第五章分组交换与帧中继技术
本章教学基本要求：
1．了解数据通信系统的组成；
2．理解分组格式和帧格式；
3．理解虚电路和逻辑信道的含义；
4．理解OSI参考模型、X.25协议结构和帧中继协议结构；
5．掌握分组交换的两种工作方式，即数据报和虚电路；
6．掌握分组交换的路由选择方式和流量控制方式。
本章教学主要内容：
一、数据通信概述
二、分组交换技术
三、通信协议
四、帧中继
一、数据通信概述
1．数据通信的定义
数据通信是计算机技术和通信技术相结合而产生的一种通信方式。它通过通信线路将数据终端（信源或信宿）与计算机连接起来，从而可使不同地点的数据终端直接利用计算机来实现软、硬件和信息资源的共享。
2．数据通信的特点
(1)数据通信是人-机或机-机间的通信，计算机直接参与通信是一个重要特征；
(2)数据通信传输和处理的是离散数字信号，而不是连续的模拟信号；
(3)传输速率高，要求接续和传输响应时间快；
(4)传输系统质量高，要求误码率在10-8～10-10左右。
3．数据通信系统的基本构成
数据通信系统基本构成如图5.1所示，由数据终端设备(DTE)、数据电路和计算机系统组成。
数据终端设备计算机系统
图5.1 数据通信系统的构成
(1)数据终端设备（DTE）：所有与网络端口相连的设备。
①分组型终端（PT）：能够执行X.25通信协议的终端，采用同步工作方式，具有发送和接收分组的功能。
②非分组型终端（NPT）：所有执行非X.25通信规程和无规程终端的统称，采用起止式异步工作方式，只具有发送和接收字符的功能。此终端不能直接进入分组交换网，必须经过分组装拆设备（PAD）。
(2)数据电路：由传输信道和数据电路终接设备（DCE）组成。
DCE是数据通信设备中的一种，其主要功能是在数据终端设备和其接入的网络之间进行接口规程及电气上的适配，不同的数据通信系统所用的数据电路终接设备可以有所不同。如果传输信道属于模拟信道，DCE的作用就是把DTE送来的数据信号变换为模拟信号再送往信道，或者反过来把信道送来的模拟信号变换成
数据信号再送到DTE；如果信道是数字的，则DCE的作用是实现信号码型与电平的转换、信道特性的均衡、收发时钟的形成与供给以及线路接续控制等等。(3)计算机系统：数据通信系统的核心部分，通常由通信控制器和中央处理机两部分组成。它具有处理由数据终端设备输入的信息数据并将其结果输出给数据终端的功能。
①通信控制器：设在中央处理机和通信线路之间，用于管理与数据终端相联结的所有通信线路。
②中央处理机：用于处理由数据终端输入的数据。
二、分组交换技术
1．分组交换技术的产生
分组交换技术是伴随着计算机网络的发展而发展的。其概念最初是在1964年8月由保罗.巴伦（Paul Baran）在美国兰德（Rand）公司的“论分布式通信”的研究报告中提出来的。1965年英国国家物理实验室（NPL）的D.Davies构想了存储转发分组交换系统的原理，并与1967年公开发表了NPL关于分组交换的建议。随后D.Davies在NPL实现了具有单一分组交换节点的局域网。但直到1969年12月，美国国防部高级研究计划署（ARPA）资助的4结点分组交换网ARPANET投入运行，分组交换技术才真正第一次被应用到计算机网络中。
自70年代中期以来,分组交换网开始在世界各国迅速普及。1975年，美国建立了世界上第一个开放的商用的分组交换网TELENET。1978年法国的公用分组交换网TRANSPAC开放业务，随后欧洲其它国家也相继开放了公用分组交换网业务。在亚洲较早建立公用分组交换网是日本的DDX—P(1979年开放业务)，其后是新加坡、韩国、以及台湾、香港等国家和地区的分组交换网。80年代以后，几乎所有工业发达国家和部分发展中国家都已建立了自己国家的公用分组交换数据网络。这些网络已相互连接,形成了世界范围的公用分组交换数据网。
与发达国家相比，我国的分组交换网络的研究与开发应用起步较晚，距世界先进水平还有一定的差距。1989年建成了我国第一个公用分组交换数据试验网(CNPAC)，到1993年9月建成了新的国家分组交换主干网(CHINAPAC)。CHINAPAC的组建，使我国分组交换技术的应用跨上一个新台阶。
2．资源分配
(1)预分配资源技术：根据用户要求事先把线路的传输容量的一部分分配给他。例如时分复用和频分复用。
(2)动态分配资源技术：根据用户实际需要分配线路资源。例如统计时分复用。
3．分组的形成
(1)报文的分组和组合
分组的用户数据数据部分的长度是有一定限制的。用户的数据报文的长度如果超过了分组的用户数据部分的最大长度，就必需将该报文分成多个分组。每个分组的长度通常为128个字节，也可以根据通信线路的质量将每个分组的用户数据部分定义为32、64、256或1024个字节。分组的形成如图5.2所示。
分组3
F：标志序列FCS：帧检验序列A：地址字段
C：控制字段
图5.2 分组的形成与格式
(2)分组头格式
分组有两大类：数据分组和控制分组。数据分组是用来承载用户数据的分组，控制分组是保证和控制数据分组在网络中正确传输和交换的分组。可以通过分组头信息区分分组类型，每个分组的分组头可为三部分：通用格式识别符、逻辑信道号和逻辑信道组号、分组类型识别符。如图5.3所示。
8 7 6 5 4 3 2 1
通用格式识别符逻辑信道组号
逻辑信道号
分组类型识别符
图5.3 分组头格式
①通用格式识别符
由分组头第1个字节的8～5位组成，第8个比特称为限定比特，用来区分传输的分组是用户数据分组还是控制信息分组。第7比特称为传送确认比特，用来表明分组的确认是由本地完成，还是进行端到端的确认。5、6两个比特称为模式比特，用来表示分组的顺序号按模8方式工作还是模128方式工作。
②逻辑信道号和逻辑信道组号
逻辑信道号和逻辑信道组号共12比特，理论上可以同时支持4096个呼叫，但实
际支持的逻辑信道数取决于接口的传输速率、与应用有关的信息流的大小和时间分布。逻辑信道号在分组头的第2字节中，当编号大于256时，用逻辑信道组号扩充，扩充后的编号可达4096。
③分组类型识别符
占用8比特，用来区分各种不同的分组，共分4类：
a．呼叫建立分组。用于在两个DTE之间建立交换虚电路。这类分组包括：呼叫请求分组、入呼叫分组、呼叫接受分组和呼叫连接分组。
b．数据传输分组。用于在两个DTE之间实现数据传输。这类分组包括：数据分组、流量控制分组、中断分组和在线登记分组。
c．恢复分组。用于实现分组层的差错恢复。这类分组包括：复位分组、再启动分组和诊断分组。
d．呼叫释放分组。用于在两个DTE之间断开虚电路。这类分组包括;释放请求分组、释放指示分组和释放证实分组。
4．数据报和虚电路
分组交换可以有两种工作方式：虚电路和数据报。
(1)虚电路方式
①概念
虚电路方式是指通信终端在开始通信之前，必须通过网络在通信的源和目的终端之间建立连接。这种连接建立以后，用户发送的数据(以分组为单位)将通过该路径顺序经网络传送到达终点。当通信结束时，用户发出拆除链接的请求，网络清除连接。
②特点
a．面向连接的工作方式。虚电路方式的通信具有严格的三个过程，即连接建立(呼叫建立)、数据传输和连接拆除(呼叫清除)。因此说它是面向连接的，当然这个连接是一个逻辑的连接，即虚连接。面向连接的工作方式对于长报文(大数据量)传输效率较高。
b．分组按序传送。分组在传送过程中不会出现失序现象，分组发送的顺序与接收的顺序一致。因而虚电路方式适于传送连续的数据流。
c．分组头简单。由于在传送信息之前已建立好连接，所以数据分组的分组头较简单，不需要包含目的终端的地址，只需要包含能够识别虚连接的标志即可完成寻址功能。信息传输的效率较高。
d．对故障敏感。在虚电路方式中，一旦出现故障或虚连接中断，则通信中断，这有可能丢失数据，所以这种方式对故障比较敏感。
(2)数据报方式
①概念
数据报方式类似于报文传输方式，将每个分组作为一份报文来对待，信息传输之前无需建立连接，每个数据分组中都包含终点地址信息，分组交换机为每一个数据分组独立地寻找路径，属于同一份报文的不同分组可能沿着不同的路径到达终点，因而会出现分组失序现象，进而需要在网络终点重新排序。
②特点
a．无连接的工作方式。数据报方式在信息传输之前无需建立连接，这种无连接工作方式对于短报文(小数据量)的传输效率较高。
b．存在分组失序现象。由于每个数据分组都是独立选路，所以属于同一个通信的不同分组有可能会沿着不同的路径到达终点，先传送的分组后到，后发送的分组先到。
c．分组头复杂。数据报方式的分组头比虚电路方式的分组头复杂，它包含目的终端地址，每个分组交换节点需要依此进行选路。
d．对网络故障的适应能力较强。由于对每个数据分组是独立选路，所以当网络出现故障时，只要到目的终端还存在一条路由，通信就不会中断。
5．分组交换的原理
图5.4表示了分组交换的工作原理。图中有4个终端A、B、C和D，分别为非分组终端和分组终端。分组终端是指终端可以将数据信息分成若干个分组，并能执行分组通信协议，可以直接和分组网络相接进行通信，图中B和C是分组终端。非分组终端是指没有能力将数据信息分组的一般终端，为了能够允许这些终端利用分组交换网络进行通信，通常在分组交换机中设置分组装拆(PAD)模块完成用户报文信息和分组之间的转换，图中A、D是非分组终端。在图中存在两个通信过程分别是终端A和终端C，以及终端B和终端D之间的通信。非分组终端A发出带有接收终端C地址标号的报文，分组交换机甲将此报文分成两个分组，存入存储器并进行路由选择，决定将分组1直接传送给分组交换机乙，将分组2通过分组交换机丙传输给分组交换机乙，路由选择完毕，同时相应路由有空闲，分组交换机将两个分组从存储器中取出送往相应的路由。在其他相应的交换机也进行同样的操作。如果接收终端接收的分组是经由不同的路径传输而来的，分组之间的顺序会被打乱，接收终端必须有能力将接收的分组重新排序，然后递交给相应的处理器。另外一个通信过程是在分组终端B和非分组终端D之间进行。分组传输过程与A-C间传输相似，在接收端局通过装拆设备将分组组装成报文传输给非分组终端。
图5.4 分组交换的工作原理
图8.5中终端A和终端C之间通信采用的是数据报方式，这里分组头部装载有关目的地址的完整信息，以便分组交换机寻径。这种方法在用户之间的通信不需要经历呼叫建立和呼叫清除阶段，对短报文通信传输效率比较高，这一点类似数据的报文交换方式。
图8.5中终端B和D之间的通信使用虚电路方式，两个用户终端设备在开始互相传输数据之前必须通过网络建立逻辑上的连接，每个分组头部指明的只为虚电路标识号，而不必直接是目的地址的信息；数据分组按已建立的路径顺序通过网络，在网络终点不需要对数据重新排序，当发送端有数据发送，只要输出线上有空闲，数据就沿该路径传输给下一个交换节点，否则在交换机中等待。6．永久虚电路和交换虚电路
分组交换网提供的虚电路交换方式有两种：一种是交换虚电路(SVC)，又称为虚呼叫，另一种是永久虚电路(PVC)。
(1)交换虚电路
交换虚电路是指虚电路只在通信过程中存在，在数据传送之前要建立逻辑连接，也叫做虚连接或虚电路，在数据传送结束后需要拆除虚连接。
(2)永久虚电路
永久虚电路方式是指在两个用户之间存在一条永久的虚连接(按用户预约，由网络运营管理者事先建好)，不论用户之间是否在通信，这条虚连接都是存在的。用户之间若要通信则直接进入数据传输阶段，如同专线，不用经历虚电路的建立和拆除阶段。
7．虚电路和逻辑信道
(1)定义
①逻辑信道：两端点之间建立数据分组传送连接的标志，即对某个通信分配的标识，主要用途是在交换传送过程中能正确识别分组所属和正确转交。
②虚电路：源端到目的端所历经的各个逻辑信道的组合，一条虚电路可由多段逻辑信道组成。
(2)二者的区别
表5.1 虚电路和逻辑信道的区别
8．路由选择
路由选择就是在网内任何两个数据终端间的呼叫建立过程中，交换机在多条路由中选择一条较好的路由。获得这种较好路由的方法称为路由算法。
(1)路由算法的要求
①在最短时间内到达目的地；
②使网中各节点的工作量均衡；
③算法简单，易于实现；
④减少处理机开销，减少内存开销，减少网络传输负荷；
⑤算法适应能力强。
(2)路由算法的分类
①确定型路由选择算法
所依据的参数（网络的流量、时延等）是根据统计资料得来的，在较长时间内不变。
a．泛射算法
b．固定路由算法
c．最小权数标记算法
②适应型路由选择算法
所依据的参数值将根据当前网内的各有关因素的变化，随时作出相应的修改。a．独立适应型：各节点依据本节点的参数变化情况，自行确定路由。
b．分布适应型：各节点和相邻节点间定期地相互交换有关参数的变化信息，然
后各节点再按照变化信息所提供的情况确定路由。
c．集中适应型：网内的管理中心定期收集各节点的流量、时延等变换的信息，然后向各节点发出路由选择指令，确定各分组的传送路由。
9．流量控制
(1)流量控制的目的
流量控制的目的是为了保证网路内的数据流量的平滑均匀、提高网路的吞吐能力和可靠性、防止阻塞现象的发生。
(2)流量控制的方法
根据流量控制的目的，实际应用中流量控制的方法主要有以下三种。
①证实法
发送方发送一个分组之后不再继续发送新的分组，接收方收到一个分组之后会向发送方发送一个证实，发送方收到这个证实之后再发送新的分组。这样接收方可以通过暂缓发送证实来控制发送方的发送速度，从而达到控制流量的目的。
②预约法
发送端在向接收端发送分组之前，先向接收端预约缓冲存储区，然后发送端再根据接收端所允许发送分组的数量发送分组，从而有效地避免接收端发生死锁。网络的源节点和终点节点之间的端到端的流量控制，以及源用户终端和目的终端之间的端到端的流量控制可采用此方法。
③许可证法
许可证法就是在网络内设置一定数量的“许可证”，许可证的状态分为空载和满载，不携带分组时为空载，携带分组时为满载。每个许可证可以携带一个分组。满载的许可证在到达终点节点时卸下分组变成空载。分组需要在节点等待得到空载的许可证后才能被发送，因而通过在网内设置一定数量的许可证，可达到流量控制的目的。由于存在分组等待许可证的时延，所以这种方法会产生一定的额外时延，尤其是当网络负载较大时，这种额外时延也较大。
三、通信协议
1．协议的分层结构
(1)协议：为进行网络中数据的交换和传输而建立的规约。
(2)协议分层的目的
①降低系统实现的复杂度，各层只实现有限功能。
②可使不同厂商的分组通信设备同层功能一致，方便互联互通。
③增加/删减功能容易，并且不致影响已有设备或功能。
④说明抽象通信服务的概念和实现方法。
⑤体现协议的概念及其工作原理。
(3)协议分层的概念模型
2．开放系统互联参考模型（OSI-RM）
一种网络技术的各层及其协议统称为该网络的体系结构。分组网络遵照国际标准化组织ISO提出的“开放系统互连参考模型（简称OSI）”的体系结构，如图5.7所示。OSI模型将网络划分为七个层次，定义了各层的功能和协议。
图5.7 开放系统互连参考模型示意图
(1)物理层(physical layer)：主要功能是透明传送比特流，完成信道的复用和解复用。信道分为同步与异步，同步信道指信道上始终存在比特信号，需时钟同步。异步信道指仅在上层传输数据时才有信号，不需时钟
(2)数据链路层(data link layer)：功能包括帧定界、差错控制和流量控制。如果信道由多方共享，且采异步时分复用，链路层还需解决信道争用问题，采用“介质访问控制”（MAC）协议。
(3)网络层(network layer)：控制网状拓扑的通信网工作过程，功能包括路由计算、分组转发、服务质量控制、拥塞控制等。
(4)传输层（transport layer）：运行在终端上，提供端到端数据传输服务，包括复用／解复用和端到端的可靠传输。
(5)会话层（session layer）：用户间建立会话，提供对话控制、令牌管理、同步控制等功能。
(6)表示层（presentation layer）：为通信双方提供公共的、独立于具体设备的数据表示方法。
(7)应用层（application layer）：提供特定类应用程序或业务所需的通信服务。例如发出那些请求、作出何种响应何如何传送数据等。
3．X.25建议
X.25建议即“用专用电路连接到公用数据网上的分组式数据终端设备(DTE)与数据电路终接设备(DCE)之间的接口”，是分级数据网中最重要的协议之一。其协议分层结构如图5.8所示。
图5.8 X.25协议的分层结构
(1)X.25物理层
X．25的物理层协议规定了在公用数据网上为同步工作的DTE和DCE之间接口的电气特性、功能特性和机械特性以及协议的交互流程。物理层完成的主要功能有：
①DTE和DCE之间的数据传输；
②在设备之间提供控制信号；
③为同步数据流和规定比特速率提供时钟信号；
④提供电气地；
⑤提供机械的连接器(如针、插头和插座)。
(2)X.25数据链路层的LAPB
数据链路层完成的主要功能就是建立数据链路，利用物理层提供的服务为分组层提供有效可靠的分组信息的传输。X.25的数据链路层协议采用的是HDLC(高级数据链路控制规程)的一个子集一平衡型链路访问规程LAPB协议。
数据链路层传送信息的单位是帧，X.25中采用的LAPB的帧结构如图5.9所示。一个LAPB的帧由标志码（F）、地址字段（A）、控制字段（C）、帧检验序列（FCS）以及信息字段（I）构成。根据控制信息可以将LAPB的帧分为三种：信息帧（I帧）、监控帧（S帧）和无编号帧（U帧）。
图5.9 LAPB帧的结构
各字段的作用及功能描述如下：
①标志码F
标志码的长度为8bit,由0111110这样的比特组合形成。用于同步，位于帧的
开始和结束，上一帧结束的标志码同时是下一帧的开始标志码。
②地址字段A
该字段的长度为8bit。目的是标识出该帧是命令帧还是响应帧。命令帧用来发送信息或产生某种操作，响应帧是对命令帧的响应。在发送端发出的命令帧或信息帧后紧跟着是接收方发送的响应帧（如认可ACK帧），命令帧内的地址是发送命令的DCE或DTE地址，而响应帧内的地址是发送该帧的DTE或DCE地址。
③控制字段C
LAPB定义了两种工作方式：模8方式和模128方式。模8方式就是指发送序号或接收序号在0—7之间循环编号，即7的下一个序号是0。模128方式则是在0～127之间循环号。如果工作在模8方式，以上三种类型帧的控制字段长度均为8bit；如果以模128方式工作，信息帧和监控帧的控制字段长度为16bit，无编号帧的控制字段长度为8bit。
④信息字段I
只有信息帧和无编号帧中的FRMR帧会包含信息字段。信息帧中的信息字段为来自分组层的分组数据。FRMR帧的信息字段为拒绝的原因。
⑤帧检验序列FCS
帧检验序列为16bit，用来检查帧通过链路传输可能产生的错误。FCS在发送方按照特定的算法对发送信息进行计算而产生，并附于帧尾；在接收端通过检查FCS来判别在传输过程中是否发生了错误。
(3)X.25分组层
X.25分组层规定了分组层DTE/DCE接口、虚电路业务规程、分组格式、用户任选的补充业务规程及其相应的格式等内容。
四、帧中继
1．帧中继的基本概念
帧中继是在开放系统互连（OSI）参考模型第二层，即数据链路层上使用简化的方式传送和交换数据单元的一种方式。由于在数据链路层的数据单元一般称作帧，故称为帧中继。其重要特点之一是将X.25分组网中通过分组节点间的重发、流量控制来纠正差错和防止拥塞的处理过程进行简化，将网内的处理移到网外系统中来实现，从而简化了节点的处理过程，缩短了处理时间，这对有效利用高速数字传输信道十分关键。帧中继是一种快速分组技术，它采用动态分配传输带宽和可变长的帧的技术，它适用于处理突发性信息和可变长度帧的信息，是局
域网互连的最佳选择。
2．帧中继的协议结构和帧格式
(1)协议结构
帧中继的协议是以OSI参考模型为基础的，仅包含两层参考模型，即物理层和数据链路层的核心功能，协议模型如图5.10所示。
图5.10 帧中继的协议模型
①帧中继的两个操作平面
a．控制平面（C平面）
用于建立和释放逻辑连接，传送并处理呼叫控制消息；控制平面（C平面）包括三层。第三层规范使用ITU-T的建议Q.931/Q.933定义了帧中继的信令过程，包括提供永久虚连接PVC业务的管理过程，交换虚连接SVC业务的呼叫建立和拆除过程。第二层的Q.921协议是一个完整的数据链路协议—D信道链路接入规程LAPD，它在平面中为Q.931/Q.933的控制信息提供可靠的传输。C平面协议仅在用户和网路之间操作。
b．用户平面（U平面）
用于传送用户数据和管理信息。用户平面（U平面）使用了ITU-T Q.922协议，即帧方式链路接入规程LAPF。帧中继只用到了Q.922中的核心部分，称为DL-Core。
②数据链路层核心部分的功能
帧中继数据链路层核心功能用来支持帧中继承载业务，其主要功能如下：
a．帧定界、同步和透明传输；
b．用地址字段实现帧多路复用和解复用；
c．对帧进行检测，确保0比特插入前/删除后的帧长是整数个字节；
d．对帧进行检测，确保其长度不至于过长或过短；
e．检测传输差错，将出错的帧舍弃（帧中继不进行重发）；
f．拥塞控制。
(2)帧格式
在帧中继接口（用户线接口和中继线接口），数据链路层传输的帧由4种字段组成：标志字段F，地址字段A，信息字段I和帧校验序列字段FCS。帧中继的帧结构如图5.11所示。可以看出，帧中继的帧格式和LAPB的格式类似，主要的区别是帧中继的帧格式中没有控制字节C。帧格式中各字段的含义如下：
图5.11 帧中继的帧结构
①标志字段F
标志字段是一个01111110的比特序列，用于帧同步、定界（指示一个帧的开始和结束），帧结构中其余部分为比特填充区。
②地址字段A
地址字段一般为2个字节，也可扩展为3或4个字节，用于区分同一通路上的多个数据链路的连接，以实现帧的复用/解复用。如图5.12所示。地址字段包括字段扩展比特EA、命令响应指示比特C/R、帧可丢失比特DE、前向显示拥塞比特FECN、后向显示拥塞比特BECN、数据链路连接标示符DLCI和DLCI扩展/控制指示比特D/C共7个组成部分。
图5.12 帧中继地址字段结构
③信息字段I
信息字段I包含的是用户数据，可以是任意的比特序列，它的长度必须是整数个字节，LAPF信息字节的最大默契长度为260个字节，网络应能支持协商的信息字段的最大字节数至少为1598，用来支持例如LAN互联之类的应用，以尽量减少用户设备分段和重装用户数据的需要。
④帧校验序列字段FCS
帧校验序列字段能检测出任何位置上3bit以内的错误、所有奇数个错误、16bit之内的连续错误和数据量的突发性的错误。
3．帧中继交换原理
帧中继起源于分组交换技术，它取消了分组交换技术中的数据报方式，而仅采用虚电路方式，向用户提供面向连接的数据链路层服务。类似于分组交换，帧中继也采用统计复用技术，但它是在链路层进行统计复用的，以“虚电路”(VC)
机制为每一帧提供地址信息，每一条线路和每一个物理端口可容纳许多虚电路，用户之间通过虚电路进行连接。在每一帧的帧头中都包含虚电路号--数据链路连接标识符(DLCI)，这是每一帧的地址信息。帧中继中，由多段DLCI的级连构成端到端的虚连接（X.25中称为虚电路），可分为交换虚连接SVC和永久虚连接PVC。目前帧中继网只提供永久虚电路(PVC)业务，每一个节点机中都存在PVC 转发表，当帧进入网络时，节点机通过DLCI值识别帧的去向。DLCI只具有本地意义，它并非指终点的地址，而只是识别用户与网络间以及网络与网络间的逻辑连接(虚电路段)。
帧中继的虚电路是由多段DLCI的逻辑连接链接而构成的端到端的逻辑链路。当用户数据信息被封装在帧中进入节点机后，首先识别帧头中的DLCI，然后再PVC转发表中找出对应的下段PVC的号码DLCI，从而将帧准确地送往下一节点机。
在帧中继网中，一般都由路由器负责构成帧中继的帧格式。如图8.22所示，路由器在帧内置DLCI值，将帧经过本地UNI接口送入帧中继交换机，交换机首先识别到帧头中的DLCI，然后在相应的转发表中找出对应的输出端口和输出的DLCI，从而将帧准确地送往下一个节点机。如此循环往复，直至送到远端UNI 处的用户，途中的转发都是按照转发表进行的。在图5.13中，已建立了三条PVC：PVC1为路由器1到路由器2：33—40；
PVC2为路由器1到路由器3：40—43—55—24；
PVC3为路由器1到路由器4：10—20-30；
图5.13 帧中继交换原理
各交换机内部都建立相应的转发表，如表5.2（a）、（b）、（c）所示，如对于PVC2，交换机A收到DLCI=40的帧后，查询转发表，得知下一节点为交换机B，DLCI=43，则交换机A将DLCI=40映射到DLCI=43，并通过A—B的输出线转发出去，帧到达交换机B时，完成类似的操作，将DLCI=43映射到DLCI=55，
转发到交换机C，C将DLCI=55映射到DLCI=24转发到路由器3，从而完成用
户信息的交换。
表5.2（a）交换机A转发表
4．帧中继技术特点
(1)高效性
帧中继使用了统计复用技术向用户提供共享的网络资源，每一条线路和网络端口都可由多个终点按信息流量共享，这种技术大大提高了网络资源的利用率；同时，由于帧中继简化了节点间的协议处理，将更多的带宽留给用户数据，因而能向用户提供高吞吐量、低时延的性能，用户不仅可使用预定带宽，还可在有空余带宽时，超过预定值“偷占”更多的带宽，而只需付预定带宽的费用，真正是“物超所值”。
(2)经济性
帧中继技术可以有效地利用网络资源，从网络运营者的角度出发，可以经济地将网络空闲资源分配给用户使用。同样的带宽，若固定地分配给用户，可以收取高额费用，但开通的用户较少；若采用帧中继方式，让更多的用户共享这些带宽，虽然对每个用户的收费比不上专线的收费，但可发展的用户远远多于专线方式，所以，对网络运营者来说总收入并未减少，作为用户而言，可以经济灵活地接入帧中继网，并在其它用户无突发性数据传送时，共享资源。
(3)可靠性
由于帧中继仅有OSI一层和二层核心功能，无纠错和流量控制，网络采取出错就放弃的简单工作方式，网络可靠性似乎成问题。但是帧中继业务的两个前提条件：传输线路质量好；终端智能化程度高。前者保证了网络传输不易出错，即使有少量错误也可由后者去进行端到端的恢复。同时，网络为保证自身的可靠性，采取了永久虚电路（PVC）管理和拥塞管理，PVC管理完成三项任务：报
告接口（UNI和NNI）是否依然有效；指示网络中各PVC当前的状态；显示PVC 的增加与删除。因此，用户和交换机可以清楚地了解目前网络中的运行状态，不向正在发生拥塞或已经删除的PVC上发送数据，以避免造成信息丢失，保证网络充分运行。拥塞管理用于预防和缓解网络中发生的拥塞，帧中继采用显示拥塞通知实现拥塞控制，以减轻网络负荷，避免数据丢失。
(4)灵活性
在帧中继网组建方面，由于帧中继的协议十分简单，利用现有数据网上的硬件设备稍加修改，同时进行软件升级就可实现，而且操作简单，所以实现起来灵活简单。在用户接入方面，帧中继网络能为多种业务类型提供公用的网络传输能力并对高层协议保持透明，用户不必担心协议的不兼容；IBM以及更多路由器厂家均已宣布支持帧中继UNI协议，用户不必担心帧中继网的接入问题。(5)长远性
帧中继作为一种新的承载业务，具有很大的潜力，主要应用在广域网(WAN)中，支持多种数据型业务，如局域网(LAN)互连、计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)、文件传送、图象查询业务、图象监视等。
光交换技术及其应用 摘要：现代通信网中，先进的光纤通信技术以其高速、带宽的明显特征而为世人瞩目。实现透明的、具有高度生存性的全光通信网是宽带通信网未来发展目标。从系统角度来看，支撑全光网络的关键技术又基本上可分为光监控技术、光交换技术、光放大技术和光处理技术几大类。光交换技术作为全光网络系统中的一个重要支撑技术，它在全光通信系统中发挥着重要的作用。本文主要阐述了光交换的类型，光交换技术的优点，以及光交换技术发展的趋势。 关键词：光交换类型趋势 随着通信网传输容量的增加，光纤通信技术也发展到了一个新的高度。发展迅速的各种新业务对通信网的带宽和容量提出了更高的要求。光纤的巨大频带资源和优异的传输性能，使它成为高速大容量传输地理想媒质。随着WDM技术地成熟，单根光纤的传输容量甚至可以达到Tb/s的速度。由此也对交换系统的发展提供了压力和动力，光交换技术的发展在某种程度上也决定了全光通信的发展。 一、光交换与光交换技术 光交换(photonic switching)技术是一种光纤通信技术，它是在光域直接将输入光信号交换到不同的输出端。光交换技术是用光纤来进行网络数据、信号传输的网络交换传输技术。与电子数字程控交换相比，光交换无须在光纤传输线路和交换机之间设置光端机进行光/电（O/E）和电/光（E/O）交换，而且在交换过程中，还能充分发挥光信号的高速、宽带和无电磁感应的优点。光纤传输技术与光交换技术融合在一起，可以起到相得益彰的作用，从而使光交换技术成为通信网交换技术的一个发展方向。 光交换技术可以分成光路交换技术和分组交换技术。光路光交换可利用ＯＡＤＭ、ＯＸＣ等设备来实现，而分组光交换对光部件的性能要求更高，由于目前光逻辑器件的功能还较简单，不能完成控制部分复杂的逻辑处理功能，因此国
从传输技术来说，电话网是采用电路交换方式，即电话通信的电路一旦接通后，电话用户就占用了一个信道，无论用户是否在讲话，只要用户不挂断，信道就一直被占用着。一般情况下，通话双方总是一方在讲话、另一方在听，听的一方没有讲话也占用着信道，而且讲话过程中也总会有停顿的时间。因此用电路交换方式时线路利用率很低，至少有50%以上的时间被浪费掉。而因特网的信息传送是采用分组交换方式，所谓分组交换，是把数字化的信息，按一定的长度“分组”、打“包”，每个“包”加上地址标识和控制信息，在网络中以“存储—转发“的方式传送，即遇到电路有空就传送，并不占用固定的电路或信道，因此被称为是“无连接”的方式。这种方式可以在一个信道上提供多条信息通路；此外在因特网上传送信息通常还采用数据压缩技术，被压缩的语音信息分组在到达目的地后再复原、合成为原来的语音信号送到接收端用户。因此，利用因特网传送语音信息要比电话网传送语音的线路利用率提高许多倍，这也是电话费用大大降低的重要原因。 请简述电路交换和分组交换(包交换)的基本原理与区别 电路交换 每部电话都连接到交换机上，而交换机使用交换的方法，让电话用户之间可以很方便地通信。一百多年来，电话交换机虽然经过了多次更新换代，但交换的方式一直都是电路交换。当电话机数量增多，就使用彼此连接起来的交换机来完成全网的交换工作。注意，是这种交换机采用了电路交换的方式，后来的分组交换也是采用了一样的电信网，只是不一样类型的交换机（当然协议也不同）。 从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。 在使用电路交换打电话之前，先拨号建立连接：当拨号的信令通过许多交换机到达被叫用户所连接的交换机时，该交换机就向用户的电话机振铃；在被叫用户摘机且摘机信号传送回到主叫用户所连接的交换机后，呼叫即完成，这时从主叫端到被叫端就建立了一条连接。通话过程。通话结束挂机后，挂机信令告诉这些交换机，使交换机释放刚才这条物理通路。这种必须经过“建立连接--通信--释放连接”三个步骤的连网方式称为面向连接的。电路交换必定是面向连接的。 用户到交换机之间的叫用户线，归电话用户专用。交换机之间、许多用户共享的叫中继线，拥有大量的话路，正在通话的用户只占用其中的一个话路，在通话的全部时间里，通话的两个用户始终占用端到端的固定传输带宽。 以电路联接为目的的交换方式是电路交换方式。电话网中就是采用电路交换方式。我们可以打一次电话来体验这种交换方式。打电话时，首先是摘下话机拨号。拨号完毕，交换机就知道了要和谁通话，并为双方建立连接，等一方挂机后，交换机就把双方的线路断开，为双方各自开始一次新的通话做好准备。因此，我们可以体会到，电路交换的动作，就是
帧中继(FRAME-RELAY）是一种广域网技术，最初是为了解决全国性或跨国性的帧中继大公司在地理上分散的局域网络实现通信而产生的。随着局域网与局域网之间进行互联的要求日益高涨，帧中继技术也迅速发展起来的。它是一种先进的包交换技术，是一种快速分组通信方式。它采用虚电路技术，能充分利用网络资源。帧中继为多区域间，全国范围内以及国际间实现通信提供了一个灵活高效的广域网解决方案。 帧中继 帧中继是八十年代初发展起来的一种数据通信技术，其英文名为FrameRelay，简称FR。它是从X.25分组通信技术演变而来的。数据通信的目的就是要完成计算机之间、计算机与各种数据终端之间的信息传递。为了实现数据通信，必须进行数据传输，即将位于一地的数据源发出的数据信息通过数据通信网络送到另一地的数据接收设备。被传递的数据信息的类型是多种多样的，其典型的应用有文件传送、电子信箱、可视图文、文件检索、远程医疗诊断等。数据通信网交换技术历经了电路方式、分组方式、帧方式、信元方式等阶段。 电路方式是从一点到另一点传送信息且固定占用电路带宽资源的方式，例如专线DDN数据通信。由于预先的固定资源分配，不管在这条电路上实际有无数据传输，电路一直被占着。分组方式是将传送的信息划分为一定长度的包，称为 帧中继
分组，以分组为单位进行存储转发。在分组交换网中，一条实际的电路上能够传输许多对用户终端间的数据而不互相混淆，因为每个分组中含有区分不同起点、终点的编号，称为逻辑信道号。分组方式对电路带宽采用了动态复用技术，效率明显提高。为了保证分组的可靠传输，防止分组在传输和交换过程中的丢失、错发、漏发、出错，分组通信制定了一套严密的，较为繁琐的通信协议，例如：在分组网与用户设备间的X.25规程就起到了上述作用，因此人们又称分组网为“X.25网”。帧方式实质上也是分组通信的一种形式，只不过它将X.25分组网中分组交换机之间的恢复差错，防止拥塞的处理过程进行了简化。帧方式的典型技术就是帧中继。由于传输技术的发展，数据传输误码率大大降低，分组通信的差错恢复机制显得过于繁琐，帧中继将分组通信的三层协议简化为两层，大大缩短了处理时间，提高了效率。帧中继网内部的纠错功能很大一部分都交由用户终端设备来完成。 帧中继 帧中继是一种局域网互联的WAN协议，它工作在OSI参考模型的物理层和数据链路层。它为跨越多个交换机和路由器的用户设备间的信息传输提供了快速和有效的方法。帧中继是一种数据包交换技术，与X.25类似。它可以使终端站动态共享网络介质和可用带宽。帧中继采用以下两种数据包技术：1）可变长数据包；2）统计多元技术。它不能确保数据完整性，所以当出现网络拥塞现象时就会丢弃数据包。但在实际应用中，它仍然具有可靠的数据传输性能。 帧中继是在分组交换技术的基础上发展起来的一种电信业务，简称FR。它是对原来的分组交换协议作了简化的数据传输新技术。又称“快速分组交换”技术。“帧”在数据通信中是指一个包括开始和结束标志的一个连续的二进制比特序列，是数据通信中传输链路传送时所用的基本单位。“帧中继”就是在传输链路中以“帧”为单位进行的中继传送。 帧中继(FrameRelay)是一种网络与数据终端设备(DTE)接口标准。由于光纤网比早期的电话网误码率低得多，因此，可以减少X.25的某些差错控制过程。从而可以减少结点的处理时
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/2b19079835.html, 现代分组交换技术的发展与应用 作者：赵振华肖智戈陈剑 来源：《速读·下旬》2015年第10期 摘要：分组交换技术是由数据通信发展而来的。分组交换是将用户传送的数据划分成一 定的长度，每个部分叫做一个分组。在每个分组的前面加上一个分组头，用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。 关键词：分组交换技术;发展;应用 1 分组交换技术发展史 从交换技术的发展历史看，数据交换经历了报文交换、电路交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程。 报文交换就是将用户的报文存储在交换机的存储器中，当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端，以“存储—转发”方式在网内传输数据。电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。
分组交换技术的产生 面向终端的计算机网络在其应用与发展的过程中，随着被连入的主机和终端数目的不断增加，网络的覆盖面积在不断扩大，结果是通信问题表现得越来越突出和重要。当时的数据通信存在的主要问题是：（1）通信资源主要来源于租用现有的电话、电报网的线路，在传输质量和速率等方面不能满足数据通信的要求；（2）传统电话网的线路交换和电报网的报文交换方式不能在通信线路的利用率和传输迟延两方面获得很好的 折中；（3）没有统一的数据通信体制和网络体系结构，各家网络的发展各行其是，而且往往在同一地区搞重复建设，但又互不兼容，网络之间无法互通。因此，在 60 年代中期面向终端网络蓬勃发展的同时，一场新的通信体制的革命也在悄然进行，最终导致分组交换网的出现。 1964 年 8 月，欧洲 RAND 公司的 Paul Baran 等人发表了一篇研究报告(P. Baran et al: “OnDistributed Communications”, Series of 11 reprots, Rand Coorp. Santa Monica, Ca..,Aug. 1964)，为北大西洋公约组织提出了一个基于话音分片打包传输与交换的空军通信网络体制，目的在于提高话音通信网的安全和可靠性。这个网络的工作原理设想是：把送话人的话音信号分割成数字化的一些“小片”，各个小片封装成“包”在网内的不同通路上独立地传输到目的节点站，最后从包中卸下“小片”装配成原来的话音信号送给受话人。这样，在除目的地之外的其他节点站所能窃听到的只是个别小片片，不可能组装成一个完整的语句。另外，由于每个话音小片可以有多条通路到达目的站，因而网络具有抗破坏和抗故障能力。可惜这一设想在当时未能引起有关当局的重视，也有当时技术上的原因。 1966 年英国国家物理实验室的 Davies 首次提出分组(packet，又译为“数据包”)的概念，与 Paul Baran 研究报告的设想一致。第一个利用分组交换(packet switching)技术的是美国国防部的高级研究计划局(Advanced Research Project Agency, 简称ARPA)。当时 ARPA决定致力于开发一个能实现资源共享的计算机网络，把分组交换技术应用于网络的数据通信。这就是于 1969 年建成的 ARPANET——世界上第一个采用分组交换技术的计算机网络——被后人称为“网络之父”，也是现今“因特网”的前身。
分组交换技术 百科名片 分组交换技术也称包交换，是将用户传送的数据划分成一定的长度,每个部分叫做一个分组，经过传输分组的方式传输信息的一种技术。它是经过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信，在传输线路质量不高、网络技术手段还较单一的情况下，应运而生的一种交换技术。 目录 概述 发展历史 技术特点 网络结构 网络现状 技术应用 现阶段作用 概述 发展历史 技术特点 网络结构网络现状 技术应用 现阶段作用
分组交换技术是在计算机技术发展到一定程度，人们除了打电话直接沟通，分组交换在每个分组的前面加上一个分组头，用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将她们转发至目的地，这一过程称为分组交换。 进行分组交换的通信网称为分组交换网。从交换技术的发 展历史看，数据交换经历了电路交换、报文交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程。分组交换实质上是在”存储一转 发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据一分组。每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的 数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端 ，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。分
组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小 ， 交互性好。 分组交换网是继电路交换网和报文交换网之后一种新型交 换网络，它主要用于数据通信。分组交换是一种存储转发的交 换方式，它将用户的报文划分成一定长度的分组，以分组为存 储转发，因此，它比电路交换的利用率高，比报文交换的时延要小，而具有实时通信的能力。分组交换利用统计时分复用原理,将一条数据链路复用成多个逻辑信道，最终构成一条主叫、被叫用户之间的信息传送通路，称之为虚电路(V.C)实现数据的分 组传送。 分组交换网具有如下特点：(1)分组交换具有多逻辑信道的 能力，故中继线的电路利用率高；(2)可实现分组交换网上的不 同码型、速率和规程之间的终端互通；(3)由于分组交换具有差 错检测和纠正的能力，故电路传送的误码率极小；(4)分组交换的网络管理功能强。 分组交换的基本业务有交换虚电路(SVC)和永久虚电路(PVC)两种。交换虚电路如同电话电路一样，即两个数据终端要 通信时先用呼叫程序建立电路(即虚电路),然后发送数据，通信 结束后用拆线程序拆除虚电路。永久虚电路如同专线一样，在分组网内两个终端之间在申请合同期间提供永久逻辑连接，无
第五章分组交换与帧中继技术 本章教学基本要求： 1．了解数据通信系统的组成； 2．理解分组格式和帧格式； 3．理解虚电路和逻辑信道的含义； 4．理解OSI参考模型、X.25协议结构和帧中继协议结构； 5．掌握分组交换的两种工作方式，即数据报和虚电路； 6．掌握分组交换的路由选择方式和流量控制方式。 本章教学主要内容： 一、数据通信概述 二、分组交换技术 三、通信协议 四、帧中继
一、数据通信概述 1．数据通信的定义 数据通信是计算机技术和通信技术相结合而产生的一种通信方式。它通过通信线路将数据终端（信源或信宿）与计算机连接起来，从而可使不同地点的数据终端直接利用计算机来实现软、硬件和信息资源的共享。 2．数据通信的特点 (1)数据通信是人-机或机-机间的通信，计算机直接参与通信是一个重要特征； (2)数据通信传输和处理的是离散数字信号，而不是连续的模拟信号； (3)传输速率高，要求接续和传输响应时间快； (4)传输系统质量高，要求误码率在10-8～10-10左右。 3．数据通信系统的基本构成 数据通信系统基本构成如图5.1所示，由数据终端设备(DTE)、数据电路和计算机系统组成。 数据终端设备计算机系统 图5.1 数据通信系统的构成 (1)数据终端设备（DTE）：所有与网络端口相连的设备。 ①分组型终端（PT）：能够执行X.25通信协议的终端，采用同步工作方式，具有发送和接收分组的功能。 ②非分组型终端（NPT）：所有执行非X.25通信规程和无规程终端的统称，采用起止式异步工作方式，只具有发送和接收字符的功能。此终端不能直接进入分组交换网，必须经过分组装拆设备（PAD）。 (2)数据电路：由传输信道和数据电路终接设备（DCE）组成。 DCE是数据通信设备中的一种，其主要功能是在数据终端设备和其接入的网络之间进行接口规程及电气上的适配，不同的数据通信系统所用的数据电路终接设备可以有所不同。如果传输信道属于模拟信道，DCE的作用就是把DTE送来的数据信号变换为模拟信号再送往信道，或者反过来把信道送来的模拟信号变换成
填空题 1.数据交换方式基本上分为三种：电路交换（CircuitSwitch：CS）、报文交换（MessageSwitch： MS）和分组交换（PacketSwitch：PS） 2.分组交换有两种方式：虚电路（VirtualCircuit：VC）方式和数据报（Datagram：DG）方式。 3.快速分组交换在实现的技术上有两大类帧中继（FrameRelay）和信元中继（CellRelay） 4.帧中继是以___分组交换______技术为基础的____高速分组交换_____技术。 5.虚电路服务是OSI__网络（第3）___层向运输层提供的一种可靠的数据传送服务，它确保所有 分组按发送___顺序___到达目的地端系统。 6.按照实际的数据传送技术，交换网络又可分为电路交换网、报文交换网分组交换网。 7. 8. 9. 简答题 1、 2、 答： 4、 答： <1>传输报文被分成大小有一定限制的分组传输 <2>分组按目标地址在分组交换网中以点对点方式递交 <3>各交换节点对每一个到达的分组完整接受(存储)、经检查无错后选择下一站点地址往下 递交(转发) <4>最终分组被递交到目的主机 5、(数据报)交换与电路交换相比有什么特点？ 答：包交换与电路交换比在以下方面不同 <1>包交换不使用独占信道，而仅在需要时申请信道带宽，随后释放 <2>由于包交换一般采用共享信道，传输时延较电路交换大 <3>包交换传输对通信子网不透明，子网解析包地址等通信参数 来源网络
<4>包交换采用存储转发方式通信，对通信有差错及流量控制，而电路交换不实现类似控制 <5>各包在交换时其传输路径是不定的，在电路交换中所有数据沿同一路径传输 <6>包交换不需连接建立呼叫 <7>包交换网有可能产生拥塞，电路交换则不会 <8>包交换以通信量计费，电路交换以通信时间计费 6、在通信系统中，主要有哪些交换技术？其主要特点是什么？ 1、电路交换需建立一条独占的信道，电路利用率不高。 2、报文交换报文采用存储—转发方式传送，由于报文大小不同，在交换节点中需较大空 间存储，报文需排队，报文交换不能满足实时通信要求。 3、分组交换报文被分成若干有规定大小的分组进行存储转发，分组在交换节点中缓冲存 储时间短，分组交换不独占信道，信道利用率高，适宜于实时通信。 8 （2 在H1 （3 ”， 来源网络
分组交换技术简介及未来应用 通信工程 2011117145 王彦卓 一、分组交换技术的诞生背景 随着计算机技术的发展，人们生活中遍布网络，如通信网络，英特网等，这也促使了交换技术的空前发展。从电话交换一直到当今数据交换、综合业务数字交换，交换技术经历了人工交换到自动交换的过程。 由于电路交换技术不利于实现不同类型的数据终端设备之间的相互通信，报文交换技术下的信息传输时延又太长，不满足数据通信的实时性要求，分组交换技术应运而生。 二、分组交换技术的原理 分组交换采用了报文交换的“存储-转发”方式，但是不像报文交换那样以报文单位交换，而是将报文截成许多比较短的，被规格化的“分组”进行交换和传输。可以说食堂一个窗口排一列很多人打饭类比为报文交换，那么分组交换就是把队伍分成两个或者几个人一组，可以自由选择窗口打饭，当然，任务是所有人都打好饭。由于分组长度短，又具有统一的格式，便于在交换机中进行存储和处理，“分组”进入交换机中只停留很短的时间，进行排队处理，一旦确定了新的路由，就很快的发送给下一个交换机或用户终端。由此可见，分组穿过网络的时间很短，这样，分组交换技术就能够满足绝大多数用户对信息传输的实时性要求。待分组到达目的地后，交换机将分组头
去掉，将分割的数据段按顺序装好，还原成发端的文件交给收端用户。 三、分组交换技术的工作模式 分组交换可以分成两种工作模式：数据报和虚电路。 数据报方式类似报文传输方式，将每个分组作为报文来对待，每个数据分组中都包含终点的地址信息，分组交换机为每一个数据分组独立寻址，相当于一队人前往目的地，每个人都拿着到目的地的地图，但每个人的路线都不一样。 虚电路的方式就比较个性了。它是交换机之间建立的一种逻辑链接，主叫机与被叫机任何一方在任何时候都可以用这种连接和接收数据，但是虚电路是不独占线路和交换机资源的。 一条实际物理电路可以有很多虚电路。 四、分组交换技术的优缺点 分组交换的主要优点有： （1）向用户提供了不同速率，不同代码，不同的同步方式，不同的通信控制协议的数据终端之间能够互相通信的灵活 的通信环境。 （2）网络负载轻的时候，信息传输时延小且变化范围小，能满足计算机交互业务的要求。 （3）通信线路利用率高，一条物理线路可以同时提供多条信息通路，实现了线路动态的统计复用。 （4）可靠性高，在分组交换网中，“分组”在网络中传送时的路
第1章交换概论 1.2 通信网中用户线上传输的是什么信号？中继(E1)线上是什么信号？数据传输速率？答：模拟信号。数字信号。 2.048Mbps. 1.3 说明目前常用的交换方式有哪几种？各有什么特点及应用场合？ 答：电路交换,多速率电路交换.快速电路交换,分组交换, 帧交换, 帧中继、ATM交换, IP交换, 多协议标记交换(MPLS), 光交换, 软交换.。 电路交换： ①信息传送的最小单位是时隙②同步时分复用(固定分配带宽) ③面向物理连接的工作方式④信息具有透明性⑤信息传送无差错控制⑥基于呼叫损失制的流量控制 多速率电路交换： 本质上还是电路交换，具有电路交换的主要特点。不同的是： 电路交换方式只提供64kbps的单一速率，多速率电路交换方式可以为用户提供多种速率。即多速率电路交换，有一个固定的基本信道速率，如64kbps、2Mbps等，几个这样的基本信道捆绑起来构成一个速率更高的信道，实现多速率交换。这个更高的速率一定是基本信道速率的整数倍。窄带综合业务数字网(N-ISDN)中，可视电话业务采用的就是多速率电路交换方式。 快速电路交换： 动态分配带宽和网络资源，用户不传输数据时，不建立传输通道和物理连接，当有信息传送时才快速建立通道。适应突发业务。 分组交换： 1.报文交换的特征是交换机要对用户的信息进行存储和处理，即信息是不透明传输。数据
通信——非话业务。 2分组交换： ①信息传送的最小单位是分组。②面向逻辑连接和无连接两种工作方式③统计时分复用(按需分配带宽) 基本原理是把时间划分为不等长的时间片，长短不同的时间片就是传送不同长度分组所需要的时间，每路通信按需分配时间片，当通信需要传送的分组多时，所占用时间片的个数就多，反之，所占用时间片的个数就少，不传输信息时不分配带宽。由此可见，统计时分复用是按需分配带宽(动态分配带宽)的。④标志化信道：在统计时分复用中，靠分组头中的标志来区分不同的通信分组。具有相同标志的分组属于同一个通信，也就构成了一个子信道，识别这个子信道的标志也叫做信道标志，该子信道被称为标志化信道。而同步时分复用靠时间位置来识别每路通信的分组，被称为位置化信道。⑤信息传送有差错控制，分组交换是专门为数据通信网设计的交换方式，为保证数据信息的可靠性，在分组交换中设有CRC校验、重发等差错控制机制。⑥信息传送不具有透明性。分组交换对所传送的数据信息要进行处理。⑦基于呼叫延迟制的流量控制。在分组交换中，当数据流量较大时，分组排队等待处理，其流量控制基于呼叫延迟分组交换的技术不适合对实时性要求较高的话音业务，而适合突发和对差错敏感的数据业务。 帧交换： 帧交换方式简化了协议，其协议栈只有物理层和数据链路层。 帧交换与分组交换、帧中继的技术特点
分组交换技术及其应用 随着微电子技术、计算机技术的飞速发展，交换技术得到了空前的发展。从电话交换一直到当今数据交换、综合业务数字交换，交换技术经历了人工交换到自动交换的过程。人们对可视电话、可视图文、图象通信和多媒体等宽带业务的需求，也将大大地推动异步传输技术（A TM）和同步数字系列技术（SDH）及宽带用户接入网技术的不断进步和广泛应用。 分组交换技术是在计算机技术发展到一定程度，人们除了打电话直接沟通，通过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信，在传输线路质量不高、网络技术手段还较单一的情况下，应运而生的一种交换技术。 分组交换也称包交换，它是将用户传送的数据划分成一定的长度，每个部分叫做一个分组。在每个分组的前面加上一个分组头，用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。进行分组交换的通信网称为分组交换网。 分组交换技术介绍 分组交换与其他交换的比较 从交换技术的发展历史看，数据交换经历了电路交换、报文交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程。 电路交换 电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。在整个通信过程中双方一直占用该电路。它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。但同时也带来线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。 报文交换 将用户的报文存储在交换机的存储器中。当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端，它以“存储——转发”方式在网内传输数据。报文交换的优点是中继电路利用率高，可以多个用户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间互通。但它的缺点也是显而易见的。以报文为单位进行存储转发，网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求高的用户。报文交换适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。 分组交换 分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据——分组。每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。 异步传输模式（A TM） 综合业务数字网是集语音、数据、图文传真、可视电话等各种业务为一体的网络，适用于不
三种交换技术的简介 1．电路交换技术 网络交换技术共经历了四个发展阶段，电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术和ATM技术。公众电话网（PSTN网）和移动网（包括GSM网和CDMA网）采用的都是电路交换技术，它的基本特点是采用面向连接的方式，在双方进行通信之前，需要为通信双方分配一条具有固定带宽的通信电路，通信双方在通信过程中将一直占用所分配的资源，直到通信结束，并且在电路的建立和释放过程中都需要利用相关的信令协议。这种方式的优点是在通信过程中可以保证为用户提供足够的带宽，并且实时性强，时延小，交换设备成本较低，但同时带来的缺点是网络的带宽利用率不高，一旦电路被建立不管通信双方是否处于通话状态，分配的电路都一直被占用。 2．报文交换技术 报文交换技术和分组交换技术类似，也是采用存储转发机制，但报文交换是以报文作为传送单元，由于报文长度差异很大，长报文可能导致很大的时延，并且对每个节点来说缓冲区的分配也比较困难，为了满足各种长度报文的需要并且达到高效的目的，节点需要分配不同大小的缓冲区，否则就有可能造成数据传送的失败。在实际应用中报文交换主要用于传输报文较短、实时性要求较低的通信业务，如公用电报网。报文交换比分组交换出现的要早一些，分组交换是在报文交换的基础上，将报文分割成分组进行传输，在传输时延和传输效率上进行了平衡，从而得到广泛的应用。 3．分组交换技术 电路交换技术主要适用于传送话音相关的业务，这种网络交换方式对于数据业务而言，有着很大的局限性。首先数据通信具有很强的突发性，峰值比特率和平均比特率相差较大，如果采用电路交换技术，若按峰值比特率分配电路带宽则会造成资源的极大浪费，如果按照平均比特率分配带宽，则会造成数据的大量丢失。其次是和语音业务比较起来，数据业务对时延没有严格的要求，但需要进行无差错的传输，而语音信号可以有一定程度的失真但实时性一定要高。分组交换技术就是针对数据通信业务的特点而提出的一种交换方式，它的基本特点是面向无连接而采用存储转发的方式，将需要传送的数据按照一定的长度分割成许多小段数据，并在数据之前增加相应的用于对数据进行选路和校验等功能的头部字段，作为数据传送的基本单元即分组。采用分组交换技术，在通信之前不需要建立连接，每个节点首先将前一节点送来的分组收下并保存在缓冲区中，然后根据分组头部中的地址信息选择适当的链路将其发送至下一个节点，这样在通信过程中可以根据用户的要求和网络的能力来动态
分组交换技术的应用及特点题库1-0-8
问题： [多选]由于应用场合的不同，路由器可分为。 A.骨干路由器 B.企业路由器 C.标记路由器 D.接入路由器 E.区域路由器 骨干路由器用于连接各企业网;企业路由器用于互连大量的端系统;接入路由器用于传统方式连接拨号用户;区域路由器和标记路由器是迷惑项
问题： [单选]称为包交换的是。 A.电路交换 B.报文交换 C.分组交换 D.多协议标记交换
问题： [单选]数据终端设备DTE与数据电路终端设备DCE之间的接口协议采用的是，它使得不同的数据终端设备能接入不同的分组交换网。 A.X.25建议 B.帧中继技术 C.异步转移模式ATM D.多协议标记交换 X.25建议是数据终端设备DTE与数据电路终端设备DCE之间的接口协议，它使得不同的数据终端设备能接入不同的分组交换网;帧中继技术是分组交换网的升级换代技术，是以分组交换技术为基础的;采用异步转移模式ATM能够克服电路交换方式中网络资源利用率低、分组交换方式信息时延大和抖动的缺点，它可以把语音、数据、图像和视像等各种信息进行一元化的处理、加工、传输和交换，大大提高了网络的效率;多协议标记交换MPLS支持多种协议，对上，它可以支持IPv4和IPv6协议，以后将逐步扩展到支持多种网络层协议;对下，它可以同时支持X.25、ATM、帧中继、PPP、SDH、DWDM等多种网络。 出处：森林舞会游戏 https://https://www.doczj.com/doc/2b19079835.html,;
问题： [单选]采用能够克服电路交换方式中网络资源利用率低、分组交换方式信息时延大和抖动的缺点，它可以把语音、数据、图像和视像等各种信息进行一元化的处理、加工、传输和交换，大大提高了网络的效率。 A.X.25建议 B.帧中继技术 C.异步转移模式ATM D.多协议标记交换
分组交换与帧中继比较 一．摘要 分组交换是以分组为单位进行传输和交换的，它是一种存储-转发交换方式，即将到达交换机的分组先送到存储器暂时存储和处理，等到相应的输出电路有空闲时再送出。 帧中继是一种用于连接计算机系统的面向分组的通信方法。它主要用在公共或专用网上的局域网互联以及广域网连接。大多数公共电信局都提供帧中继服务，把它作为建立高性能的虚拟广域连接的一种途径。 二．综述 1.分组交换技术 分组是由分组头和其后的用户数据部分组成的。分组头包含接收地址和控制信息，其长度为3--10B，用户数据部分长度是固定的，平均为128B，最长不超过256B。同一分组网内分组长度是固定的，而不同分组网分组长度可以不同。路由选择确定了输出端口和下一个节点后，必须使用交换技术将分组从输入端口传送到输出端口，实现输送比特通过网络节点。 分组交换技术是在计算机技术发展到一定程度，人们除了打电话直接沟通，通过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信，在传输线路质量不高、网络技术手段还较单一的情况下，应运而生的一种交换技术。 分组交换也称包交换，它是将用户传送的数据划分成多个更小的等长部分，每个部分叫做一个数据段。在每个数据段的前面加上一些必要的控制信息组成的首部，就构成了一个分组。首部用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。进行分组交换的通信网称为分组交换网。分组交换实质上是在“存储—转发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点。 在分组交换方式中，由于能够以分组方式进行数据的暂存交换，经交换机处理后，很容易地实现不同速率、不同规程的终端间通信。
分组交换网与分组交换技术 学院：电气工程学院
目录 1．分组交换技术 (2) 1.1分组交换的定义 (2) 1.2分组交换概述 (2) 1.3分组交换技术的发展 (2) 1.3.1一段有趣的争议 (2) 1.3.2发展历史 (2) 1.4分组交换的技术特点 (3) 2.分组交换网 (4) 2.1分组交换网概述 (4) 2.2分组交换网的现状 (4) 2.3分组交换网的主要特点 (4) 2.4分组交换网的网络结构 (4) 2.5分组交换网的基本业务 (6)
1．分组交换技术 1.1分组交换的定义 分组交换技术也称包交换，是将用户传送的数据划分成一定的长度，每个部分叫做一个分组，通过传输分组的方式传输信息的一种技术。它是通过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信，在传输线路质量不高、网络技术手段还较单一的情况下，应运而生的一种交换技术。 1.2分组交换概述 分组交换在每个分组的前面加上一个分组头，用以指明该分组发往何地址，然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。进行分组交换的通信网称为分组交换网。从交换技术的发展历史看，数据交换经历了电路交换、报文交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程。分组交换实质上是在“存储—转发”基础上发展起来的。它兼有电路交换和报文交换的优点。分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据—分组。每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。 1.3分组交换技术的发展 1.3.1一段有趣的争议 分组交换由Donald Davies和保罗·巴兰在1960年代早期发明。有人认为伦纳德·克兰罗克也是分组交换的发明者，但是Davies在去世之前争辩这一点并指出，克兰罗克的研究实际上是关于排队论，也就是分组交换的关键理论基础。克兰罗克出版的著作中未显著提到过把用户消息分割成段，并通过网络分别发送他们，这是巴兰和Davies最重要的创新。 1.3.2发展历史 从交换技术的发展历史看，数据交换经历了电路交换、报文交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程。 （1）电路交换 电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。在整个通信过程中双方一直占用该电路。它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。
帧中继与ATM互连技术 电信08-3班李华 学号0806110307 摘要：ATM技术是ITU-T推荐的B-ISDN交换技术，而帧中继在提供广域网业务方面很成功。因此，在ATM发展的初期不可避免地会与帧中继技术并存。本文阐述了ATM与帧中继网络互连和业务互连的相关技术及其存在的问题。 关键词：ATM 帧中继互连技术 1.概述 帧中继是成功的广域网分组交换技术，能够支持数据和传真业务，帧中继上的语音业务也正在研究。目前，它在提供广域网业务方面具有不可替代的地位。B-ISDN是宽带网络发展的必然趋势，而ATM技术是B-ISDN的核心。由于它的特点（快速分组交换和统计复用）使得它不但能够支持所有的现有业务，如语音、数据、图像等，而且从理论上讲，对于那些至今人们还不了解的未来业务，如远程教学、远程医疗等，它也是足以胜任的交换技术。 但是，ATM毕竟是一种全新的交换技术，要使ATM技术真正达到市场应用阶段的要求，如：性能稳定、操作简单、维护方便、价格适中、相应配套技术（如：相关协议、支持ATM业务的应用程序开发、光纤技术、SDH/SONET技术等）完善，尚需时日。而且，已经在帧中继上投资的用户，短期内也不会转向ATM技术。由于这些原因，ATM网络和ATM业务在一段时间内与帧中继网络业务并存是一个必然的过程。 ATM技术要想得到用户的支持，最终占领市场，就必须发展与帧中继的互连技术，保护帧中继用户的已有投资，为用户最终过渡到ATM网创造条件。 2.帧中继与ATM互连的意义 当今的信息世界是一个依赖于网络的世界，而网络技术本身又正以前所未有的速度飞速发展着。其发展的两个突出特点是Internet的飞速发展，迅速改变了人们的社会生活，使人们深刻感觉到网络的巨大影响力；而另一个特点就是在网络中由ATM技术所以发引交换革命。 网络的综合化、宽带化和智能化将是网络今后发展的一个主要方向。当然，这个发展过程不可能在一夜之间便出现，在目前，宽带业务尚未形成规模，基于ATM的B-ISDN的
《现代交换原理》报告 分组交换技术 及其现状与发展趋势 班级：通信09-03班 学号 姓名： 指导教师： 日期：2012.5.4
摘要： 随着互联网的高速发展人们对高速数据传输和移动多媒体业务的渴望不断上升，通信界正依托当今飞速发展的通信技术向3G体制挺进。在这一演进过程中，分组交换技术以自己独特的优点扮演着愈来愈重要的角色。分组交换是将用户传送的数据划分成一定的长度，每个部分叫做一个分组，通过传输分组的方式传输信息的一种技术。它是通过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信，在传输线路质量不高、网络技术手段还较单一的情况下，应运而生的一种交换技术。近年来，随着光纤技术获得巨大成就，信道的传输速率明显增强，这位分组交换技术的发展开辟了新的道路，帧中继、异步转移模式等快速分组交换技术迅速的发展起来。展望未来的高速互联网世界以分组交换技术为基础的分组核心网最终将承担全部数据业务已是不争的事实。 关键词：分组交换互联网分组交换网快速分组交换技术 1.分组交换技术概述 随着微电子技术、计算机技术的飞速发展，交换技术得到了空前的发展。从电话交换一直到当今数据交换、综合业务数字交换，交换技术经历了人工交换到自动交换的过程。人们对可视电话、可视图文、图象通信和多媒体等宽带业务的需求，也将大大地推动异步传输技术（ATM）和同步数字系列技术（SDH）及宽带用户接入网技术的不断进步和广泛应用。 分组交换技术是在计算机技术发展到一定程度，人们除了打电话直接沟通，组交换也称为包交换。分组交换方式不是以电路连接为目的，而是以信息分发为目的。分组交换机将用户要传送的数据按一定长度分割成若干个数据段，这些数据段叫做“分组”(或称包)。传输过程中，需在每个分组前加上控制信息和地址标识(即分组头)，然后在网络中以“存储——转发”的方式进行传送。到了目的地，交换机将分组头去掉，将分割的数据段按顺序装好，还原成发端的文件交给收端用户，这一过程称为分组交换。进行分组交换的通信网称为分组交换网。
1.分组交换有哪两种形式？比较其异同。 答：有数据包和虚电路 相同点：都同属于分组交换，都要对分组进行存储和转发。 不同点：1、虚电路在通信前必须建立虚电路通道，数据报则不需要。 2、虚电路中所有有分组都按同一路由到达，而数据包交换时每个分组都独立选择路由。 3、虚电路中搜友分组都按发送顺序到达，而数据包交换时，分组到达的顺序可能与发送顺序不一致（先发的后到，后发的先到，在接受方可能需要重新排列分组顺序。）。 4、虚电路适合报文长，数据量大的时候使用，而数据包适合报文短，分组少的情况，更快速可靠。 2.理想五层模型是哪几层，各层的功能是什么？ 答：理想的五成模型是物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层 各层的功能： 物理层 数据链路层 网络层 传输层 应用层 3.IP地址与MAC地址有什么区别？ 答：MAC地址也称为物理地址（或硬件地址），通常集成在各个硬件设备（列如网卡）是一个48bit的地址，用16进制表示，每组2位。 IP地址也称为逻辑地址（或软件地址），是32位二进制，用点分十进制表示成4段。4.请简述交叉网线制作的步骤，并画出线序分布图。 答：剪下0.6m—100m的一段双绞线备用。 剥线：用剥线扣将双绞线的外部套层去掉2~3cm 理线：按照T568B的线序将8根线序排好，并将8根导线抹平捋直。 插线：用剪刀口将多余的部分剪掉，使裸露部分保持在12mm~14mm；RJ-45接头铜芯向上，将双绞线插入到RJ-45接头中，直到另一端看到8根线发亮的铜芯；（注意切口平整）压线：将RJ-45接头放入压线口，用力平稳的下压。 测线：如法炮制做好另一端（只是将线序改为不同的线序），用测试仪检测制作是否正确。 5. TCP/IP传输层有哪两个协议？其区别是什么？ 答：TCP/IP协议簇在传输层主要包括两个协议TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议） 相同点：都位于TCP/IP参考模型的传输层，拥有自己独立的端口号。
分组交换技术习题-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
填空题 1.数据交换方式基本上分为三种：电路交换（Circuit Switch：CS）、报文交换（Message Switch：MS）和分组交换（Packet Switch：PS） 2.分组交换有两种方式：虚电路（Virtual Circuit：VC）方式和数据报（Datagram：DG）方 式。 3.快速分组交换在实现的技术上有两大类帧中继（Frame Relay）和信元中继（Cell Relay） 4.帧中继是以___分组交换______技术为基础的____高速分组交换_____技术。 5.虚电路服务是OSI__网络（第3）___层向运输层提供的一种可靠的数据传送服务，它确 保所有分组按发送___顺序___到达目的地端系统。 6.按照实际的数据传送技术，交换网络又可分为电路交换网、报文交换网分组交换网。 7.用电路交换技术完成的数据传输要经历电路建立、数据传输、电路拆除过程。 8.在计算机的通信子网中，其操作方式有两种，它们是面向连接的虚电路和无连接的数 据报。 9.在数据报服务方式中，网络节点要为每个分组/数据报选择路由，在虚电路服务方 式中，网络节点只在连接建立时选择路由。 简答题 1、简答分组交换的特点和不足 答：优点： 1、节点暂时存储的是一个个分组，而不是整个数据文件 2、分组暂时保存在节点的内存中，保证了较高的交换速率 3、动态分配信道，极大的提高了通信线路的利用率 缺点： 4、分组在节点转发时因排队而造成一定的延时 5、分组必须携带一些控制信息而产生额外开销，管理控制比较困难 2、请比较一下数据报与虚电路的异同？ 答：见下表。 4、 答：