第四章 數(shù)據(jù)交換技術
本章重點是線路交換及報文交換的基本原理。幀中繼和ATM在本章介紹了一些基礎內(nèi)容，在后面有關章節(jié)中再進一步學習。
網(wǎng)絡連接的中轉節(jié)點稱為交換節(jié)點；現(xiàn)代交換系統(tǒng)的核心是數(shù)字開關；線路交換設備的重要特征是其有無阻塞。
1、線路交換（領會）
線路交換（P90第二段）；節(jié)點（提供通信功能的交換設備）；通信網(wǎng)絡（節(jié)點的集合）。
通信過程：建立連接（根據(jù)路由信息判斷）；數(shù)據(jù)傳送（數(shù)字方式為主要方式，一般為全雙工）。c、斷開連接。
線路交換網(wǎng)絡結構：a、用戶分機。b、本地回路（用戶回路）：用戶和網(wǎng)絡之間的鏈路。c、交換機：網(wǎng)絡的交換中心。d、主干線：使用FDM或TDM.
線路建立連接略有延遲，一旦建立起來，信息傳輸延遲時間短，另有透明性的優(yōu)點，一旦連接不需更多的網(wǎng)絡管理。效率有時會十分低下，要求終端有恒定的傳輸速率，適合于語音交流。我記得有個教授講過，應該提高光纖的制造工藝，使其帶寬比目前大幅度增加，這樣在光纖上采用線路交換，一定能使目前的網(wǎng)絡效率大幅度提高。
空分交換技術。有物理觸點控制通斷，可在各輸入線和輸出線之間構成任意物理通路。局限性：站點多時觸點太多；觸點損壞則站點失去聯(lián)系；觸點利用率低；為了克服局限需使用多級交換。
時分交換技術。現(xiàn)代的線路交換都使用時分交換，是時分復用（TDM）在交換上的應用?？偩€上的數(shù)據(jù)傳輸速率決定了可同時進行通信的線路數(shù)量，它的速率必須相當高。
2、報文分組交換（領會）
優(yōu)點：線路利用率高；能實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸速率轉換；通信量超載時不會阻塞，只是增加延遲；能使用優(yōu)先級別。
數(shù)據(jù)報：把每個報文分組是都獨立處理，由接收站點最后整理。虛擬線路：結合了線路交換和數(shù)據(jù)報的優(yōu)點，發(fā)送前需確定路由，發(fā)送好后就按虛線路交換，在每個節(jié)點仍需緩沖和排隊等候。數(shù)據(jù)報與虛擬線路的比較：在虛擬線路上可提供報文排序和誤差控制等服務；數(shù)據(jù)量大時在虛擬線路上傳遞迅速、數(shù)據(jù)量小時數(shù)據(jù)報避免了呼叫建立過程傳送將更快；當發(fā)生阻塞或某節(jié)點失效時，數(shù)據(jù)報更靈活；數(shù)據(jù)報或虛擬線路外部差異很微小。
線路交換和報文分組交換的比較。
線路交換發(fā)送前有延遲，數(shù)據(jù)傳輸時延遲最小，但線路利用率低。報文分組每個節(jié)點的延遲是可變的，隨負載增加而增加，數(shù)據(jù)報還有可能使報文順序不同產(chǎn)生額外開銷。我理解就是數(shù)據(jù)量很小時就用數(shù)據(jù)報或線路交換，當數(shù)據(jù)量較大網(wǎng)絡負載較多時還是用虛擬線路較折中。再打個比喻，線路交換就象是為了賽車將公路封路，公路為賽車獨享，這樣效率肯定高，但不能老這樣，要不公路太浪費了；報文分組就象是公交車，一但確定路線就不變了，但到了路口要看紅綠燈，如果哪斷路不能走了臨時改線挺麻煩的；數(shù)據(jù)報就象是車隊搞臨時運輸，到一個路口就要判斷下一步怎么走，是走近的不好走的路還是遠的好走的路呢？一個車隊也許要分幾批走不同的路，這樣到了目的地要清查是否到齊了。
報文分組交換網(wǎng)的阻塞控制：將報文分組丟棄；采用某種流量控制手段將報文分組從其相鄰節(jié)點通過。教材上提供了4種方案：讓信源減慢傳輸；改變路由信息；測試延遲；增加阻塞信息。這些都會增加網(wǎng)絡負擔。
X.25協(xié)議：分三個功能層次物理層（X.21）、鏈路層（LAPB）、報文分組層對應ISO的低三層。兩種虛擬線路的方式：虛調(diào)用或永久虛電路。最重要的服務是多路復用。我國公用數(shù)據(jù)網(wǎng)遵守X.121編號制度的建議，根據(jù)該建議，DTE與DCE之間的鏈路最多有（2^12）-1=4095條虛擬線路（每個報文分組都包括12位的虛擬線路號碼，4位邏輯組號加8位邏輯通道號）。流量控制和錯誤控制與HDLC相同。A報文分組（等于可允許的長度），B報文分組（A以外的）。
3、幀中繼（Frame Relay）（識記）
利用數(shù)字系統(tǒng)的低誤碼率和高傳輸速率的特點，在X.25基礎上簡化了差錯控制、流量控制和路由選擇而得來。保存了X.25HDLC幀格式，但采用LAPD規(guī)程，這樣多路復用和邏輯連接發(fā)生在第二層而不是第三層。快速分組交換：當一個節(jié)點還在接收一個幀是就轉發(fā)此幀的方法。
可用于專網(wǎng)接口，也可用于公網(wǎng)接口。應用：塊交互數(shù)據(jù)、文件傳送、多個低速率復用、字符交互、局域網(wǎng)。
幀中繼的體系結構。U功能、C功能、U面（Q.922）、C面（Q.921），對用戶幀基本不做處理，只是拋棄錯誤幀，糾錯由高層進行，將網(wǎng)絡的處理工作減少到了最小程度。
幀中繼幀的格式：和HDLC類似，區(qū)別是幀中繼沒有控制字段。
幀中繼阻塞控制。網(wǎng)絡是監(jiān)視阻塞程度的位置，用戶是控制阻塞的位置。丟棄戰(zhàn)略是處理阻塞的基本方法?？磥?，大量發(fā)送垃圾數(shù)據(jù)還是破壞網(wǎng)絡的基本手段：）
4、ATM異步傳輸模式（識記）
ISDN、窄帶ISDN（N-ISDN）、N-ISDN缺點（帶寬有限、中繼網(wǎng)種類多、網(wǎng)絡資源利用率不高、不易導入新業(yè)務）、寬帶ISDN（B-ISDN）
以固定長度的信元（Cell）為單位，在數(shù)據(jù)鏈路層上進行數(shù)據(jù)交換。信元交換的特點（靈活性、高速傳輸、支持廣播傳送）。ATM網(wǎng)絡結構：是面向連接的多級交換網(wǎng)絡結構。用戶網(wǎng)絡接口（UNI）、網(wǎng)絡網(wǎng)絡接口（NNI）構成。三大部分（專用網(wǎng)、公用網(wǎng)、接入網(wǎng)）。
ATM信元：由5字節(jié)信頭+48字節(jié)信息段構成。信元的交換控制是根據(jù)信頭而進行的，信頭用于存放信元的路徑及其他控制信息。
ATM連接：只有真正發(fā)送信元時，連接才占用網(wǎng)絡資源。虛通道連接、虛通路連接、虛通道標識（VPI）、虛通路在虛通道內(nèi)通過信令動態(tài)占用虛通道。設立虛通道好處（簡化網(wǎng)絡管理、提高交換機效率、提供安全機制）。虛通路建立過程（PVC方式、半永久連接；SVC方式、動態(tài)建立）。
ATM物理層（分為PMD相當于OSI的物理層、TC相當于OSI的數(shù)據(jù)鏈路層）、ATM層相當于OSI的網(wǎng)絡層、ATM適配層為應用程序提供服務。
信元的發(fā)送（直接在線路上發(fā)送或裝入傳輸幀在信道中發(fā)送）。信元速率去耦：定期插入空信元或操作維護信元，以便將信元速率適配成傳輸線路的速率。信元邊界確定：如果有指針指向信元起始位置，否則TC通過HEC確定。
ATM層只處理信頭，功能（信元復用/解復用、信元傳輸、流量控制、阻塞控制）?；疽厥翘撨B接。不進行差錯控制，但保證信元的投遞按順序進行。比如在視頻傳輸中就是偶爾有一個雪花但畫面連貫不抖動。為了便于控制，在建立連接時，用戶必須與網(wǎng)絡簽訂流量合同，以保證網(wǎng)絡提供相應的QoS.
AAL1適配面向連接的實時性恒定比特率業(yè)務。AAL2傳輸B類業(yè)務即可變化比特率、面向連接的實時業(yè)務。AAL3/4：用于傳輸可變長度的用戶數(shù)據(jù)。AAL5：用于CPCS層以下適配開銷較低且檢錯較好的業(yè)務。信令AAL：專門用來支持ATM信令消息的適配層。
ATM連接管理，底層依靠SAAL，有UNI信令和NNI信令來完成。
本章重點是線路交換及報文交換的基本原理。幀中繼和ATM在本章介紹了一些基礎內(nèi)容，在后面有關章節(jié)中再進一步學習。
網(wǎng)絡連接的中轉節(jié)點稱為交換節(jié)點；現(xiàn)代交換系統(tǒng)的核心是數(shù)字開關；線路交換設備的重要特征是其有無阻塞。
1、線路交換（領會）
線路交換（P90第二段）；節(jié)點（提供通信功能的交換設備）；通信網(wǎng)絡（節(jié)點的集合）。
通信過程：建立連接（根據(jù)路由信息判斷）；數(shù)據(jù)傳送（數(shù)字方式為主要方式，一般為全雙工）。c、斷開連接。
線路交換網(wǎng)絡結構：a、用戶分機。b、本地回路（用戶回路）：用戶和網(wǎng)絡之間的鏈路。c、交換機：網(wǎng)絡的交換中心。d、主干線：使用FDM或TDM.
線路建立連接略有延遲，一旦建立起來，信息傳輸延遲時間短，另有透明性的優(yōu)點，一旦連接不需更多的網(wǎng)絡管理。效率有時會十分低下，要求終端有恒定的傳輸速率，適合于語音交流。我記得有個教授講過，應該提高光纖的制造工藝，使其帶寬比目前大幅度增加，這樣在光纖上采用線路交換，一定能使目前的網(wǎng)絡效率大幅度提高。
空分交換技術。有物理觸點控制通斷，可在各輸入線和輸出線之間構成任意物理通路。局限性：站點多時觸點太多；觸點損壞則站點失去聯(lián)系；觸點利用率低；為了克服局限需使用多級交換。
時分交換技術。現(xiàn)代的線路交換都使用時分交換，是時分復用（TDM）在交換上的應用?？偩€上的數(shù)據(jù)傳輸速率決定了可同時進行通信的線路數(shù)量，它的速率必須相當高。
2、報文分組交換（領會）
優(yōu)點：線路利用率高；能實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸速率轉換；通信量超載時不會阻塞，只是增加延遲；能使用優(yōu)先級別。
數(shù)據(jù)報：把每個報文分組是都獨立處理，由接收站點最后整理。虛擬線路：結合了線路交換和數(shù)據(jù)報的優(yōu)點，發(fā)送前需確定路由，發(fā)送好后就按虛線路交換，在每個節(jié)點仍需緩沖和排隊等候。數(shù)據(jù)報與虛擬線路的比較：在虛擬線路上可提供報文排序和誤差控制等服務；數(shù)據(jù)量大時在虛擬線路上傳遞迅速、數(shù)據(jù)量小時數(shù)據(jù)報避免了呼叫建立過程傳送將更快；當發(fā)生阻塞或某節(jié)點失效時，數(shù)據(jù)報更靈活；數(shù)據(jù)報或虛擬線路外部差異很微小。
線路交換和報文分組交換的比較。
線路交換發(fā)送前有延遲，數(shù)據(jù)傳輸時延遲最小，但線路利用率低。報文分組每個節(jié)點的延遲是可變的，隨負載增加而增加，數(shù)據(jù)報還有可能使報文順序不同產(chǎn)生額外開銷。我理解就是數(shù)據(jù)量很小時就用數(shù)據(jù)報或線路交換，當數(shù)據(jù)量較大網(wǎng)絡負載較多時還是用虛擬線路較折中。再打個比喻，線路交換就象是為了賽車將公路封路，公路為賽車獨享，這樣效率肯定高，但不能老這樣，要不公路太浪費了；報文分組就象是公交車，一但確定路線就不變了，但到了路口要看紅綠燈，如果哪斷路不能走了臨時改線挺麻煩的；數(shù)據(jù)報就象是車隊搞臨時運輸，到一個路口就要判斷下一步怎么走，是走近的不好走的路還是遠的好走的路呢？一個車隊也許要分幾批走不同的路，這樣到了目的地要清查是否到齊了。
報文分組交換網(wǎng)的阻塞控制：將報文分組丟棄；采用某種流量控制手段將報文分組從其相鄰節(jié)點通過。教材上提供了4種方案：讓信源減慢傳輸；改變路由信息；測試延遲；增加阻塞信息。這些都會增加網(wǎng)絡負擔。
X.25協(xié)議：分三個功能層次物理層（X.21）、鏈路層（LAPB）、報文分組層對應ISO的低三層。兩種虛擬線路的方式：虛調(diào)用或永久虛電路。最重要的服務是多路復用。我國公用數(shù)據(jù)網(wǎng)遵守X.121編號制度的建議，根據(jù)該建議，DTE與DCE之間的鏈路最多有（2^12）-1=4095條虛擬線路（每個報文分組都包括12位的虛擬線路號碼，4位邏輯組號加8位邏輯通道號）。流量控制和錯誤控制與HDLC相同。A報文分組（等于可允許的長度），B報文分組（A以外的）。
3、幀中繼（Frame Relay）（識記）
利用數(shù)字系統(tǒng)的低誤碼率和高傳輸速率的特點，在X.25基礎上簡化了差錯控制、流量控制和路由選擇而得來。保存了X.25HDLC幀格式，但采用LAPD規(guī)程，這樣多路復用和邏輯連接發(fā)生在第二層而不是第三層。快速分組交換：當一個節(jié)點還在接收一個幀是就轉發(fā)此幀的方法。
可用于專網(wǎng)接口，也可用于公網(wǎng)接口。應用：塊交互數(shù)據(jù)、文件傳送、多個低速率復用、字符交互、局域網(wǎng)。
幀中繼的體系結構。U功能、C功能、U面（Q.922）、C面（Q.921），對用戶幀基本不做處理，只是拋棄錯誤幀，糾錯由高層進行，將網(wǎng)絡的處理工作減少到了最小程度。
幀中繼幀的格式：和HDLC類似，區(qū)別是幀中繼沒有控制字段。
幀中繼阻塞控制。網(wǎng)絡是監(jiān)視阻塞程度的位置，用戶是控制阻塞的位置。丟棄戰(zhàn)略是處理阻塞的基本方法?？磥?，大量發(fā)送垃圾數(shù)據(jù)還是破壞網(wǎng)絡的基本手段：）
4、ATM異步傳輸模式（識記）
ISDN、窄帶ISDN（N-ISDN）、N-ISDN缺點（帶寬有限、中繼網(wǎng)種類多、網(wǎng)絡資源利用率不高、不易導入新業(yè)務）、寬帶ISDN（B-ISDN）
以固定長度的信元（Cell）為單位，在數(shù)據(jù)鏈路層上進行數(shù)據(jù)交換。信元交換的特點（靈活性、高速傳輸、支持廣播傳送）。ATM網(wǎng)絡結構：是面向連接的多級交換網(wǎng)絡結構。用戶網(wǎng)絡接口（UNI）、網(wǎng)絡網(wǎng)絡接口（NNI）構成。三大部分（專用網(wǎng)、公用網(wǎng)、接入網(wǎng)）。
ATM信元：由5字節(jié)信頭+48字節(jié)信息段構成。信元的交換控制是根據(jù)信頭而進行的，信頭用于存放信元的路徑及其他控制信息。
ATM連接：只有真正發(fā)送信元時，連接才占用網(wǎng)絡資源。虛通道連接、虛通路連接、虛通道標識（VPI）、虛通路在虛通道內(nèi)通過信令動態(tài)占用虛通道。設立虛通道好處（簡化網(wǎng)絡管理、提高交換機效率、提供安全機制）。虛通路建立過程（PVC方式、半永久連接；SVC方式、動態(tài)建立）。
ATM物理層（分為PMD相當于OSI的物理層、TC相當于OSI的數(shù)據(jù)鏈路層）、ATM層相當于OSI的網(wǎng)絡層、ATM適配層為應用程序提供服務。
信元的發(fā)送（直接在線路上發(fā)送或裝入傳輸幀在信道中發(fā)送）。信元速率去耦：定期插入空信元或操作維護信元，以便將信元速率適配成傳輸線路的速率。信元邊界確定：如果有指針指向信元起始位置，否則TC通過HEC確定。
ATM層只處理信頭，功能（信元復用/解復用、信元傳輸、流量控制、阻塞控制）?；疽厥翘撨B接。不進行差錯控制，但保證信元的投遞按順序進行。比如在視頻傳輸中就是偶爾有一個雪花但畫面連貫不抖動。為了便于控制，在建立連接時，用戶必須與網(wǎng)絡簽訂流量合同，以保證網(wǎng)絡提供相應的QoS.
AAL1適配面向連接的實時性恒定比特率業(yè)務。AAL2傳輸B類業(yè)務即可變化比特率、面向連接的實時業(yè)務。AAL3/4：用于傳輸可變長度的用戶數(shù)據(jù)。AAL5：用于CPCS層以下適配開銷較低且檢錯較好的業(yè)務。信令AAL：專門用來支持ATM信令消息的適配層。
ATM連接管理，底層依靠SAAL，有UNI信令和NNI信令來完成。