数据交换技术

一、电路交换技术Circuit exchanging

(一)电路交换工作原理

1、线路建立。以"问路方式"从主机A到主机B建立 一个实际的线路链接。
2、数据传输。此时可以进行实时、双向交换数据。
3、线路释放。一般由主机A发送"释放请求包",到达主机B后,如果主机B同时释放,则从主机B依次释放到主机A,通信结束。

(二)电路交换的特点

电路交换的优点是通信实时性强,适用于交互式回话通信。但缺点是对突发性通信不适应,系统效率低,不能平滑交通量。

(三)电路交换网络的复用

频分复用Frequency-Division Multiplexing,FDM
时分复用Time-Division Multiplexing,TDM
1、频分复用是指将链路的频谱划分开,并将不同的频谱段分给不同的链路。
2、时分复用是指轮流给每条链路一定固定的时隙,在这个时隙里该链路独占带宽。比如4条链路,每个链路分1秒,那么每个链路将拥有1秒的独占带宽时间,每个循环称为一帧
3、说白了就是频分复用在频率上划分给不同的路,时分复用在时间上划分给不同的路。

二、存储转发交换(报文交换)Store and Forward Exchanging

(一)存储转发的概念

1、发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按照一定的格式组成一个数据单元(报文或报文分组)进入通信子网。
2、通信子网中的节点是通信控制处理机,它负责数据单元的接收、差错校验、存储、路选和转发功能。

(二)存储转发的分类

分为报文交换Message Exchanging报文分组交换Packet Exchanging

1、报文交换是指不管发送的数据长度是多少,都把它当作一个逻辑单元,加上目的地址、源地址等必要信息打包成一个报文。
2、报文分组交换是指限制最长长度,如果发送数据长度超过了限制就进行分组,接收方收到后再进行重组。

由于报文分组交换报文长度短,所以出错时检错重发的时间就少,提高了传输效率,因此成为当前主要的交换技术。

3、而分组交换技术在实际应用中又分为以下两类:数据报方式Datagram,DG虚电路方式Virtual Circuit,VC
3_1、数据报方式是指源主机将数据拆分成组打包成报文后,由报文自主选择传输路径,每个节点负责校验报文并选择最优下一节点,校验报文时向前一节点发送ACK确认信息,然后前一节点丢弃该报文。
3_2、虚电路方式是指像电路交换那样先建立一个逻辑连接的虚电路,然后报文都从这一虚电路通过,每个节点只负责校验报文即可。

三、分组交换网(包交换网络)

既然说了电路交换是独占线路,实时性强,但效率低。故而有了分组交换,分组交换共享线路提高了效率,但时延问题便不得不考虑进来。时延包括了处理时延、排队时延、传输时延、传播时延,具体说明如下。

分组交换只是将报文交换中的数据拆分成了小数据包进行报文交换,以增加交换效率。

四、计算机网络的性能指标

带宽(Bandwidth): 本来指通信线路允许通过的信号频带范围,单位是赫兹(hz)。在计算机网络中,带宽表示网络的通信线路所能传输数据的能力,是数字信道所能传送的 “最高数据率” 的同义语,单位是比特/秒(b/s)。
时延(Delay): 指数据从网络的一端传送到另一端所需要的总时间,它由四部分组成:发送时延、传播时延、处理时延和排队时延。

1、处理时延:检查分组首部决定将分组导向何处所需要的时间是处理时延,还包括检查差错的时间等。

2、排队时延:当分组在链路上等待传输时,这个等待时间称为排队时延。

3、发送时延(传输时延):如果将两个路由器之间的链路比作一个桥,数据报比作一个车,那么从车头上桥到车位上桥所需要的时间成为传输时延。即将数据报推向链路的时间, 这个时间取决与路由器处理数据报的速度。
发送时延 = 分组长度 / 信道宽度

4、传播时延:车尾上桥后到车尾离桥的时间成为传播时延。即数据报在链路上跑花费的时间,这个时间等于或略小于光速,取决于信号在物理介质中传播的速度和物理介质的长度。
传播时延 = 信道长度 / 电磁波在信道上的传播速率

$$往返时延(Round-Trip Time,RTT):指从发送端发送数据开始,到发送端收到来自接收端的确认,总共经历的时延。

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