浅析计算机网络中的数据通信交换技术

左琳

摘 要:随着计算机技术的普及和计算机远程信息处理应用而产生的一种新的通信交换技术即数据通信交换技术,它是通信交换技术与计算机技术相互融合而产生的一种新的交换技术,从而实现了计算机与计算机以及计算机与终端的通信。本文介绍了计算机网络和数据通信交换技术的基础知识和基本概念,并通过对常见的几种交换技术的分析和探讨,提出了数据通信交换技术的发展方向。

关键词:网络计算机交换

中图分类号:F224-39 文献标识码:Ａ 文章编号:1674-098X(2012)05(b)-0027-01

1 前言

数据通信交换技术是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信交换技术。在计算机网络通信环境中,用户可以对通信网络中的数据、软硬件和信息资源实现共享。随着计算机技术的广泛应用和普及以及计算机远程信息处理应用的发展,数据通信交换技术就应运而生,它实现了计算机之间,计算机与终端之间的通信。本文主要分析和探讨计算机网络中的数据通信及交换技术,根据这几种交换在实际应用中存在的优势和劣势,加以分析和介绍,同时对目前新型的数据通信交换技术进行简要分析。

2 常见的数据通信交换技术

不同的站点之间需要进行通信数据交换实现信息的传递,是在对应节点之间在计算机网络数据信息传输过程中进行数据信息交换。传统数据交换基本技术有三种,即电路交换、报文交换及分组交换,在此基础上另外还有两种较为常见数据交换模式:帧中继技术和ATM异步传输模式。

2.1 电路交换

电路交换过程一般包括连接建立、线路占用和连接拆除三个阶段。在通信之前需要先将线路连接起来:

从起源站点向其中某个目标站点发送响应请求,目的是将通信双方之间建立一条独占的通道,以实现数据的传输。在请求发出之后,会通过其间多个中间节点一直传递到目标站点,在传递的过程中,优先分配相较于空闲的物理线路,某一主叫节点呼叫另一被叫节点发出连接请求,接着再传递到下一个节点,整个过程就是这样以此类推持续进行。其次线路占用:即数据传输交换阶段,基于已经建立好的物理线路的基础上,进行站点与站点之间数据传输交换任务。再次连接拆除:在起源站点和目标站点实现成功连接,并完成两点之间的数据传输任务之后,需要将建立的这条线路进行拆除,即将线路进行释放,让线路资源回归到新的响应中。电路交换具有很多优点,比如线路专用、数据直达,在两个站点之间线路建立之后和线路释放的这段时间内,整条线路不会再进行任何数据的传输交换,也不会与其它站点进行资源的共享,专线专用。实时性也很强,线路一旦建立之后,通信双方所有资源,包括线路资源在内,均用于本次数据传输通信,此时除了偶尔会出现传输时延情况之外,不会出现其他形式的时延故障,完成线路交换的交换设备及控制十分简单,既适用于传输模拟信号,也适用于传输数字信号。但电路交换也存在一些缺点,比如电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说费时长。电路交换连接建立后,物理通路被通信双方独占,即使通信线路空闲,也不能供其他用户使用,因而信道利用低。电路交换时,数据直达,不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信,也难以在通信过程中进行差错控制。

2.2 报文交换

报文交换是将数据信息封装成报文,每个报文中包含有控制信息和目的地址,网络中的各交换节点以存储和转发的方式进行数据交换。报文交换交换方式的数据传输单位是报文,报文就是站点一次性发送的数据块,其长度没有限制并且可变。当一个站点想要发送报文时,应附加一个目的地址到该报文上,网络节点会按照报文上目的地址,利用路由信息找出下一个节点地址,把报文发送给下一个节点。因此,端与端之间无需先通过呼叫建立连接。

报文交换优点是信道的利用率较高、承载量大;报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地;报文交换网络可以进行速度和代码的转换。其缺点主要是不能满足实时或交互式的通信要求;报文传输延迟较长;节点收到过多的数据而无法存储时,造成报文丢失;设备费用高。

2.3 分组交换

分组交换原理:分组的封装是分组终端把要发送的数据信息分割成若干个用户数据段,每个数据段在送往下一个交换节点时,附加上源地址、目的地址、用户数据段编号、差错控制信息。分组的传输是交换节点选择一个最佳的路由,把分组经一个或几个交换节点,送到收端。收端从分组中提取用户数据段,再把它们按照顺序恢复成原有的数据信息。

分组交换主要优点是速度快、传输质量和效率高、可靠性高、转发时延短、经济性好、能够实现不同类型终端的之间的相互通信、分组交换网能和其他通信网互联。主要不足是实现技术难度大。

2.4 帧中继技术(FrameRelay)

帧中继协议是一种简化的X.25广域网协议,帧中继协议是一种统计复用的协议,它在单一物理传输线路上能够提供多条虚电路。每条虚电路用数据链路连接标识来标识,DLCI只在本地接口和与之直接相连的对端接口有效,不具有全局有效性,即在帧中继网络中,不同的物理接口上相同的DLCI并不表示是同一个虚电路。

帧中继技术主要优点是以光纤作为传输媒体,传输质量高,误码率低,网络吞吐量大,网络资源利用率高。主要缺点是帧中继不适合传输实时信息,对传输线路质量和终端智能化程度要求都高。

2.5 ATM异步传输模式

ATM异步传输模式是用作宽带综合业务数字网的复用、传输和交换模式。ATM综合了分组交换的高效率和电路交换的高速度的优点,采用面向连接的快速分组交换技术。ATM信元的长度是固定的,即53个字节。其中5个字节是信头,48个字节是信息段。信头包含各种控制信息,主要是信元的目的地址,维护信息,优先级,信头的纠错码。信息段包含用户数据。ATM交换特点:基于统计时分复用;采用面向连接的工作方式;信元长度固定;信头简化,以减少处理开销。

3 新数据通信交换技术的发展

随着光通信技术的发展,光纤信道传输容量得到了大幅度提高,基于此交换技术迎来了新的发展契机。可以将通信网络发展分为三个阶段:即电传输和交换阶段、光传输和电交换阶段、光传输和交换阶段。

3.1 电传输和交换阶段

传统通信网络都是处在电传输和交换阶段,其交换技术涵盖了以上介绍的任何一种技术。

3.2 光传输和电交换阶段

以光纤为传输介质,数据是以光信号在物理信道上进行传输,而中继节点只能针对电信号进行处理,这样就要求在传输线路和中继节点接口位置安装光电和电光转换装置。

3.3 光传输和交换阶段

数据传输和交换都以光信号在信道上进行,只有在终端处表现为电信号,以便信息处理。由于技术限制导致出现了光信道空闲而交换节点饱和现象。原来传输信道网络瓶颈转移到了交换节点处,为了克服分组交换节点网络瓶颈,开始陆续提出了一些新交换技术,并逐步走向了商业上使用中,如光路交换和光包交换等。

4 结语

目前计算机网络数据交换技术发展潮流有两个发展方向,一个发展方向量变发展模式,传输速度已经非常之快,从千兆发展到了万兆;另一个发展方向就是质变发展模式,已经发展到了网络七层应用层交换。宽带资源分配和利用、对互联网管理、网络服务水平以及互联网向智能化水平提高等领域成为计算机网络通信协议中被广泛关注和研究。