什么是数据交换技术?
数据交换技术:两台计算机之间数据通信的最简单的方式是用某种传输介质直接将两台计算机连接起来。但当通讯节点较多且传输距离较远时,在所有节点之间都建立固定的点到点连接是不可能的。通常是建立一个交错的通信网络,将希望通信的设备(如计算机、网络设备等)都连接到通信网络上,然后利用网络上的交换设备进行连接,负责数据转接。当网络中的计算机之间要进行数据传输时,在网路中选择一个节点通路,建立起一条数据链路,将数据从源地发往目的地,从而实现通信,通信结束后数据链路就不存在了。这些中间节点并不关心数据内容,其作用只是提供一个传输设备,用它把数据从一个节点传到下一个节点,直至达到目的地。

常用的交换技术:电路交换(circuit switching)和存储转发交换(store and forward switching)两大类。存储转发交换方式按照转发信息单位的不同,又可分为报文交换和分组交换(也称包交换),其中分组交换又可采用两种方式:虚电路传输分组交换和数据报传输分组交换。

一、电路交换

电路交换(circuit switching)也称为线路交换,它是一种直接的交换方式,可以为一对需要进行通信的节点提供一条临时的专用通道,即在接通后提供一条专用的传输通道,该通道既可以是物理通道又可以时逻辑通道(使用时分或频分复用技术)。电路交换需要经过电路建立阶段、数据传输阶段、电路拆除阶段。公用电话交换网(Pubile Switched Telephone Network, PSTN)广泛使用的交换方式就是电路交换方式(如下图)。

电路交换有如下特点:
1.呼叫建立时间长且存在呼损。
2.电路连通后提供给用户的时“透明通路”,即交换网对用户信息编码方法、信息格式以及传输控制程序等都不加以限制,但对通信双方而言,必须做到双方收发速度、编码方法、信息格式和传输控制等一致时才能完成通信。
3一但电路建成后数据以固定的速率传输,除通过传输链路时的传输延迟以外,没有别的延迟,且在每个节点上的延迟是可以忽略的,因此传输速度快且效率高,适用于实时大批量连续的数据传输需求。
4.电路信道利用率低。

二、报文交换

对较为连续的数据流(如语音)来说,电路交换是一种易于使用的技术,但对于数字数据通信,广泛使用的时报文交换(message switching)技术。在报文交换中,每一个报文由传输的数据和报头组成,报头中有源地址和目标地址,节点根据报头中的目标地址为报文进行路径选择,并对收发的报文进行相应的处理,如差错控制、调节输入/输出速度进行数据速率转换、进行流量控制,甚至可以进行编码方式的转换等。

报文交换有以下特点:
1.调节点和目标节点在通信时不需要建立一条专用的通路。
2.转发节点增加了时延。

三、分组交换

分组交换(packet switching)即所谓的包交换,正是针对报文交换的缺点而提出的一种交换方式。它属于“存储转发”交换方式,但不像报文交换那样以整个报文为单位进行交换和传输,而是以更短的、标准的“报文分组”packet)为单位进行交换传输。交换网可采用两种方式:数据报分组交换和虚电路分组交换。

1.数据报分组交换

在数据报分组交换方式中,交换网把进网的任一分组都当作单独的“小报文”来处理,而不管它是属于哪个报文的分组。这种分组方式简称数据报分组交换,作为基本传输单位的“小报文”被称为数据报(datagram)。数据报分组交换传输的工作方式如下图:

数据报分组交换有以下特点:
(1)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。
(2)同一报文的不同分组到达目的节点时可能出现乱序、重复和丢失现象。
(3)每一报文在传输过程中都必须带有源节点地址和目标节点地址。
(4)有别于报文交换,数据报不是将整个报文一次性转发的。

2.虚电路分组交换

虚电路就是两个用户的终端设备在开始相互发送和接收数据之前需要通过通信网络建立起逻辑上的连接,而不是建立一条专用的电路。在虚电路分组交换中,所有分组都必须沿着事先建立的虚电路传输,且存在一个虚呼叫建立阶段和拆除阶段(清楚阶段),这是与电路交换实质上的的区别。虚电路的工作方式如下图:

虚电路有以下特点:
(1)类似于电路交换但有别于电路交换。
(2)临时性专用电路。
(3)报文分组通个每个虚电路上的节点时,节点只需要进行差错检测,而不需要进行路径选择。
(4)通信子网中的每个节点可以和任何节点建立多条虚电路连接。