第二章

計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換PrincipleandApplicationofComputerNetwork課件制作：章全信息管理系第二章計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換PrincipleandApplicationofComputerNetwork本章重點（一）（二）（三）數(shù)據(jù)交換的概念：線路交換和分組交換分組交換的非可靠傳輸方式和可靠傳輸方式可靠傳輸?shù)奶撾娐罚ㄋ模┓强煽總鬏數(shù)臄?shù)據(jù)報第一節(jié)數(shù)據(jù)交換的方式ChaptersandSections本章章節(jié)第二節(jié)線路交換第三節(jié)分組交換第四節(jié)數(shù)據(jù)交換的可靠傳輸

與非可靠傳輸PART1數(shù)據(jù)交換的方式第一節(jié)數(shù)據(jù)交換的方式計算機網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)交換也就是通常所說的數(shù)據(jù)傳輸，其應用方式對于網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸，以及對網(wǎng)絡的性能影響很大。掌握網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換方式的分類，以及不同數(shù)據(jù)交換方式的特點，對于理解計算機網(wǎng)絡工作原理十分重要。數(shù)據(jù)交換方式基本可以分為兩大類：線路交換與分組交換。分組交換又可以進一步分為數(shù)據(jù)報交換與虛電路交換。為了弄清分組交互，先介紹線路交換的基本概念。PART2線路交換第二節(jié)線路交換從通信資源的分配角度來看，交換（switching）就是按照某種方式動態(tài)地分配傳輸線路的資源。在使用線路交換通話之前，必須先撥號請求建立連接。當被叫用戶聽到交換機送來的振鈴信號并接通后，從主叫端到被叫端就建立了一條連接線路，這條線路也是屬于主叫方和被叫方的一條專用物理線路。這條線路在雙方通信時不會被其他用戶所占用。這種經(jīng)過“建立連接（申請通信資源）→通話（占用通信資源）→釋放連接（釋放通信資源）”三個步驟的交換方式稱為線路交換。線路交換的一個重要特點就是在通話的全部時間內(nèi)，通話的雙方始終占用端到端的通信資源。因此采用這種方式通信的電話系統(tǒng)，其計費方式是按時按距離收費，費用較高。線路交換在通信之前，需要先建立連接，因此線路交換屬于面向連接的交換方式，其實現(xiàn)信息的交換是可靠傳輸，這是線路交換的另一個重要特點。如果在計算機網(wǎng)絡中使用線路交換來傳送計算機數(shù)據(jù)時，其線路的傳輸效率往往變得很低。這是因為計算機數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收往往是突發(fā)式的，線路上真正用來傳送數(shù)據(jù)的時間往往不到1%，甚至更少。已被用戶占用的通信線路資源在絕大部分時間里都是空閑的。圖2-1線路交換方式PART3分組交換第三節(jié)分組交換計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換采用的是分組交換方式。分組交換使用了存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)是將發(fā)送的數(shù)據(jù)與目的地址、源地址、控制信息一起，按照一定的格式組成一個數(shù)據(jù)單元（報文或報文分組）發(fā)送出去。該數(shù)據(jù)單元先由網(wǎng)絡中的路由器暫時存儲，讀取出其中的目的地址，然后再根據(jù)讀出的目的地址進行轉(zhuǎn)發(fā)，多個路由器不斷重復這個過程，最終將發(fā)送的數(shù)據(jù)單元傳送到目的主機。利用存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換原理傳送數(shù)據(jù)時，被傳送的數(shù)據(jù)單元相應可以分為兩類：報文（message）與報文分組（packet）。根據(jù)數(shù)據(jù)單元的不同，存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換方式可以分為：報文交換與分組交換。在計算機網(wǎng)絡中報文交換不是一個最佳的方案。在這種背景下，人們提出分組交換的概念。在發(fā)送報文之前，先把較長的報文劃分成為一個個更小的固定長度的數(shù)據(jù)段。例如，每個數(shù)據(jù)段為1024bit。在每一個數(shù)據(jù)段前面，加上一些由必要的控制信息組成的首部（header）后，就構(gòu)成了一個分組（packet），見圖2-2。圖2-2分組交換方式第三節(jié)分組交換分組交換與報文交換比較，主要具有以下優(yōu)點。（1）將報文劃分成有固定格式和最大長度限制的分組進行傳輸，有利于提高路由器檢測接收分組是否出錯、出錯重傳處理過程的效率，有利于提高路由器存儲空間的利用率。（2）路由選擇算法可以根據(jù)鏈路通信狀態(tài)、網(wǎng)絡拓撲變化，動態(tài)地為不同的分組選擇不同的傳輸路徑，有利于減小分組傳輸延遲，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴D2-3報文交換與分組交換過程比較示意圖PART4數(shù)據(jù)交換的可靠傳輸與非可靠傳輸?shù)谒墓?jié)數(shù)據(jù)交換的可靠傳輸與非可靠傳輸前面討論的線路交換采用面向連接方式，其數(shù)據(jù)傳輸為可靠傳輸。分組交換技術(shù)分為兩類：非可靠傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報和可靠傳輸?shù)奶撾娐?。圖2-4數(shù)據(jù)報的工作原理一、數(shù)據(jù)報方式數(shù)據(jù)報是分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)的一種形式。在數(shù)據(jù)報方式中，分組傳輸前不需要預先在源主機與目的主機之間建立“線路連接”。源主機發(fā)送的每個分組都可以獨立選擇一條傳輸路徑，每個分組在通信子網(wǎng)中可能通過不同的傳輸路徑到達目的主機。圖2-4給出了數(shù)據(jù)報方式的工作原理示意圖。第四節(jié)數(shù)據(jù)交換的可靠