在两个站之间有一个实际的物理连接，这种连接是结点之间线路的连接序列。
2、线路通信三种状态:线路建立、数据传送、线路拆除3、线路交换缺点:典型的用户/主机数据连接状态，在大部分的时间内线路是空闲的，因而用线路交换方法实现数据连接效率低下;为连接提供的数据速率是固定的，因而连接起来的两个设备必须用相同的数据率发送和接收数据，这就限制了网络上各种主机以及终端的互连通信。
二、分组交换技术1、分组交换的优点:线路利用率提高;分组交换网可以进行数据率的转换;在线路交换网络中，若通信量较大可能造成呼叫堵塞的情况，即网络拒绝接收更多的连接要求直到网络负载减轻为止;优先权的使用。
2、分组交换和报文交换主要差别:在分组交换网络中，要限制所传输的数据单位的长度。
报文交换系统却适应于更大的报文。
3、虚电路的技术特点:在数据传送以前建立站与站之间的一条路径。
4、数据报的优点:避免了呼叫建立状态，如果发送少量的报文，数据报是较快的;由于其较原始，因而较灵活;数据报传递特别可靠。
5、几点说明:路线交换基本上是一种透明服务，一旦连接建立起来，提供给站点的是固定的数据率，无论是模拟或者是数字数据，都可以通过这个连接从源传输到目的。
而分组交换中，必须把模拟数据转换成数字数据才能传输。
6、外部和内部的操作外部虚电路，内部虚电路。
当用户请求虚电路时，通过网络建立一条专用的路由，所有的分组都用这个路由。
外部虚电路，内部数据报。
网络分别处理每个分组。
于是从同一外部虚电路送来的分组可以用不同的路由。
在目的结点，如有需要可以先缓冲分组，并把它们按顺序传送给目的站点。
外部数据报，内部数据报。
从用户和网络角度看，每个分组都是被单独处理的。
外部数据报，内部虚电路。
外部的用户没有用连接，它只是往网络发送分组。
而网络为站之间建立传输分组用的逻辑连接，而且可以把连接另外维持一个扩展的时间以便满足预期的未来需求。
计算机网络中的交换技术
计算机网络中的交换技术随着计算机技术的飞速发展，计算机网络已经成为人们重要的通信工具之一。
计算机网络中的交换技术是网络通信中非常重要的一环，它实现了信息的高效、快速、安全的传递。
在这篇文章中，我们将深入探讨计算机网络中的交换技术。
什么是交换技术？交换技术是计算机网络中实现信息传递的方式之一。
在计算机网络中，交换技术可以理解为将信息从一个接口传递到另一个接口的过程。
交换技术可以分为电路交换、报文交换和分组交换三种方式。
电路交换电路交换是一种以物理电路为基础的技术。
在电路交换中，两个通信点之间建立一个物理电路，这个电路连接需要一直打开，直到双方通信结束为止。
电路交换通常用于实现长时间的数据传输和语音通信。
但是电路交换的缺点是占用通信资源时间长，通信质量容易受到电路质量的影响，且通信量大时会造成资源浪费。
报文交换报文交换是指将通信数据分成固定长度的报文，通过网络发送到接收端。
在报文交换中，报文之间没有关联，并且每个报文都必须独立传输。
这种方式主要用于较短的通信和文件传输。
但是在大容量数据传输时，效率低下。
分组交换分组交换是一种将数据分成数据段，通过网络发送到接收端的通信方式。
在分组交换中，数据被分成小的块，每个数据块（分组）都有一个标识符。
这个标识符代表着发送和接收的数据在网络中的位置。
分组交换中，每个分组都独立传输，这种方式可以实现并行传输，提高通信的效率。
分组交换是目前最常用的通信方式，被广泛应用于计算机网络中。
交换技术的实现方式交换技术在计算机网络中的实现方式有三种，分别是电路交换、报文交换和分组交换。
电路交换的实现方式在电路交换中，两个通信点之间建立了一个物理电路，这个电路连接需要一直打开，直到双方通信结束为止。
电路交换的实现方式是在通信之前，建立一条直接连接两个通信设备的物理电路。
电路交换是一种面向连接的通信方式，它需要通过预先分配资源来保证通信质量。
报文交换的实现方式在报文交换中，通信数据被分成固定长度的报文，通过网络发送到接收端。
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从二层交换机的工作原理可以 得出以下三点：
（1）由于交换机对多数端口的数据进行同时交换， 这就要求具有很宽的交换总线带宽，如果二层交 换机有N个端口，每个端口的带宽是M，交换机总 线带宽超过N×M，交换机就可以实现线速交换。
3.2 VLAN技术
VLAN（Virtual Local Area Network） 即虚拟局域网，它是一种将局域网内的 设备逻辑地而不是物理地划分成一个个 网段的技术。这里的网段仅仅是逻辑网 段的概念，而不是真正的物理网段。可 以简单地将VLAN理解为是在一个物理网 络上逻辑地划分出来的逻辑网络。
作为网络核心、起到网间互联作用的路由器价 格贵，速度慢，技术没有质的突破。
第三层交换技术
第三层交换技术也称为IP 交换技术、高速路 由技术等。第三层交换技术是相对于传统交换 的概念提出的。传统的交换技术是在OSI网络 标准模型中的第二层——数据链路层进行操作 的，而第三层交换技术是在网络模型中的第三 层实现了数据包的高速转发。
一次路由，多次转发
A C
B
A C
B
第三层交换具有以下突出特点：
（1）有机的硬件结合使得数据交换加速。 （2）优化的路由软件使得路由过程效率提
高。 （3）除了必要的路由决定过程外，大部分
数据转发过程由第二层交换处理。 （4）多个子网互联时只是与第三层交换模
块的逻辑连接，不像传统的外接路由器 那样需增加端口，保护了用户的投资。
二层交换机工作流程：
（1）当交换机从某个端口收到一个数据包时，它读取包头 中的源MAC地址，这样它就知道源MAC地址的机器是连在 哪个端口上的。
（2）读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应 的端口。
（3）如表中有与这个目的MAC地址对应的端口，把数据包 直接复制到该端口上。
（4）如表中找不到相应的端口，则把数据包广播到所有端 口上，当目的机器对源机器回应时，交换机又可以学习 目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不需 要对所有端口进行广播了。
在软件方面，第三层交换机也有重大举措，它 将传统的基于软件的路由器软件进行了界定， 其作法是：
（1）对于数据封包的转发，如IP/IPX封包的转 发，这些有规律的过程通过硬件得以高速实现。
（2）对于第三层路由软件，如路由信息的更新、 路由表维护、路由计算、路由的确定等功能， 用优化、高效的软件实现。
计算机组网技术
第三讲 交换技术
本讲主要内容
3.1 交换技术概述
二层交换 三层交换
3.2 VLAN技术
VLAN产生的原因 VLAN标准 VLAN的划分方法 VLAN内及VLAN间的通信
3.1.1 二层交换技术
目前二层交换技术的发展比较成熟，二 层交换机属于数据链路层设备，可以识 别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地 址进行转发，并将这些MAC地址与对应的 端口记录在自己内部的一个地址表中。
早期,网络分段由路由器简单实现
碰撞域 广播域 网段
局域网 园区网
VLAN课题引入
随着网络技术的发展，现在很多企业和部门都 建立了内部局域网，但是，随着网络规模的增大 也带来了一些问题：
网内数据传输量增大，网速变得越来越慢！ 计算机遭受黑客攻击，关键部门存在安全隐患！ 同一部门的人员分布不同的地域，不能相对集
（2）学习端口连接的机器的MAC地址，写入地址表， 地址表的大小影响交换机的接入容量。
（3）二层交换机一般含有专门用于处理数据包转发 的 ASIC （ Application Specific Integrated Circuit）芯片，因此转发速度可以做到非常快。
3.1.2 三层交换技术
交换式局域网技术使专用的带宽为用户独享， 极大地提高了局域网的传输效率。但第二层交 换技术也暴露出弱点：对广播风暴、异种网络 互联、安全性控制等不能有效地解决。
中办公！
VLAN与普通局域网最基本的差
异体现在：
VLAN并不局限于某一网络或物理范围， VLAN中的用户可以位于一个园区的任意 位置，甚至位于不同的国家。可以根据 网络用户的位置、作用、部门或根据网 络用户所使用的应用程序和协议进行分 组
网络管理员通过控制交换机的每个端口 来控制网络用户对网络资源的访问，同 时VLAN和第三层、第四层的交换结合使 用能够为网络提供较好的安全措施。
简单地说，第三层交换技术就是第二层交换技 术＋第三层转发技术，这是一种利用第三层协 议中的信息来加强第二层交换功能的机制。
速度！
一个具有第三层交换功能的设备是一个带有第 三层路由功能的第二层交换机，但它是二者的 有机结合，并不是把路由器设备的硬件及软件 简单地叠加在局域网交换机上。
从硬件的实现上看，目前，第二层交换机的接 口模块都是通过高速背板/总线（速率可高达 几十Gbps）交换数据的。在第三层交换机中， 与路由器有关的第三层路由硬件模块也插接在 高速背板/总线上，这种方式使得路由模块可 以与需要路由的其他模块间高速地交换数据， 从而突破了传统的外接路由器接口速率的限制 （10Mbps～100Mbps）。
3.2.1 VLAN产生的原因
（1）基于网络性能的考虑。 （2）安全管理方面的需要。 （3）基于组织结构的考虑。
图3-1 划分VLAN的局域网来自第三层 第二层 第一层
PC1
PC2
PC3
销售部
工程部
人力资源部
3.2.2 VLAN标准
1988年IEEE批准了802.3ac标准，这个标准定 义了以太网的帧格式的扩展，以便支持虚拟局 域网。
第三层交换的目标
只要在源地址和目的地址之间有一条更为直接 的第二层通路，就没有必要经过路由器转发数 据包。第三层交换使用第三层路由协议确定传 送路径，此路径可以只用一次，也可以存储起 来供以后使用。之后数据包通过一条虚电路绕 过路由器快速发送。第三层交换技术的出现， 解决了局域网中网段划分之后，网段中的子网 必须依赖路由器进行管理的局面，解决了传统 路由器低速、复杂所造成的网络瓶颈问题。当 然，第三层交换技术并不是网络交换机与路由 器的简单叠加，而是二者的有机结合，形成一 个集成的完整的解决方案。