【文章內(nèi)容簡介】 路連接。 60 數(shù)據(jù)交換技術(shù) ? 電路交換 – 1． 電路交換的基本工作原理 –電路交換過程主要有三個階段： –線路建立 –數(shù)據(jù)傳輸 –線路釋放 61 數(shù)據(jù)交換技術(shù) H AH BBADC呼叫請求呼叫請求呼叫請求呼叫應(yīng)答A B C D報(bào)文或報(bào)文分組應(yīng)答釋放請求釋放應(yīng)答釋放應(yīng)答釋放應(yīng)答線路建立數(shù)據(jù)傳輸線路釋放圖 218 電路交換的基本工作原理 62 數(shù)據(jù)交換技術(shù) – 1． 電路交換的基本工作原理 –線路建立階段 – 如果主機(jī) HA 要向主機(jī) HB傳輸數(shù)據(jù)，那么首先要通過通信子網(wǎng)在 HA與 HB之間建立線路連接。 HA首先向通信子網(wǎng)節(jié)點(diǎn) A發(fā)送 “ 呼叫請求包 ” ?！?呼叫請求包 ” 內(nèi)含有需要建立線路連接的源主機(jī)地址和目的主機(jī)地址。 – 節(jié)點(diǎn) A根據(jù)目的主機(jī)地址，啟動路選算法選擇了下一個節(jié)點(diǎn)如果為 B，則向節(jié)點(diǎn) B發(fā)送 “ 呼叫請求包 ” ；節(jié)點(diǎn) B收到呼叫請求后，同樣根據(jù)路選算法，如選擇下一個節(jié)點(diǎn)為 C， 節(jié)點(diǎn) B向節(jié)點(diǎn) C發(fā)送 “ 呼叫請求包 ”；節(jié)點(diǎn) C收到呼叫請求后，也要根據(jù)路選算法，選擇下一個節(jié)點(diǎn)為 D，節(jié)點(diǎn) C向節(jié)點(diǎn) D發(fā)送 “ 呼叫請求包 ” ；節(jié)點(diǎn) D收到呼叫請求后，向與其直接連接的 HB發(fā)送 “ 呼叫請求包 ” ； HB如接受 HA的呼叫連接請求，則通過已經(jīng)建立的物理連接 D―C―B―A ， 向 HA發(fā)送 “ 呼叫應(yīng)答包 ” 。至此，從 HA―A―B―C―D―H B的專用物理線路連接建立完成，該物理連接為此次 HA與 HB的數(shù)據(jù)交換提供服務(wù)。 63 數(shù)據(jù)交換技術(shù) – 1． 電路交換的基本工作原理 –數(shù)據(jù)傳輸階段 –在 HA與 HB通過通信子網(wǎng)的物理線路連接建立以后，就可以通過該連接將數(shù)據(jù)從源站發(fā)往目的站了，線路連接是全雙工的，數(shù)據(jù)可以在兩個方向傳輸。在整個數(shù)據(jù)傳輸過程中，所建立的連接必須始終保持連接狀態(tài)。 64 數(shù)據(jù)交換技術(shù) – 1． 電路交換的基本工作原理 –線路釋放階段 –數(shù)據(jù)傳輸完成后，進(jìn)入線路釋放階段。一般由 HA向 HB發(fā)送 “ 釋放請求包 ” ， HB同意結(jié)束傳輸、釋放線路后，將向節(jié)點(diǎn) D發(fā)送“ 釋放應(yīng)答包 ” ；建立的物理連接將由 D―C―B － A逐節(jié)點(diǎn)釋放，將線路的使用權(quán)交還給網(wǎng)絡(luò)，以供其他用戶使用，至此結(jié)束此次通信。 –電路交換屬于電路資源預(yù)分配系統(tǒng)，即每次通信時，通信雙方都要連接電路，且在一次連接中，電路被預(yù)分配給一對固定用戶。不管該電路上是否有數(shù)據(jù)傳輸，其他用戶都不能使用該電路直至通信雙方要求釋放此電路為止。 65 數(shù)據(jù)交換技術(shù) – 2． 電路交換的特點(diǎn) –電路交換方式的特征是在整個連接路徑中均采用物理連接，具有以下的一些優(yōu)點(diǎn)：信息傳輸延遲（時延）??；電路是透明的；信息傳送的吞吐量大。 –采用電路交換方式傳送數(shù)據(jù)的缺點(diǎn)是：所占用的帶寬是固定的，造成網(wǎng)絡(luò)資源的利用率較低；由于通信的傳輸通路是專用的，采用電路交換方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的效率較低；通信雙方在信息傳輸速率、編碼格式、同步方式、通信規(guī)程等要完全兼容，不同速率和不同通信協(xié)議之間的用戶不能通信。 –電路交換方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，可以用于公用交換網(wǎng)，即電話網(wǎng)，以及專線方式，如數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng) DDN。 電路交換適用于信息量大的場合。 66 數(shù)據(jù)交換技術(shù) ? 報(bào)文交換 – 報(bào)文交換采用 “ 存儲 轉(zhuǎn)發(fā) ” 技術(shù)，把要發(fā)送的信息分成若干個報(bào)文正文，報(bào)文交換方式是以報(bào)文為單位交換信息的。存儲轉(zhuǎn)發(fā)的原理是輸入的信息在交換設(shè)備控制下，先在存儲區(qū)暫存，并對存儲的信息進(jìn)行處理，待指定輸出線空閑時，再分別將信息轉(zhuǎn)發(fā)出去。 67 數(shù)據(jù)交換技術(shù) ? 報(bào)文交換 – 1． 報(bào)文交換的工作原理 –報(bào)文交換的過程是：發(fā)送方先把待傳送的信息分為多個報(bào)文正文，在報(bào)文正文上附加發(fā)送方和接收方的地址及其他控制信息，形成一份份完整的報(bào)文。然后，以報(bào)文為單位在交換網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點(diǎn)間傳送。節(jié)點(diǎn)在接收整個報(bào)文后對報(bào)文進(jìn)行緩存和必要的處理，等到指定輸出端的線路和下一個節(jié)點(diǎn)空閑時，再將報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)出去，直到目的節(jié)點(diǎn)。目的節(jié)點(diǎn)將收到的各份報(bào)文按原來的順序進(jìn)行組合，然后再將完整的信息交付給接收端計(jì)算機(jī)或終端。 68 數(shù)據(jù)交換技術(shù) – 2． 報(bào)文交換的特點(diǎn) –報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn)是：報(bào)文交換過程沒有電路續(xù)接，可以采用多路復(fù)用，提高線路的利用率；用戶不需要叫通對方就可以發(fā)送報(bào)文；容易實(shí)現(xiàn)不同類型的終端之間的通信。 –報(bào)文交換的缺點(diǎn)是：數(shù)據(jù)延遲較大，不利于實(shí)時通信；要求交換機(jī)有高速處理能力及大的存儲容量，增加了設(shè)備的開支。 69 數(shù)據(jù)交換技術(shù) ? 分組交換 – 分組交換也采用的是 “ 存儲 — 轉(zhuǎn)發(fā) ” 原理，但它把報(bào)文分割成若干較短的按一定格式組成的報(bào)文分組（也叫包）進(jìn)行交換和傳輸。由于報(bào)文分組長度較短，傳輸差錯檢錯容易，出錯重發(fā)花費(fèi)的時間較少，有利于提高存儲 轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)存儲空間利用率和傳輸效率，因此分組交換（包交換）成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用最廣泛的一種交換技術(shù)。 70 數(shù)據(jù)交換技術(shù) ? 分組交換 – 分組交換技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中又分為兩類： 虛電路分組交換 和 數(shù)據(jù)報(bào)分組交換 兩種。 –虛電路分組交換 –虛電路分組交換在傳送數(shù)據(jù)前必須在發(fā)送端和接收端之間建立一條邏輯連接，數(shù)據(jù)按照事先建好的路徑順序傳輸。傳送數(shù)據(jù)量較大時，通常采用虛電路方式。 –數(shù)據(jù)報(bào)分組交換 –數(shù)據(jù)報(bào)分組中每個分組的大小有嚴(yán)格的限制，每個數(shù)據(jù)報(bào)自身攜帶足夠的地址信息。各數(shù)據(jù)報(bào)所走的路徑不一定相同，各個數(shù)據(jù)報(bào)到達(dá)目的地的順序可能不同，有的數(shù)據(jù)報(bào)會丟失。 71 數(shù)據(jù)交換技術(shù) ? 分組交換 – 分組交換技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中又分為兩類： 虛電路分組交換 和 數(shù)據(jù)報(bào)分組交換 兩種。 –分組交換的特點(diǎn) –分組交換采用 “ 存儲 轉(zhuǎn)發(fā) ” 方式，不獨(dú)占信道；信息傳輸延遲較小；為不同通信規(guī)程的數(shù)據(jù)終端間能相互通信提供了會話環(huán)境；可靠性高。 –分組交換的技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，軟件及硬件結(jié)構(gòu)都較為復(fù)雜；網(wǎng)絡(luò)附加的信息較多。分組交換主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)終端連網(wǎng)。 72 數(shù)據(jù)交換技術(shù) ? 交換技術(shù)的比較 電 路 交 換 報(bào) 文 交 換 分 組 交 換呼叫階段數(shù)據(jù)傳輸報(bào) 文報(bào) 文報(bào) 文報(bào) 文分 組 1分 組 2分 組 n分 組 1分 組 2分 組 n分 組 1分 組 2分 組 nA B C DA B C D A B C D圖 219 三種交換技術(shù)的比較 73 數(shù)據(jù)交換技術(shù) ? 交換技術(shù)的比較 – 從圖中可以看出，不同交換技術(shù)適用于不同場合。若要連續(xù)傳送大量的數(shù)據(jù)，而且傳送時間遠(yuǎn)大于呼叫建立的時間，則采用在數(shù)據(jù)通信之前預(yù)先分配傳輸鏈路的電路交換較為合適。報(bào)文交換和分組交換不需要預(yù)先分配傳輸鏈路，在傳送突發(fā)數(shù)據(jù)時可提高整個網(wǎng)絡(luò)的信道利用率。分組交換比報(bào)文交換的延遲小，但其節(jié)點(diǎn)交換機(jī)必須具有更強(qiáng)的處理能力。另外，當(dāng)端到端的通路是由很多段鏈路組成時，采用分組交換傳送數(shù)據(jù)比用電路交換還有一個好處，那就是采用電路交換時，只要整個通路中有一段鏈路不能用，通信就不能進(jìn)行。但分組交換可以將數(shù)據(jù)一段一段地像接力賽跑那樣傳過去。 74 差錯控制技術(shù) – 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本任務(wù)是高效而無差錯地傳輸數(shù)據(jù)。為了減少傳輸差錯，保證通信系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量，通常采用兩種基本方法：一是改善線路質(zhì)量，采用誤碼率低的線路，二是對系統(tǒng)進(jìn)行差錯控制，即差錯檢測和糾正。差錯控制就是為防止由于各種噪聲干擾等因素引起的信息傳輸錯誤或?qū)⒉铄e限制在所允許的盡可能小的范圍內(nèi)而采取的措施，這是一種主動式的防范措施。 75 差錯控制技術(shù) ? 差錯產(chǎn)生的原因 – 所謂 “ 差錯 ” 就是在通信接收端收到的數(shù)據(jù)與發(fā)送端實(shí)際發(fā)出的數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象。 – 傳輸中的差錯主要是由熱噪聲引起的。熱噪聲有隨機(jī)熱噪聲和沖擊熱噪聲兩大類。 – 由于熱噪聲會造成傳輸中的數(shù)據(jù)信號失真，產(chǎn)生差錯，所以在傳輸中要盡量減少或避免由于熱噪聲的影響而產(chǎn)生的差錯，在通信系統(tǒng)中，熱噪聲干擾是不可避免的。 76 差錯控制技術(shù) ? 差錯產(chǎn)生的原因 信 源 通 信 信 道 信 宿數(shù) 據(jù)噪 聲 數(shù) 據(jù) ＋ 噪 聲圖 2－ 20 差錯產(chǎn)生的過程 77 差錯控制技術(shù) ? 差錯產(chǎn)生的原因 – 當(dāng)數(shù)據(jù)從信源出發(fā)，經(jīng)過通信信道時，由于通信信道總是有一定的噪聲存在，在到達(dá)信宿時，接收信號是發(fā)送信號與噪聲的疊加。在接收端，接收電路在取樣時間判斷信號電平時，如果噪聲對信號疊加的結(jié)果在最后電平判決時出現(xiàn)錯誤，就會引起傳輸數(shù)據(jù)的錯誤。 78 差錯控制技術(shù) ? 常用差錯控制編碼方法 – 差錯控制編碼方法的基本思想是通過對信息序列進(jìn)行某種變換，按一些規(guī)則增加一些冗余碼，使原來彼此獨(dú)立的、沒有相關(guān)性的信息碼產(chǎn)生某種相關(guān)性，接收端據(jù)此來檢查和糾正傳輸信息序列中的差錯。這種以一定方式在信息序列中加入冗余碼的過程就是差錯控制編碼。 – 常用的檢糾錯碼主要有 奇偶校驗(yàn)碼 、 循環(huán)冗余碼 等。 79 差錯控制技術(shù) ? 常用差錯控制編碼方法 – 1． 奇偶校驗(yàn) – 奇偶校驗(yàn)碼是一種最常見的檢錯碼。在傳輸 ASCII字符時，每個 ASCII字符用 7位表示，最后加上一個奇偶校驗(yàn)位，以便檢測差錯。 80 差錯控制技術(shù) ? 常用差錯控制編碼方法 – 1． 奇偶校驗(yàn) –在 奇校驗(yàn) 中，要在每一個字符上增加一個附加位，使得該字符中“ 1” 的個數(shù)為奇數(shù)，接收方接收的數(shù)據(jù)中 1的個數(shù)是奇數(shù)時，就認(rèn)為傳輸正確，否則就認(rèn)為傳輸錯誤。 –在 偶校驗(yàn) 中，也是在每個字符上加上一個附加位，使得該字符中“ 1” 的個數(shù)為偶數(shù)，接收方接收的數(shù)據(jù)中 1的個數(shù)是偶數(shù)時，就認(rèn)為傳輸正確，否則就認(rèn)為傳輸錯誤。 –奇偶校驗(yàn)方法非常簡單，但并不十分可靠，奇偶校驗(yàn)一般只用于通信要求較低的環(huán)境。通常偶校驗(yàn)用于異步傳輸或低速傳輸，奇校驗(yàn)用于同步傳輸。 81 差錯控制技術(shù) ? 常用差錯控制編碼方法 – 2． 循環(huán)冗余碼（ CRC） 校驗(yàn) –循環(huán)冗余編碼，又稱多項(xiàng)式碼。循環(huán)冗余碼檢驗(yàn)具有良好的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)，發(fā)送端編碼器和接收端檢測譯碼器的實(shí)現(xiàn)較為簡單，同時，具有十分強(qiáng)的檢錯能力，特別適合于檢測突發(fā)性錯誤，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛的應(yīng)用。 82 差錯控制技術(shù) – 2． 循環(huán)冗余碼（ CRC） 校驗(yàn) –計(jì)算 CRC碼的檢驗(yàn)序列的過程： –在發(fā)送端，設(shè)發(fā)送數(shù)據(jù)的二進(jìn)制信息碼為 m位， F(x)為這 m位信息碼對應(yīng)的多項(xiàng)式，即發(fā)送數(shù)據(jù)比特序列是多項(xiàng)式 F(x)的系數(shù)， G(x)為 k階生成多項(xiàng)式（其對應(yīng)的二進(jìn)制碼為 k+1位），即 k是生成多項(xiàng)式的最高次冪， G(x)是雙方預(yù)先約定的生成多項(xiàng)式， F(x)xk的意義就是數(shù)據(jù)比特序列左移 k位，尾部加上 k個 “ 0” (用于存放下面計(jì)算出的余數(shù) R(x)對應(yīng)的 k位二進(jìn)制碼 )。 83 差錯控制技術(shù) – 2． 循環(huán)冗余碼（ CRC） 校驗(yàn) –計(jì)算 CRC碼的檢驗(yàn)序列的過程： –CRC校驗(yàn)碼采用二進(jìn)制模二算法，即加法不進(jìn)位，減法不借位，這是一種異或算法，也就是兩個數(shù)相同值取 0，兩個數(shù)不同值取 1。采用二進(jìn)制模二算法將 F(x)xk除以多項(xiàng)式 G(x)得： –（ F(x)xk）／ G(x)＝ Q(x)＋ R(x) ／ G(x) –其中 R(x)為余數(shù)多項(xiàng)式， R(x)對應(yīng)的比特序列有 k位，這 k位二進(jìn)制碼既是求得的 CRC碼的檢驗(yàn)序列碼。 84 差錯控制技術(shù) – 2． 循環(huán)冗余碼（ CRC