淺析計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)

左琳

摘 要:隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及和計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用而產(chǎn)生的一種新的通信交換技術(shù)即數(shù)據(jù)通信交換技術(shù),它是通信交換技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相互融合而產(chǎn)生的一種新的交換技術(shù),從而實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)以及計(jì)算機(jī)與終端的通信。本文介紹了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)的基礎(chǔ)知識和基本概念,并通過對常見的幾種交換技術(shù)的分析和探討,提出了數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)交換

中圖分類號:F224-39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:Ａ 文章編號:1674-098X(2012)05(b)-0027-01

1 前言

數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)是通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一種新的通信交換技術(shù)。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境中,用戶可以對通信網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)、軟硬件和信息資源實(shí)現(xiàn)共享。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和普及以及計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用的發(fā)展,數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生,它實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)之間,計(jì)算機(jī)與終端之間的通信。本文主要分析和探討計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信及交換技術(shù),根據(jù)這幾種交換在實(shí)際應(yīng)用中存在的優(yōu)勢和劣勢,加以分析和介紹,同時(shí)對目前新型的數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)進(jìn)行簡要分析。

2 常見的數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)

不同的站點(diǎn)之間需要進(jìn)行通信數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)信息的傳遞,是在對應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息傳輸過程中進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)交換基本技術(shù)有三種,即電路交換、報(bào)文交換及分組交換,在此基礎(chǔ)上另外還有兩種較為常見數(shù)據(jù)交換模式:幀中繼技術(shù)和ATM異步傳輸模式。

2.1 電路交換

電路交換過程一般包括連接建立、線路占用和連接拆除三個階段。在通信之前需要先將線路連接起來:

從起源站點(diǎn)向其中某個目標(biāo)站點(diǎn)發(fā)送響應(yīng)請求,目的是將通信雙方之間建立一條獨(dú)占的通道,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。在請求發(fā)出之后,會通過其間多個中間節(jié)點(diǎn)一直傳遞到目標(biāo)站點(diǎn),在傳遞的過程中,優(yōu)先分配相較于空閑的物理線路,某一主叫節(jié)點(diǎn)呼叫另一被叫節(jié)點(diǎn)發(fā)出連接請求,接著再傳遞到下一個節(jié)點(diǎn),整個過程就是這樣以此類推持續(xù)進(jìn)行。其次線路占用:即數(shù)據(jù)傳輸交換階段,基于已經(jīng)建立好的物理線路的基礎(chǔ)上,進(jìn)行站點(diǎn)與站點(diǎn)之間數(shù)據(jù)傳輸交換任務(wù)。再次連接拆除:在起源站點(diǎn)和目標(biāo)站點(diǎn)實(shí)現(xiàn)成功連接,并完成兩點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)之后,需要將建立的這條線路進(jìn)行拆除,即將線路進(jìn)行釋放,讓線路資源回歸到新的響應(yīng)中。電路交換具有很多優(yōu)點(diǎn),比如線路專用、數(shù)據(jù)直達(dá),在兩個站點(diǎn)之間線路建立之后和線路釋放的這段時(shí)間內(nèi),整條線路不會再進(jìn)行任何數(shù)據(jù)的傳輸交換,也不會與其它站點(diǎn)進(jìn)行資源的共享,專線專用。實(shí)時(shí)性也很強(qiáng),線路一旦建立之后,通信雙方所有資源,包括線路資源在內(nèi),均用于本次數(shù)據(jù)傳輸通信,此時(shí)除了偶爾會出現(xiàn)傳輸時(shí)延情況之外,不會出現(xiàn)其他形式的時(shí)延故障,完成線路交換的交換設(shè)備及控制十分簡單,既適用于傳輸模擬信號,也適用于傳輸數(shù)字信號。但電路交換也存在一些缺點(diǎn),比如電路交換的平均連接建立時(shí)間對計(jì)算機(jī)通信來說費(fèi)時(shí)長。電路交換連接建立后,物理通路被通信雙方獨(dú)占,即使通信線路空閑,也不能供其他用戶使用,因而信道利用低。電路交換時(shí),數(shù)據(jù)直達(dá),不同類型、不同規(guī)格、不同速率的終端很難相互進(jìn)行通信,也難以在通信過程中進(jìn)行差錯控制。

2.2 報(bào)文交換

報(bào)文交換是將數(shù)據(jù)信息封裝成報(bào)文,每個報(bào)文中包含有控制信息和目的地址,網(wǎng)絡(luò)中的各交換節(jié)點(diǎn)以存儲和轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。報(bào)文交換交換方式的數(shù)據(jù)傳輸單位是報(bào)文,報(bào)文就是站點(diǎn)一次性發(fā)送的數(shù)據(jù)塊,其長度沒有限制并且可變。當(dāng)一個站點(diǎn)想要發(fā)送報(bào)文時(shí),應(yīng)附加一個目的地址到該報(bào)文上,網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)會按照報(bào)文上目的地址,利用路由信息找出下一個節(jié)點(diǎn)地址,把報(bào)文發(fā)送給下一個節(jié)點(diǎn)。因此,端與端之間無需先通過呼叫建立連接。

報(bào)文交換優(yōu)點(diǎn)是信道的利用率較高、承載量大;報(bào)文交換系統(tǒng)可以把一個報(bào)文發(fā)送到多個目的地;報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行速度和代碼的轉(zhuǎn)換。其缺點(diǎn)主要是不能滿足實(shí)時(shí)或交互式的通信要求;報(bào)文傳輸延遲較長;節(jié)點(diǎn)收到過多的數(shù)據(jù)而無法存儲時(shí),造成報(bào)文丟失;設(shè)備費(fèi)用高。

2.3 分組交換

分組交換原理:分組的封裝是分組終端把要發(fā)送的數(shù)據(jù)信息分割成若干個用戶數(shù)據(jù)段,每個數(shù)據(jù)段在送往下一個交換節(jié)點(diǎn)時(shí),附加上源地址、目的地址、用戶數(shù)據(jù)段編號、差錯控制信息。分組的傳輸是交換節(jié)點(diǎn)選擇一個最佳的路由,把分組經(jīng)一個或幾個交換節(jié)點(diǎn),送到收端。收端從分組中提取用戶數(shù)據(jù)段,再把它們按照順序恢復(fù)成原有的數(shù)據(jù)信息。

分組交換主要優(yōu)點(diǎn)是速度快、傳輸質(zhì)量和效率高、可靠性高、轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延短、經(jīng)濟(jì)性好、能夠?qū)崿F(xiàn)不同類型終端的之間的相互通信、分組交換網(wǎng)能和其他通信網(wǎng)互聯(lián)。主要不足是實(shí)現(xiàn)技術(shù)難度大。

2.4 幀中繼技術(shù)(FrameRelay)

幀中繼協(xié)議是一種簡化的X.25廣域網(wǎng)協(xié)議,幀中繼協(xié)議是一種統(tǒng)計(jì)復(fù)用的協(xié)議,它在單一物理傳輸線路上能夠提供多條虛電路。每條虛電路用數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識來標(biāo)識,DLCI只在本地接口和與之直接相連的對端接口有效,不具有全局有效性,即在幀中繼網(wǎng)絡(luò)中,不同的物理接口上相同的DLCI并不表示是同一個虛電路。

幀中繼技術(shù)主要優(yōu)點(diǎn)是以光纖作為傳輸媒體,傳輸質(zhì)量高,誤碼率低,網(wǎng)絡(luò)吞吐量大,網(wǎng)絡(luò)資源利用率高。主要缺點(diǎn)是幀中繼不適合傳輸實(shí)時(shí)信息,對傳輸線路質(zhì)量和終端智能化程度要求都高。

2.5 ATM異步傳輸模式

ATM異步傳輸模式是用作寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的復(fù)用、傳輸和交換模式。ATM綜合了分組交換的高效率和電路交換的高速度的優(yōu)點(diǎn),采用面向連接的快速分組交換技術(shù)。ATM信元的長度是固定的,即53個字節(jié)。其中5個字節(jié)是信頭,48個字節(jié)是信息段。信頭包含各種控制信息,主要是信元的目的地址,維護(hù)信息,優(yōu)先級,信頭的糾錯碼。信息段包含用戶數(shù)據(jù)。ATM交換特點(diǎn):基于統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用;采用面向連接的工作方式;信元長度固定;信頭簡化,以減少處理開銷。

3 新數(shù)據(jù)通信交換技術(shù)的發(fā)展

隨著光通信技術(shù)的發(fā)展,光纖信道傳輸容量得到了大幅度提高,基于此交換技術(shù)迎來了新的發(fā)展契機(jī)?？梢詫⑼ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)發(fā)展分為三個階段:即電傳輸和交換階段、光傳輸和電交換階段、光傳輸和交換階段。

3.1 電傳輸和交換階段

傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)都是處在電傳輸和交換階段,其交換技術(shù)涵蓋了以上介紹的任何一種技術(shù)。

3.2 光傳輸和電交換階段

以光纖為傳輸介質(zhì),數(shù)據(jù)是以光信號在物理信道上進(jìn)行傳輸,而中繼節(jié)點(diǎn)只能針對電信號進(jìn)行處理,這樣就要求在傳輸線路和中繼節(jié)點(diǎn)接口位置安裝光電和電光轉(zhuǎn)換裝置。

3.3 光傳輸和交換階段

數(shù)據(jù)傳輸和交換都以光信號在信道上進(jìn)行,只有在終端處表現(xiàn)為電信號,以便信息處理。由于技術(shù)限制導(dǎo)致出現(xiàn)了光信道空閑而交換節(jié)點(diǎn)飽和現(xiàn)象。原來傳輸信道網(wǎng)絡(luò)瓶頸轉(zhuǎn)移到了交換節(jié)點(diǎn)處,為了克服分組交換節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)瓶頸,開始陸續(xù)提出了一些新交換技術(shù),并逐步走向了商業(yè)上使用中,如光路交換和光包交換等。

4 結(jié)語

目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換技術(shù)發(fā)展潮流有兩個發(fā)展方向,一個發(fā)展方向量變發(fā)展模式,傳輸速度已經(jīng)非常之快,從千兆發(fā)展到了萬兆;另一個發(fā)展方向就是質(zhì)變發(fā)展模式,已經(jīng)發(fā)展到了網(wǎng)絡(luò)七層應(yīng)用層交換。寬帶資源分配和利用、對互聯(lián)網(wǎng)管理、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平以及互聯(lián)網(wǎng)向智能化水平提高等領(lǐng)域成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議中被廣泛關(guān)注和研究。