第6讲数据交换技术
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连接性：是指传输介质与网络设备的连接特性 抗噪性：是指传输介质防止噪声干扰对信号传输影响的能
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。
不具有存储数据的能力，不具备差错控制能力， 无法发现和纠正传输过程中的数据差错。
电路交换
（动画6-1）电路交换
存储转发交换
❖ 原理：把待传送的信息在交换设备控制下，先在 数据缓冲区存储起来，等到信道空闲时再转发出 去。
❖ 不需要一条专用的通路，提高了信道的利用率， 以及建立电路延迟小、可进行差错控制等优点。
第六讲 数据交换技术
§3.5 数据交换技术
❖ 为什么要采用数据交换技术
一个拥有众多用户的通信网不可能采用两两之间连接的 全互联方式，必须采用交换设备
交换网络有多条信道供多个终端共用，网络的交换设备 能够按照终端的需要分配信道并将它们连接起来。
❖ 常用的数据交换技术有两大类
电路交换 存储转发交换
❖ 自动请求重发法（ARQ）
发送端发送具有校验码的报文，接收端根据协议将反馈 信道反馈给发端。
差错的控制方法
❖ 前向纠错法（FEC）
前向纠错指发送端将信息码元按一定规则附加纠错码， 纠错能力有限，当接收的码字中有差错且在该码字的纠 错能力之内时，接收端会自动纠错。
❖ 混合纠错法（HEC）
混合纠错是反馈纠错与前向纠错两种方式的结合。当接 收端收到码字后首先检验有无差错，如果差错在编码的 纠错能力之内，则自动纠错；如果超过编码的纠错能力， 则通过反馈信道命令发送端重发以纠正错误
存储转发交换
（动画7-1、2 、3 ） 三种交换方式比较
图3－20三种交换技术比较示意图
存储转发交换
❖ 三种交换方式比较
电路交换
建立连接
数据 传送
报文
报文交换 报文
报文 报文
分组交换
分组1 分组2 分组3 分组4
分组1 分组2 分组3 分组4
分组1 分组2 分组3 分组4
连接释放
t
A
B
C
D
A
B
C
D
A
B
C
D
图3－20三种交换技术比较示意图
§3.6 传输介质
❖ 输介质又称为通信介质或媒体，在网络中是连接收、 发双方的物理通道，也是通信中实际传送信息的载体。
❖ 传输特性
吞吐量：是指单位时间传输介质能传输的数据量。吞吐量 也称为容量或传输速率，用Mbps（每秒兆位）度量
可扩展性：是指网络介质的三种物理规格：最大段长度、 每段的最大节点数以及最大网络长度
差错控制编码
❖ 差错控制编码可分为检错码和纠错码两类 ❖ 在高可靠的信道上通常使用检错码，当偶尔有错
误发生时，只需重新传送整个数据块即可。 ❖ 而在错误发生比较频繁的信道上，如无线链路，
最好使用纠错码，在每个数据块中加入足够的冗 余信息，以便接收方能够计算出原始的数据是什 么，自动纠错。因为重发数据块也可能是错误的。 ❖ 常用的差错检测编码有奇偶校验码、循环冗余码
❖报文分组交换（Packet Switching）
报文分组交换以更短的、标准的“报文分组”（包）为 单位进行交换传输，每个分组长度有上限。
报文分组交换是计算机网络中使用最广泛的一种交换技 术。
报文分组交换
• 数据报交换 • 虚电路交换
存储转发交换
❖数据报交换
交换网把任一报文分组当作单独的“小报文”（数据报） 来处理，而不管它是属于哪个报文的分组，就像报文交换 中把一份报文进行单独处理一样。
§3.7 通信接口设备
❖ 串行接口
EIA RS-232C EIA RS-449 EIA RS-422/485
❖ 调制解调器 ❖ X.21接口 ❖ 以太网接口卡
§3.8 差错控制技术
❖ 差错：信宿所接收到的数据和信源所发出的数据 不一致，即造成传输差错，或简称差错 .
❖ 防止由于各种噪声干扰等因素引起的信息传输错 误或将差错限制在所允许的尽可能小的范围内而 采取的措施.
虚电路分组交换的特点 • 建立逻辑连接，所有分组都必须沿着事先建立的虚电路传输。 • 虚电路分组交换方式，也包括虚电路建立、数据传输和虚电路拆 除三个阶段。 • 报文分组不必带目的地址、源地址等辅助信息，只需携带虚电路 标识号。报文分组到达目的节点不会出现丢失、重复与乱序的现 象； • 报文分组通过每个虚电路上的节点时，节点只需要做差错检测， 而不需要做路径选择。 • 通信子网中每个节点可以和任何节点建立多条虚电路连接。
❖ 差错控制的方式基本上有两类：
一类是纠错； 另一类重发
差错的控制方法
❖ “回声”法
发送方把报文发送给接收方，接收方把收到的报文再送 回给发送方。发送方比较接收到的报文与原报文。
“回声”法简单可靠，但信道的利用率最高也只有 50%。
❖ “表决”法
发送方每次发送给接收方的报文采取一式多份的方式 （一般为奇数份），接收方选取多数者作为正确的报文
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。
不具有存储数据的能力，不具备差错控制能力， 无法发现和纠正传输过程中的数据差错。
电路交换
（动画6-1）电路交换
存储转发交换
❖ 原理：把待传送的信息在交换设备控制下，先在 数据缓冲区存储起来，等到信道空闲时再转发出 去。
❖ 不需要一条专用的通路，提高了信道的利用率， 以及建立电路延迟小、可进行差错控制等优点。
第六讲 数据交换技术
§3.5 数据交换技术
❖ 为什么要采用数据交换技术
一个拥有众多用户的通信网不可能采用两两之间连接的 全互联方式，必须采用交换设备
交换网络有多条信道供多个终端共用，网络的交换设备 能够按照终端的需要分配信道并将它们连接起来。
❖ 常用的数据交换技术有两大类
电路交换 存储转发交换
❖ 自动请求重发法（ARQ）
发送端发送具有校验码的报文，接收端根据协议将反馈 信道反馈给发端。
差错的控制方法
❖ 前向纠错法（FEC）
前向纠错指发送端将信息码元按一定规则附加纠错码， 纠错能力有限，当接收的码字中有差错且在该码字的纠 错能力之内时，接收端会自动纠错。
❖ 混合纠错法（HEC）
混合纠错是反馈纠错与前向纠错两种方式的结合。当接 收端收到码字后首先检验有无差错，如果差错在编码的 纠错能力之内，则自动纠错；如果超过编码的纠错能力， 则通过反馈信道命令发送端重发以纠正错误
存储转发交换
（动画7-1、2 、3 ） 三种交换方式比较
图3－20三种交换技术比较示意图
存储转发交换
❖ 三种交换方式比较
电路交换
建立连接
数据 传送
报文
报文交换 报文
报文 报文
分组交换
分组1 分组2 分组3 分组4
分组1 分组2 分组3 分组4
分组1 分组2 分组3 分组4
连接释放
t
A
B
C
D
A
B
C
D
A
B
C
D
图3－20三种交换技术比较示意图
§3.6 传输介质
❖ 输介质又称为通信介质或媒体，在网络中是连接收、 发双方的物理通道，也是通信中实际传送信息的载体。
❖ 传输特性
吞吐量：是指单位时间传输介质能传输的数据量。吞吐量 也称为容量或传输速率，用Mbps（每秒兆位）度量
可扩展性：是指网络介质的三种物理规格：最大段长度、 每段的最大节点数以及最大网络长度
差错控制编码
❖ 差错控制编码可分为检错码和纠错码两类 ❖ 在高可靠的信道上通常使用检错码，当偶尔有错
误发生时，只需重新传送整个数据块即可。 ❖ 而在错误发生比较频繁的信道上，如无线链路，
最好使用纠错码，在每个数据块中加入足够的冗 余信息，以便接收方能够计算出原始的数据是什 么，自动纠错。因为重发数据块也可能是错误的。 ❖ 常用的差错检测编码有奇偶校验码、循环冗余码
❖报文分组交换（Packet Switching）
报文分组交换以更短的、标准的“报文分组”（包）为 单位进行交换传输，每个分组长度有上限。
报文分组交换是计算机网络中使用最广泛的一种交换技 术。
报文分组交换
• 数据报交换 • 虚电路交换
存储转发交换
❖数据报交换
交换网把任一报文分组当作单独的“小报文”（数据报） 来处理，而不管它是属于哪个报文的分组，就像报文交换 中把一份报文进行单独处理一样。
§3.7 通信接口设备
❖ 串行接口
EIA RS-232C EIA RS-449 EIA RS-422/485
❖ 调制解调器 ❖ X.21接口 ❖ 以太网接口卡
§3.8 差错控制技术
❖ 差错：信宿所接收到的数据和信源所发出的数据 不一致，即造成传输差错，或简称差错 .
❖ 防止由于各种噪声干扰等因素引起的信息传输错 误或将差错限制在所允许的尽可能小的范围内而 采取的措施.
虚电路分组交换的特点 • 建立逻辑连接，所有分组都必须沿着事先建立的虚电路传输。 • 虚电路分组交换方式，也包括虚电路建立、数据传输和虚电路拆 除三个阶段。 • 报文分组不必带目的地址、源地址等辅助信息，只需携带虚电路 标识号。报文分组到达目的节点不会出现丢失、重复与乱序的现 象； • 报文分组通过每个虚电路上的节点时，节点只需要做差错检测， 而不需要做路径选择。 • 通信子网中每个节点可以和任何节点建立多条虚电路连接。
❖ 差错控制的方式基本上有两类：
一类是纠错； 另一类重发
差错的控制方法
❖ “回声”法
发送方把报文发送给接收方，接收方把收到的报文再送 回给发送方。发送方比较接收到的报文与原报文。
“回声”法简单可靠，但信道的利用率最高也只有 50%。
❖ “表决”法
发送方每次发送给接收方的报文采取一式多份的方式 （一般为奇数份），接收方选取多数者作为正确的报文