大学教程 数据通信原理

第4章 数据交换4.1 数据交换的概念及数据交换方式 1.两端用户通过信道直接连接起来进行数据传输 两端用户通过信道直接连接起来进行数据传输； 1.两端用户通过信道直接连接起来进行数据传输； 2.将各个用户终端通过一个由多个节点组成的网络连接起来 将各个用户终端通过一个由多个节点组成的网络连接起来， 2.将各个用户终端通过一个由多个节点组成的网络连接起来，由中 间网络把数据从源点转发到目的点，以此实现数据传输。 间网络把数据从源点转发到目的点，以此实现数据传输。这个 中间网络又叫交换网络。 中间网络又叫交换网络。

3.目前应用的数据交换方主要有电路交换方式和存储转发交换方式 3.目前应用的数据交换方主要有电路交换方式和存储转发交换方式 两大类， 两大类，存储转发交换方式中又可分为报文交换和分组交换两 种方式。 种方式。

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4.2电路交换两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。 两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。

5 部电话机两两相连，需 10 对电线。N 部电话机两两相连，需 部电话机两两相连， 对电线。 部电话机两两相连， N(N – 1)/2 对电线。当电话机的数量很大时，这种连接方法需要 对电线。当电话机的数量很大时， 的电线对的数量与电话机数的平方成正比。 的电线对的数量与电话机数的平方成正比。

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4.2 电路交换当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网 的交换任务。

交换机

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4.2 电路交换1.电路交换的概念： 电路交换的概念： 电路交换的概念 在这里， 交换”(switching)的含义就是转接——把一条电话 的含义就是转接—— 在这里，“交换”(switching)的含义就是转接——把一条电话 线转接到另一条电话线，使它们连通起来。 线转接到另一条电话线，使它们连通起来。从通信资源的分配 角度来看， 交换” 角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的 资源。 资源。 电路交换方式的基本概念是： 电路交换方式的基本概念是：数据通信中的电路交换方式是指 两台计算机或终端在相互通信之前， 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， 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， 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。 拆除这条物理链路。

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4.2 电路交换2.电路交换的特点 1.电路交换的三个阶段： 1.电路交换的三个阶段： 电路交换的三个

阶段 建立连接 通信 释放连接 2.在建立通路后到通路被断开前 在建立通路后到通路被断开前， 2.在建立通路后到通路被断开前，用户独占通路的带 宽； 3.数据能保证按序传输 数据能保证按序传输； 3.数据能保证按序传输； 4.不适合于计算机通信； 4.不适合于计算机通信； 不适合于计算机通信

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4.2 电路交换3.电路交换举例 电路交换举例 A 和 B 通话经过四个交换机 通话在 A 到 B 的连接上进行交换机 中继线 交换机 C 用户线 D 交换机 B

中继线 A 用户线 交换机

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4.2 电路交换3.电路交换举例 电路交换举例 C 和 D 通话只经过一个本地交换机 通话在 C 到 D 的连接上进行

中继线 A 用户线 交换机

交换机 中继线 交换机 交换机 B

C 用户线 D

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4.3 报文交换1.报文交换的概念： 报文交换的概念： 报文交换的概念 报文交换是指以报文为单位进行存储与转发( 报文交换是指以报文为单位进行存储与转发(Store—Forward) ) 的交换方式；发送方把待传送的信息分为多个报文正文， 的交换方式；发送方把待传送的信息分为多个报文正文，在报 文正文上附加发送方，接收方地址信息以及一些控制信息， 文正文上附加发送方，接收方地址信息以及一些控制信息，形 成一份完整的报文。然后， 成一份完整的报文。然后，以报文为单位在交换网络的各节点 间传送。 间传送。当用户的报文到达交换机时,先对报文缓存和必要的 处理，当所需要的输出电路有空闲时,再将该报文转发出去直 到目的结点。目的节点将收到的各份报文按原来的顺序进行组 合，然后将完整的信息交付给接收端计算机或终端。

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4.3 报文交换一份报文应包括3个部分: (1)报头或标题。它包括发信站地址、终点收倍地址和其他辅助控制 信息等。 (2)报文正文。传输用户信息。 (3)报尾。表示报文的结束标志,若报文长度有规定, 则可省去此标志。 2.报文交换的原理： 报文交换的原理： 报文交换的原理

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4.3 报文交换3.报文交换特点： 3.报文交换特点： 报文交换特点 ①与电路交换相比，源站和目标站在通信时不需建立一条专 与电路交换相比， 用通路，故没有建立线路和拆除线路所需的等待和延时； 用通路，故没有建立线路和拆除线路所需的等待和延时； 线路利用率高，与电路交换相比， ② 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， 高了。由于节点间可根据链路情况选择不同的速度传输， 因此能高效传输数据。 因此能高效传输数据。 数据传输的可靠性高，每个节点在存储转发中， ③ 数据传输的可靠性高，每个节点在存储转

发中，都可以 进行差错控制，即检锗、纠错。 进行差错控制，即检锗、纠错。

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4.3 报文交换3.报文交换特点： 3.报文交换特点： 报文交换特点 报文交换需要对完整报文进行存储转发 需要对完整报文进行存储转发， ④ 报文交换需要对完整报文进行存储转发，因此节点存储 转发的时延较大并且报文交换对报文长度没有限制， /转发的时延较大并且报文交换对报文长度没有限制， 故报文可以很长， 故报文可以很长，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，且需要节点具 节点之间的链路，不利于实时交互通信，且需要节点具 备足够的报文数据存储能力，以及高速的数据处理能力。 备足够的报文数据存储能力，以及高速的数据处理能力。

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4.4 分组交换1.分组交换的概念： 1.分组交换的概念： 分组交换的概念 分组交换是吸取报文交换的优点,而仍然采用“存储一转发” 分组交换是吸取报文交换的优点,而仍然采用“存储一转发” 的方式,但不像报文交换那样以报文为单位交换, 的方式,但不像报文交换那样以报文为单位交换,而是把报文 截成若干比较短的、规格化了的“分组” 或称包) 截成若干比较短的、规格化了的“分组”〈或称包)进行交 换和传输。 换和传输。报文1101000110101010110101011100010011010010

假定这个报文较长 不便于传输

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4.4 分组交换2.分组的构成： 2.分组的构成： 分组的构成 每一个数据段前面添加上首部构成分组。 每一个数据段前面添加上首部构成分组。报文 数 分组 1 首部 首部 分组 3 首部 分组 2 据 数 据 数 据

请注意：现在左边是“前面”

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4.4 分组交换3.分组交换的传输单元： 3.分组交换的传输单元： 分组交换的传输单元 分组交换网以“分组”作为数据传输单元。 分组交换网以“分组”作为数据传输单元。依次把各分组发送 到接收端(假定接收端在左边)。 到接收端(假定接收端在左边)。分组 1 首部 数 据 分组 2 首部 数 据 分组 3 首部 数 据

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4.4 分组交换4.分组首部的重要性： 分组首部的重要性： 分组首部的重要性 每一个分组的首部都含有地址等控制信息。 每一个分组的首部都含有地址等控制信息。分组交换 网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信 息，把分组转发到下一个结点交换机。用这样的存储 把分组转发到下一个结点交换机。 转发方式，最后分组就能到达最终目的地。 转发方式，最后分组就能到达最终目的地。

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4.4 分组交换4.接收端分组的处理： 4.接收端分组的处理：接收端收到分组后剥去首部还 接收端分组的处理 原成报文。 原成报文。分组

1 首部 数 据 分组 2 首部 数 据 分组 3 首部 数 据

收到的数据