淺談數(shù)據(jù)交換技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用論文
1.概述
在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，當(dāng)終端與計(jì)算機(jī)之間，或者計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間不是直通專線連接，而是要經(jīng)過(guò)通信網(wǎng)的接續(xù)過(guò)程來(lái)建立連接的時(shí)候，那么兩端系統(tǒng)之間的傳輸通路就是通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)中若干節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)接而成的所謂"交換線路"。在一種任意拓?fù)涞臄?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的某種轉(zhuǎn)接方式來(lái)實(shí)現(xiàn)從任一端系統(tǒng)到另一端系統(tǒng)之間接通數(shù)據(jù)通路的技術(shù)，就稱為數(shù)據(jù)交換技術(shù)。
數(shù)據(jù)交換是建立在通信子網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)幕A(chǔ)上，它是資源子網(wǎng)中各個(gè)通信節(jié)點(diǎn)完成各種網(wǎng)絡(luò)功能的基礎(chǔ)。交換的數(shù)據(jù)可能是實(shí)時(shí)產(chǎn)生的，也可能是預(yù)先準(zhǔn)備好的靜態(tài)數(shù)據(jù)。我們認(rèn)為網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)功能就是數(shù)據(jù)交換。
2.數(shù)據(jù)交換技術(shù)類型及在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用
數(shù)據(jù)交換技術(shù)有以下幾類，分別是：電路交換技術(shù)，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換技術(shù)（報(bào)文交換）以及信元交換技術(shù)（分組交換）。其中電路交換技術(shù)適用于電話網(wǎng)和早期網(wǎng)絡(luò)；存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換技術(shù)用于多種網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，是目前使用較廣的一種數(shù)據(jù)交換技術(shù)；信元交換技術(shù)使用于現(xiàn)代ATM網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
2.1電路交換技術(shù)
電路交換技術(shù)又稱線路交換技術(shù)，是最古老的一種數(shù)據(jù)交換技術(shù)。它是在數(shù)據(jù)傳輸和交換之前建立一條實(shí)際的物理電路，通信雙方節(jié)點(diǎn)與通信子網(wǎng)中的一系列中間交換節(jié)點(diǎn)之間的一系列連接序列共同組成。這是一種典型的面向連接的通信模式，通信雙方一旦建立連接以后就"獨(dú)占使用"整條線路，直至通信結(jié)束。
特點(diǎn)：在數(shù)據(jù)傳送開始之前必須先設(shè)置一條專用的通路。在線路釋放之前，該通路由一對(duì)用戶完全占用。對(duì)于猝發(fā)式的通信，電路交換效率不高。
電路交換技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)
1)優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失且保持原來(lái)的序列。
2)缺點(diǎn)：在某些情況下，電路空閑時(shí)的信道容易被浪費(fèi)：在短時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸時(shí)電路建立和拆除所用的時(shí)間得不償失。因此，它適用于系統(tǒng)間要求高質(zhì)量的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r。
2.2存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換技術(shù)
存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換技術(shù)是現(xiàn)在運(yùn)用得最為廣泛的一種數(shù)據(jù)交換技術(shù)，通信雙方在通信前不再建立獨(dú)占使用的物理連接，而是在通信過(guò)程中動(dòng)態(tài)建立數(shù)據(jù)傳輸通道；交換節(jié)點(diǎn)也不再是簡(jiǎn)單的開關(guān)，而是具有復(fù)雜數(shù)據(jù)處理能力的通信控制處理機(jī)；通信控制處理機(jī)在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上還可以實(shí)現(xiàn)包括差錯(cuò)檢測(cè)、數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸速率變換等的功能，提高系統(tǒng)的通信效率和靈活性。
在存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^(guò)程中要通過(guò)中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)路由選擇，在所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)中加入必要的控制信息。控制信息里包含雙方的網(wǎng)絡(luò)地址，一方面使得數(shù)據(jù)得以正確傳輸，另一方面在出現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)，能夠告知發(fā)送發(fā)進(jìn)行數(shù)據(jù)重傳。
在電路交換系統(tǒng)中，通信量較大時(shí)容易導(dǎo)致連接無(wú)法建立或有堵塞情形出現(xiàn)，使得某通信過(guò)程無(wú)法建立成功。在一次通信過(guò)程中所需要交換的所有數(shù)據(jù)，加上必要的通信控制信息共同組成一次通信過(guò)程實(shí)際轉(zhuǎn)換和交換的數(shù)據(jù)包，這樣的數(shù)據(jù)包稱為報(bào)文。一個(gè)報(bào)文的所有分組均被正確接收后，在信宿處完成組裝工作，中間交換節(jié)點(diǎn)只處理單個(gè)分組，不進(jìn)行組裝，這樣有利于提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎蛿?shù)據(jù)的安全性。
由此，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換技術(shù)又分為報(bào)文交換技術(shù)和分組交換技術(shù)。
（1）報(bào)文交換技術(shù)
當(dāng)報(bào)文交換技術(shù)用于通信雙方為相鄰接點(diǎn)的情形，信源直接將報(bào)文投遞給信宿。
當(dāng)報(bào)文交換技術(shù)的通信雙方不在同一物理網(wǎng)絡(luò)時(shí)，則將準(zhǔn)備好的報(bào)文經(jīng)由一定的路由選擇機(jī)制通過(guò)中間節(jié)點(diǎn)傳給接收方。此時(shí)，中間節(jié)點(diǎn)不再只是起連接的作用，其還具有存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的能力。
（2）分組交換技術(shù)
分組交換技術(shù)是分割一個(gè)報(bào)文中有效載荷數(shù)據(jù)，并加上一定的控制信息后及報(bào)文號(hào)，組建出一個(gè)個(gè)分組后，以分組為單位進(jìn)行傳輸?shù)囊环N數(shù)據(jù)交換模式。分組交換技術(shù)中為避免造成網(wǎng)絡(luò)堵塞，采用了一定的流量控制機(jī)制。可是由于通信過(guò)程中要加入一些通信控制數(shù)據(jù)，因此會(huì)造成許多重復(fù)的額外的開銷；
分組交換技術(shù)根據(jù)實(shí)現(xiàn)機(jī)制的不同分為：數(shù)據(jù)報(bào)交換技術(shù)和虛電路交換技術(shù)。
（1）數(shù)據(jù)報(bào)交換技術(shù)
數(shù)據(jù)報(bào)交換技術(shù)和報(bào)文交換技術(shù)相似，不同的是前者每次傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包時(shí)分組，而后者傳輸?shù)氖钦麄�(gè)報(bào)文。這是一種"無(wú)連接"的數(shù)據(jù)交換技術(shù)，它在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中具一定的路由算法動(dòng)態(tài)選擇數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸路徑，且這是一種無(wú)序傳輸。
（2）虛電路交換技術(shù)
虛電路交換技術(shù)與數(shù)據(jù)報(bào)交換技術(shù)不同，它是一種面向連接的交換技術(shù)。分組通過(guò)建立的這一專用通道進(jìn)行有序傳輸，因此每個(gè)分組中不再包含控制數(shù)據(jù)，降低了輔助開銷。
虛電路交換技術(shù)是一種可靠性較強(qiáng)，系統(tǒng)效率高的交換技術(shù)。其是在工作過(guò)程中建立專用的邏輯連接，每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以和任何節(jié)點(diǎn)建立多條虛電路連接。數(shù)據(jù)報(bào)交換技術(shù)和虛電路交換技術(shù)中的分組都需根據(jù)一定的路由算法選擇通信路徑，但前者的每一個(gè)分組都要單獨(dú)尋找路由，而虛電路交換技術(shù)中一次通信過(guò)程的所有分組只需進(jìn)行一次路由選擇即可。顯然，按數(shù)據(jù)報(bào)方式工作的路由計(jì)算要比按虛電路方式頻繁。
2.3分組交換的工作原理
分組交換是報(bào)文交換的一種改進(jìn)，它提高了交換速度。它適用于交互式通信，如終端與主機(jī)通信。分組交換有虛電路分組交換和數(shù)據(jù)報(bào)分組交換兩種。它是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用最廣泛的一種交換技術(shù)。
虛電路分組交換原理與特點(diǎn)
在虛電路分組交換中，為了進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間要先建一條邏輯通路。每個(gè)分組除了包含數(shù)據(jù)之外還包含一個(gè)虛電路標(biāo)識(shí)符。在預(yù)先建好的路徑上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都知道把這些分組引導(dǎo)到哪里去，不再需要路由選擇判定。最后，由某一個(gè)站用清除請(qǐng)求分組來(lái)結(jié)束這次連接。它之所以是"虛"的，是因?yàn)檫@條電路不是專用的。
虛電路分組交換的主要特點(diǎn)是
在數(shù)據(jù)傳送之前必須通過(guò)虛呼叫設(shè)置一條虛電路。但并不像電路交換那樣有一條專用通路，分組在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上仍然需要緩沖，并在線路上進(jìn)行排隊(duì)等待輸出。
3.總結(jié)
隨著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，數(shù)據(jù)通信技術(shù)發(fā)展得越來(lái)越興盛，數(shù)據(jù)交換技術(shù)也隨之發(fā)展以適應(yīng)當(dāng)前形勢(shì)。了解了上述數(shù)據(jù)交換技術(shù)后，我們看到了這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，也從中了解到了有關(guān)這項(xiàng)技術(shù)的具體工作原理。從最初的電路交換技術(shù)，到存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換技術(shù)，再到信元交換技術(shù)；從面向連接、獨(dú)占使用信道的系統(tǒng)到無(wú)連接，非獨(dú)占使用，并加上路由選擇等功能的系統(tǒng)。
近些年發(fā)展起來(lái)的信元交換技術(shù)也是在人民生活水平不斷提高的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它對(duì)數(shù)據(jù)的種類，數(shù)據(jù)傳輸類型和方式都做了一些改進(jìn)，使得系統(tǒng)效率更高，更能滿足人們的需求。信息時(shí)代的到來(lái)引發(fā)了一場(chǎng)通信上的革命，好的技術(shù)我們會(huì)繼續(xù)使用，但在傳統(tǒng)的基礎(chǔ)上也要不斷創(chuàng)新，這樣，我們才能將整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建立得更為完善。
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