網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換技術(shù)在計算機(jī)上的應(yīng)用

達(dá)青

摘 要：文章論述了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常使用的三種基本數(shù)據(jù)交換技術(shù)的原理和彼此的優(yōu)缺點(diǎn)，最后討論了一種新的數(shù)據(jù)交換技術(shù)在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)；計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換技術(shù)

兩個計算機(jī)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信，需要連接兩個計算機(jī)設(shè)備，但是在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中直接連接兩個計算機(jī)設(shè)備是要通過有中間結(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。中間節(jié)點(diǎn)只做數(shù)據(jù)交換和緩存，為保證數(shù)據(jù)通訊的可靠完整性，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的校驗，為保證數(shù)據(jù)的保密性，需要對數(shù)據(jù)通訊進(jìn)行加密和解碼處理。一般把中間數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖窃O(shè)備稱為站，把上下級提供和接收數(shù)據(jù)的設(shè)備稱為結(jié)點(diǎn)。這些結(jié)點(diǎn)通過特定的硬件和通信協(xié)議與傳輸線路連接起來，每個站都連接到一個結(jié)點(diǎn)上，當(dāng)站和結(jié)點(diǎn)處理的數(shù)據(jù)是計算機(jī)時，這些結(jié)點(diǎn)和站就稱為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信技術(shù)上，其中最基本應(yīng)用的技術(shù)有以下三種：路由交換技術(shù)，報文交換技術(shù)，分組交換技術(shù)。

1 線路交換技術(shù)

在任意兩個站點(diǎn)間建立一條專用的通信線路進(jìn)行計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換就是線路交換技術(shù)。座機(jī)電話系統(tǒng)就是線路交換技術(shù)的最常見的例子。因為在兩個站之間有實(shí)際物理連接，并且有通道專門負(fù)責(zé)連接，這就是線路交換的最常見的實(shí)例。

線路交換通信過程主要有以下三個過程：

1.1 通信線路的建立過程

數(shù)據(jù)通信的先決條件是要有有效的傳輸途徑，即通信線路的建立。如A站發(fā)送一個請求到中間結(jié)點(diǎn)，然后由中間結(jié)點(diǎn)與E站建立一個連接。在連接完成時，需要要通過E站回饋響應(yīng)信號來確定連接是否順利，或者完成為下次準(zhǔn)備接收做好準(zhǔn)備。數(shù)據(jù)的傳送：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把相應(yīng)的數(shù)據(jù)從A站發(fā)送到E站，在傳輸過程中，傳輸?shù)膬?nèi)容可以是數(shù)字的，也可以是模擬的信號（如波形數(shù)據(jù)），信號的發(fā)送和傳輸內(nèi)容可以是數(shù)字的也可以是模擬的。一般在傳輸?shù)挠嬎銠C(jī)設(shè)備之間，整個通信是全雙工的，即同時進(jìn)行上下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送。

1.2 線路的釋放

在數(shù)據(jù)傳輸完成之后，在整個通信線路上的計算機(jī)設(shè)備需要釋放通信線路，以便于別的計算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)信號，即所有的計算機(jī)設(shè)備都連接計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)，但是分時享受數(shù)據(jù)傳輸線路。分析完整個通信過程后發(fā)現(xiàn)，首先要建立連接通道，在數(shù)據(jù)傳輸開始后，每個結(jié)點(diǎn)內(nèi)部必須有交換能力來進(jìn)行信號的處理和接收與發(fā)送，線路中的每對結(jié)點(diǎn)之間的通信數(shù)據(jù)容要采取智能的算法，計算出網(wǎng)路的分配和最優(yōu)化的傳輸路徑，這樣有助于提高路由交換的效率。對于聲音信號的傳輸，因為編碼一致，交換的效率高，但是仍然達(dá)不到百分之百。在計算機(jī)通信的大部分時間里，通道可能存在大量的空閑，但是一旦建立了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)連接時候的傳輸盡管個別有延遲，但是在總體上每個結(jié)點(diǎn)上的延遲還是比較小的。

2 報文交煥技術(shù)

報文交換技術(shù)一般不需在兩個站之間建立一條專用傳輸線路。其原理如下，一個報文通過一個站發(fā)送，則把一個目的地址加載在報文上，隨著報文在結(jié)點(diǎn)之間的相互傳遞，每個結(jié)點(diǎn)都可以接收，緩存報文，然后發(fā)送到下一級結(jié)點(diǎn)，在計算機(jī)線路交換網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)按照二進(jìn)制方式，發(fā)送，傳遞，一般的報文交換結(jié)點(diǎn)是個中間處理計算機(jī)，其定義了數(shù)據(jù)緩存來接收報文，報文在結(jié)點(diǎn)上的延遲時間，等于報文接收時間，等待接入時間，傳輸?shù)较乱患壍牡却龝r間，報文交換技術(shù)比線路交換技術(shù)的改進(jìn)在于：

2.1 線路效率較高。多個報文可以分時享用一條數(shù)據(jù)通道，這樣就有效的利用了數(shù)據(jù)傳輸線路。

2.2 沒有必要同時使用接收和發(fā)送，可以在結(jié)點(diǎn)之間緩存數(shù)據(jù)。

2.3 線路交換網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)數(shù)據(jù)總量很大時，信號數(shù)據(jù)會阻塞，而在報文交換網(wǎng)絡(luò)上，在數(shù)據(jù)總量很大時，卻仍然可以處理報文，只是會增加數(shù)據(jù)的延遲。

2.4 報文交換可把一個報文發(fā)送到多個結(jié)點(diǎn)，而線路交換網(wǎng)絡(luò)做不到。

2.5 報文交換網(wǎng)絡(luò)可對數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的數(shù)據(jù)處理，每個站有自己獨(dú)特定義的特性，所以盡管兩個站有不同傳輸率，也可以連接。

2.6 報文交換網(wǎng)絡(luò)可以對數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷竭M(jìn)行轉(zhuǎn)換和優(yōu)化。

3 分組交換技術(shù)

分組交換技術(shù)是在報文交換和線路交換的基礎(chǔ)上進(jìn)行了更加合理的優(yōu)化。分組交換與報文交換原理一樣，在分組交換網(wǎng)絡(luò)中，要控制所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的長度，一般的最大長度是一千位到幾千位。報文交換技術(shù)適應(yīng)于較大的報文。從一個站的觀點(diǎn)來看，超過最大長度的報文必須分解為較小單位，然后一個一個逐次發(fā)送，為了區(qū)分這兩種技術(shù)，分組交換系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)單位通常稱為分組。但是分組交換把數(shù)據(jù)單位的最大長度限制在較小的范圍內(nèi)，這就使下級站點(diǎn)的數(shù)據(jù)接收和處理更加簡潔高效。它把數(shù)據(jù)的傳輸分組處理，按照長短進(jìn)行合理的拼接處理，最后由下級站接收，然后再分組分解組合起來，與報文交換技術(shù)相比，分組交換技術(shù)通常對數(shù)據(jù)不存檔，為了糾正錯誤，分組交換技術(shù)通常把數(shù)據(jù)拷貝暫存起來。

4 三種交換技術(shù)的比較

在實(shí)際的工程應(yīng)用中，交換數(shù)據(jù)的性能受許多技術(shù)環(huán)境的干擾，有不少的損失，例如站的總數(shù)量、中間結(jié)點(diǎn)的數(shù)量和系統(tǒng)組成的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的總負(fù)載、上下級站之間數(shù)據(jù)的交換長度（數(shù)據(jù)目的地地址長度和數(shù)據(jù)長度），數(shù)據(jù)交換的類型等等。下面簡單敘述上述三種技術(shù)的主要特點(diǎn)：

4.1 線路交換。計算機(jī)設(shè)備之間建立完整的線路通道是數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)，線路被多個計算機(jī)設(shè)備分時享用。對于小數(shù)據(jù)的傳輸，因為釋放搶占總線需要時間，所以此模式下線路交換效率不高。但是節(jié)約成本，節(jié)約了設(shè)備之間的連接線路。

4.2 報文交換。報文的傳輸模式，因為在中間的傳輸過程中有了數(shù)據(jù)的緩存，所以在傳輸報文的過程中，同時只占用一段通道，排隊交叉?zhèn)鬟f數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存在排隊等待的時間，存在數(shù)據(jù)延遲，故不能應(yīng)用在實(shí)時數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。但是在大量的數(shù)據(jù)傳輸時，因為緩存的存在，變得很有效，數(shù)據(jù)的完整性也很好。

43 分組交換。分組交換技術(shù)和報文交換方式類似，但是但報文被分組傳送出去，在此期間，規(guī)定了最大的數(shù)據(jù)分組長度，分組傳輸，數(shù)據(jù)在目的地再次拼接和組合，目前應(yīng)用最廣泛的就是分組交換技術(shù)。

隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，涌現(xiàn)了一系列的新技術(shù)，例如最新的信元交換傳輸技術(shù)，就是其中一種計算機(jī)數(shù)據(jù)通信格式。

5 信元交換

信元交換是目前正在日益流行的計算機(jī)通信交換技術(shù)。整個通信采用異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）采用信元交換。信元是指ATM數(shù)據(jù)傳送單位的一固定長度的分組。其組成是包含一個信元頭和一個信元數(shù)據(jù)，整個信元長度一般為53個字節(jié)，信元頭占5個字節(jié)，信元數(shù)據(jù)占48個字節(jié)。信元頭主要定義了信源的網(wǎng)絡(luò)路由數(shù)據(jù)，異步時分多路復(fù)用技術(shù)應(yīng)用異步轉(zhuǎn)移模式，在計算機(jī)通信的發(fā)送和接收過程中，采用虛擬通道模式，可以在通道中用一個標(biāo)志位來查看該模式，對于已經(jīng)設(shè)置好了的多路復(fù)用器，標(biāo)志位是本地的，并在任何交換的過程中可以隨時更改。整個數(shù)據(jù)的傳輸信息在虛擬通道中傳送。目前該技術(shù)已經(jīng)在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)交換中已經(jīng)廣泛應(yīng)用。

6 結(jié)束語

新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，極大的發(fā)展了當(dāng)前的計算機(jī)數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)，從計算機(jī)到無線傳輸技術(shù)的實(shí)施，2G，3G無線傳輸?shù)膶?shí)施，現(xiàn)在的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)正在日益改變我們所處的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，有線到無線，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸速度越來越快，從僅僅滿足文字的瀏覽，到聲音文件，視頻通信，新的計算機(jī)通信正在改變著我們的生活。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡彥兵.淺析計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)尋址過程[J].社會科學(xué)雜志，2011（2）.

[2]楊永田.計算機(jī)通信[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報，2001（6）.endprint