数据通信数据交换

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4.3.2 分组的传输方式
数据通信
图4-6 虚电路方式原理
图4-7 逻辑信道示意图
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4.3.2 分组的传输方式
数据通信
（2）虚电路方式分类 根据虚电路的建立方式不同，虚电路可分为永久虚电路（PVC）
和交换虚电路（SVC）。 PVC是指在主叫用户和被叫用户之间建立相对固定的逻辑连接。
此逻辑连接由网管人员建立，当用户不需要时，也由网管人员拆 除该连接。
1．数据报方式
（1）什么是数据报方式 数据报方式是将每一个数据分组，当作一份独立的报文看待。分
组交换机为每一个数据分组独立地寻找路径，同一终端送出的不同 分组可以沿着不同的路径到达终点。在网络终点，由于每一个分组 所经过的路由不同，因此，它们到达终点的时间先后不一样，这样 分组的顺序可能不同于发送端，需要重新排序。
图4-4 分组的组成
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4.3.1 分组交换原理
2．分组交换的工作原理
数据通信
说明：①来自不同终端的不同分组可 以去往分组交换机的同一出线，② NPT需经PAD才能接入分组交换网。
③分组交换采用的方法是STDM。 图4-9 分组交换机工作原理图
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4.3.1 分组交换原理
数据通信
3．分组交换的优缺点
② 数据终端之间的路由在数据传送之前就已被决定。不必像数
据报那样节点要为每个分组进行路由选择。
③ 数据分组按已建立的路径顺序通过网络，在网络终点不需要
对分组进行重新排序，分组传输时延小，而且不容易产生数据分
组的丢失。
④ 当网络中由于线路或设备故障可能使虚电路中断时，网络可 提供虚电路重连接的功能。终端用户感觉不到网络中发生了故障，
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4.3.4 分组交换的流量控制
3．流量控制的类型
（1）段级控制 （2）“源—目的”级控制 （3）“端—端”级控制 （4）“网—端”级控制
数据通信
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4.3.4 分组交换的流量控制
4．流量控制的方式
（1）证实法 （2）预约法 （3）许可证法 （4）窗口方式
数据通信
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4.4 帧中继
数据通信
1．帧中继的概念
份报文应包括3个部分。
（1）报头或标题。
（2）报文正文。
（3）报尾。
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4.2 报 文 交 换
3．报文交换原理
数据通信
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4.2 报 文 交 换
数据通信
4．报文交换的优缺点
（1）报文交换的优点 ① 可以实现不同类型的终端设备之间的相互通信。 ② 线路利用率高。 ③ 无呼损。 ④ 可实现同文报通信，即同文多投。 （2）报文交换的缺点 ① 不利于实时通信。 ② 设备费用高。
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4.3 分 组 交 换
数据通信
电路交换：传输时延小，但电路接续时间长，线路利用率低， 且不能进行不同类型的终端相互通信；
报文交换：虽然可解决上述问题，但信息传输时延太长，不 能满足许多数据通信系统的实时性要求。
分组交换：既接续速度快、传输时延小，满足实时性要求， 且线路利用率高，并可实现不同类型的终端间相互通信。
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4.3.1 分组交换原理
数据通信
分组交换的基本原理是存储—转发的方式。把报文分成若干 个比较短的、具有一定格式的“分组”（或称为数据包）进行 交换和传输。
1．分组的组成
分组是由分组头和用户数据部分组成的，如图4-4所示。 分组头包含收发地址和一些控制信息其长度为3～10个字节； 用户数据部分长度一般为128字节，最大不超过256字节。
数据通信
第4章 数据交换
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第4章 数据交换
数据通信
本章内容、重点和难点
本章内容
电路交换、报文交换、分组交换和帧中继的概念及原理。
路由选择和流量控制。
本章重点
电路交换、报文交换、分组交换和帧方式的概念及优缺点。
分组交换的原理。
虚电路和数据报工作模式的原理与特点。
路由选择的方式和流量控制的实现措施。
帧中继是一种快速分组交换（FPS）技术，是分组交换的升级， 它是在OSI/RM第二层（数据链路层）上使用简化的方式传送和 交换数据单元的一种技术。
由于在数据链路层的数据单元一般称作帧，故称为帧中继。
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小结
数据通信
1．数据的交换方式有如下几种技术：电路交换、报文交换、分组 交换及帧方式。
2．电路交换方式是属于电路资源预分配。数据通信需经历呼叫建 立、数据传输和呼叫拆除3个阶段。
3．报文交换和分组交换原理都是存储—转发交换方式，报文交换 是以报文为单位进行存储—转发；而分组交换，是以分组为单位进行 存储—转发。两者均采用统计时分复用，以提高线路的利用率。
4．分组长度一般为128字节（不包括分组头），不超过256字节， 分组头长度为3～10字节。
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小结
数据通信
5．分组交换中分组的传输方式有两种：DG方式和VC方式。DG属 于面向无连接的服务，此方式只有数据传输阶段。VC方式属于面向 连接方式，此方式有呼叫建立、数据传输和呼叫拆除3个阶段。
6．路由选择算法有很多种，用得较多的有静态的固定路由算法以 及动态的自适应路由算法。
7．为了保证网络内数据流量的平滑均匀，提高网络的吞吐能力和 可靠性，减小分组平均时延，防止阻塞和死锁现象的发生，分组网 采用了窗口方式的流量控制。
9．帧中继是分组交换技术的发展，它是在数据链路层上，使用简 化的方式传送和交换数据单元的一种技术。
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4.3.4 分组交换的流量控制
数据通信
2．流量控制的必要性及目的
分组网若不进行流量控制，也会出现阻塞现象，甚至造成死锁。 流量控制的目的是保证网络内数据流量的平滑均匀，提高网络的 吞吐能力和可靠性，减小分组平均时延，防止阻塞和死锁。
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4.3.4 分组交换的流量控制
数据通信
图4-12 流量控制的效应
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4.3.3 分组交换的路由选择
数据通信
图4-15 扩散式路由算法示意图
图4-9 分组交换网结构示例
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4.3.3 分组交换的路由选择
数据通信
（2）固定式路由算法（也称为静态路由表法） 它是根据网络拓扑和信息流量的统计模型事先确定各节点的路 由表，每个节点的路由表指明从该节点到网络中的任何终点应当 选择的下一节点。
③ 不能实现不同类型的终端间的相互通信。
④ 有呼损。
⑤ 传输质量较差。
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4.2 报 文 交 换
1．什么是报文交换
数据通信
报文交换的基本思想是“存储一转发”，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。
2．报文格式
在报文交换方式中，信息是以报文为单位接收、存储和转发。一
（1）电路建立阶段 （2）数据传输阶段 （3）电路拆除阶段
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4.1 电 路 交 换
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4．电路交换的优缺点
（1）电路交换的优点
① 信息的传输时延小，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。
③ 信息传输效率高。
（2）电路交换的缺点
① 电路利用率低。
② 电路接续时间较长，短报文通信效率低。
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4.3.2 分组的传输方式
数据通信
2．虚电路方式
（1）什么是虚电路方式 虚电路方式是两个用户终端设备在开始互相传输数据之前必须 通过网络建立一条逻辑上的连接（称为虚电路），一旦这种连接 建立以后，用户发送的数据（以分组为单位）将通过该路径按顺 序通过网络传送到达终点。当通信完成之后用户发出拆链请求， 网络清除连接。
数据通信
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4.3.3 分组交换的路由选择
数据通信
（2）自适应路由路由算法原理 自适应路由选择算法属于动态路由表法，这种方法确定路由的 准则是最小时延算法。以分布式自适应路由选择算法为例。
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4.3.3 分组交换的路由选择
数据通信
图4-10 交换机时延表
“□”表示各交换机在 线路上排队等待输出 的分组数
只是出现暂时性的分组传输时延加大。
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4.3.3 分组交换的路源自文库选择
数据通信
1．路由选择算法的概念
路由选择算法是交换机收到一个分组后，决定哪一个中继节点 通过哪条输出链路转发该分组所使用的策略。
较好的路由算法，应该是分组通过网络的平均延迟时间较短、 平衡网内业务量的能力较强。
路由选择算法分为非自适应型和自适应型路由选择算法两类 。
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4.3.2 分组的传输方式
数据通信
（2）数据报方式的特点 ① 用户之间的通信只有数据传输阶段，不需要经历呼叫建立和 呼叫清除阶段，对于数据量小的通信，传输效率比较高。 ② 数据分组的传输时延大（与虚电路方式比），且离散度大 （即同一终端的不同分组的传输时延差别较大）。 ③ 同一终端送出的若干分组到达终端的顺序可能不同于发送端， 需重新排序。 ④ 对网络拥塞或故障的适应能力较强，一旦某个经由的节点故 障或网络的一部分形成拥塞，数据分组可另外选择传输路径。
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4.3.3 分组交换的路由选择
数据通信
2．非自适应路由选择算法
非自适应路由选择算法包括扩散式路由算法（洪泛法）和固定 式路由算法（静态路由表法）等。
（1）扩散式路由算法 扩散式路由算法又称泛射算法，如图4-15所示。 缺点：一个分组同时在多条链路上传送将使网内的业务量增加 若干倍，这样导致排队时延的加大。优点：简单、可靠性高。
本章难点
分组交换技术的原理。 虚电路和数据报工作模式。
路由选择和流量控制。
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第4章 数据交换
数据通信
学习本章目的和要求
掌握电路交换、报文交换、分组交换及帧方式的基本概 念和优缺点。 掌握分组交换的原理。 掌握数据报和虚电路的工作方式。 了解路由选择含义，并掌握常用的路由选择方法。 掌握流量控制的目的及实现的措施。
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4.3.3 分组交换的路由选择
数据通信
3．自适应路由选择算法
所谓自适应，是指在路由选择过程中，所用的路由表要考虑网 内当前业务量的变化情况及线路畅通的情况，并对网络结构发生 变化时及时更新，以便在新的情况下仍能获得较好的路由。
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4.3.3 分组交换的路由选择
（1）自适应路由选择算法分类 ① 独立式自适应。 ② 分布式自适应。 ③ 集中式自适应。 ④ 混合式自适应。
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4.3.3 分组交换的路由选择
数据通信
假定节点接收一 个分组然后输出的处 理时间（不含线路排 队时间）为25ms。
图4-11 根据时延最小原则产生路由表
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4.3.4 分组交换的流量控制
数据通信
1．基本概念
（1）流量：数据通信网络中的通信量。 （2）流量控制：限制进入分组网的分组数量。 （3）网络负载（网络输入负载）：单位时间内由数据源输入到 网络的分组数量。 （4）网络吞吐量：单位时间内从网络流出的分组数量。 （5）拥塞：当输入负载达到某一数值时，网络的吞吐量随网络 输入负载的增大而下降，这种现象称为网络拥塞。 （6）死锁：拥塞后，当网络的输入负载继续增大到一定程度时， 网络的吞吐量下降为零，数据停止流动，这种现象称为死锁。
SVC是指在主叫用户和被叫用户之间建立的临时性的逻辑连接。 此逻辑连接在数据传输之前由用户终端建立该连接，然后传输数 据，当用户不需要时，也由用户终端拆除该连接。
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4.3.2 分组的传输方式
数据通信
（3）虚电路方式的特点
① 一次通信具有呼叫建立、数据传输和呼叫清除3个阶段。对
于数据量较大的通信传输效率高。
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4.1 电 路 交 换
数据通信
1．电路交换的概念
电路交换是指两台计算机或终端在相互通信之前，需预先建立起 一条实际的物理链路，在通信中自始至终使用该条链路进行数据信 息传输，并且不允许其他计算机或终端同时共享该链路，通信结束 后再拆除这条物理链路。可见电路交换属于预分配电路资源。
2．电路交换过程
（1）分组交换的优点
① 传输质量高
② 可靠性高
③ 可实现分组多路通信 ④ 能提供不同类型终端间的通信
⑤ 能满足通信实时性要求 ⑥ 经济性好
⑦ 线路利用率高
（2）分组交换的缺点
① 对长报文通信的传输效率低
② 要求交换机有较高的处理能力。
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4.3.2 分组的传输方式
数据通信
分组的传输方式有两种：数据报（DG）和虚电路（VC）方式。