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描述了⼏种交换技术的⼯作时序,从图中可以看出这⼏种交换⽅法在时间关系上的特点。
不同的交换技术适⽤于不同的场合:对于交互式通信来说,报⽂交换肯定是不适合的;
对于较轻和间歇式负载来说,电路交换是最合适的,可以通过电话拨号线路来实⾏通信;对
于较重和持续的负载来说,使⽤租⽤的线路以电路交换⽅式实⾏通信是合适的;对于必须交换中等到⼤量数据的情况,可⽤分组交换⽅法。
下⾯再简单⼩结⼀下三种交换技术的主要特点:
(1)电路交换。
在数据传送开始之前必须先设置⼀条专⽤的通路。
在线路释放之前,该通路由⼀对⽤户完全占⽤。
对于猝发式的通信,电路交换效率不⾼。
(2)报⽂交换。
报⽂从源点传送到⽬的地采⽤"存储⼀转发"的⽅式,在传送报⽂时,→个时刻仅占⽤⼀段通道。
在交换节点中需要缓冲存储,报⽂需要排队,故报⽂交换不能满⾜实时通信的要求。
(3)分组交换。
交换⽅式和报⽂交换⽅式类似,但报⽂被分成分组传送,并规定了的分组长度。
在数据报分组交换中,⽬的地需要重新组装报⽂;在虚电路分组交换中,数据传送之前必须通过虚呼叫设置⼀条虚电路。
分组交换技术是计算机络中使⽤最⼴泛的⼀种交换技术。
现有的公⽤数据都采⽤分组交换技术,例如我国的CNPAC,美国的115IZNET,以及很多国家建⽴的公⽤数据都属于这⼀类型。
⽬前⼴泛采⽤的X.25协议就是由CCITT制定的分组交换协议。
路由交换技术基础知识路由交换技术是现代计算机网络中的重要概念，它是实现网络连接和数据传输的关键。
在本文中，我们将介绍路由交换技术的基础知识，包括路由器、交换机、路由表以及路由选择算法等内容。
一、路由器的概念和功能路由器是计算机网络中的一种设备，主要用于实现数据的转发和传输。
它通过查找目标地址并根据路由表进行转发选择，将数据包从源地址传输到目标地址。
路由器在网络中起到了连接各个子网和传输数据的关键作用。
除了传输数据包的功能，路由器还具有一些其他的功能，比如网络地址转换（NAT）、QoS（Quality of Service）等。
通过网络地址转换，路由器可以将内部网络的私有IP地址转换为公网IP地址，实现内部网络和外部网络的连接。
QoS功能可以根据网络连接的需求，为不同的数据流分配带宽和优先级，保证网络服务的质量。
二、交换机的概念和功能交换机是计算机网络中的另一种设备，用于实现局域网内部的数据交换。
它可以根据MAC地址识别数据包的目标设备，并将数据包仅转发到目标设备所在的端口，从而实现数据的高效传输。
交换机具有避免网络冲突、提高网络性能、实现安全隔离等功能。
通过避免网络冲突，交换机可以避免数据包在网络中的碰撞，提高数据传输的效率。
通过提高网络性能，交换机可以提供更高的数据传输速率和带宽，满足用户对网络性能的需求。
通过实现安全隔离，交换机可以将网络分割成多个虚拟局域网（VLAN），实现不同网络之间的隔离和安全控制。
三、路由表的概念和作用路由表是路由器中的一种数据结构，用于存储路由器所知道的网络之间的连接关系。
每个路由表条目包含了目标网络的网络地址、下一跳路由器的IP地址以及用于选择下一跳路由器的路由选择算法。
路由表的作用是指导路由器在传输数据时选择最佳路径。
路由器通过查找目标地址，并根据路由表中的信息进行转发选择，将数据包沿着最佳路径传输到目标地址所在的网络。
路由表的更新是由路由选择协议来完成的，路由选择协议可以根据网络拓扑的变化动态地更新路由表信息。
1、知识巩固（1）局域网分类无线WLAN有线：以太网、令牌环网、令牌总线、FDDI、ATM以太网(标准10M、快速100M、千兆1000M、万兆10000M)（2）MAC地址由那几部分组成厂商识别码+网卡识别码，共48个比特位，6个字节（3）MAC地址分成几类？如何区别？单播、多播和组播，第一位为0：单播，1为组播或多播（4）MAC地址这样表示对不对？地址格式：MM:MM:MM:SS:SS:SS或者MM-MM-MM-SS-SS-SS（5）MAC地址按照从左至右的顺序传输？不对2、自学内容检查（1）网上完成作业情况通报（2）以太网帧包含哪些字段？目的MAC地址源MAC地址类型/长度数据FCS 五个字段（3）VLAN帧包含哪些字段？目的MAC地址源MAC地址协议标识符标签控制信息类型/长度数据FCS 七个地段3、学生知识讲解（1）学生讲解以太网整结构和VLAN帧结构，师生互动①以太网帧头多少个字节？帧尾多少个字节？帧的最大长度为多少？1500+14=1514个字节②当数据类型字段取值为0X0500时，该帧的类型是什么？以太网帧。
数据的具体内容是什么？数据的长度是指整个帧的长度还是帧中数据的长度？长度是字节数还是比特数？③当数据类型字段取值为0X0800时，表示三层启用IP协议，那此时的帧的长度是多少？IP数据包的长度+18个字节（6+6+2+4=18）④VLAN帧增加几个字段？多少个字节？⑤VLAN帧增加2个字段后4个字节后，帧的最大长度有没有变化？增加4B吗？还是总长度不变，数据长度减少4B。
⑥最大的VLAN 号是多少？4096吗？（2）教师归纳总结①以太网帧局域网中（二层）数据传输的基本单位：帧→不同的局域网，帧的结构不同→以太网帧（最常用）◆目的MAC地址:数据接收端的MAC地址，48bit 6B◆源MAC地址:数据发送端的MAC地址，48bit 6B◆类型长度：16bit 2B●大于或等于0X0600（十六进）：表示三层协议的类型0806：ARP协议0800：IP协议●小于0X0600（十六进）：表示以太网数据的长度◆数据：上层封装下来的数据即IP数据包◆FCS：校验码，16bit 2B，差错控制②vlan帧结构（802.1Q标准）TPID字段：标签协议标识字段，固定值为0X8100TCI字段：标签控制信息字段Priority：用户优先级，3bit，8个优先级，拥塞处理方案CFI：规范格式标识符,0表示规范，以太网用，1表示非规范，令牌环网等其他二层网络用。
《计算机网络》简答题复习提纲1.计算机网络的定义：计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定的目的。
这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。
2.计算机网络的主要功能：实现资源共享，实现数据信息的快速传递，提高可靠性，提供负载均衡与分布式处理能力，集中管理以及综合信息服务3.计算机网络按距离、通信介质、拓朴结构等分别可分为哪些类？距离：广域网WAN、城域网MAN、局域网LAN、个人区域网PAN通信介质：双绞线网、同轴电缆网、光纤网和卫星网等。
拓扑结构：星型网、环形网、树形网和总线网。
4.数据的传输方式可分为哪些类型？1)、按网络的拓扑结构分类2)、按通信方式分类3)、按网络使用的目的分类5.计算机网络的传输介质有哪些类型？它们的优缺点是什么？双绞线：短距离，高速率，仅适用于局域网。
光纤：长距离，高速率，避免电磁干扰，多用于干线、广域网，造价高。
微波：中长路离中继，安装方便，造价比光纤低，两点间需可见，受天气影响大。
卫星通讯6.有哪几种数字数据的调制方法？用模拟信号表示数字数据有三种方式：幅移键控方式（ASK）、频移键控方式（FSK）、相移键控方式（PSK）。
用数字信号表示数字数据有四种编码方式：不归零编码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码、4B/5B编码7.有哪几种数据交换技术？每一种数据交换技术的工作原理是什么？数据交换技术主要是电路交换、分组交换和ATM （异步传送）。
电路交换：是通过交换节点在一对站点之间建立专用通信通道而进行直接通信的方式。
分组交换：不需要事先建立物理通路，只要前方线路空闲，就以分组为单位发送，中间节点接收到一个分组后，不必等到所有的分组都收到就可以转发。
ATM：是一种融电路交换和分组交换两种技术优点的传输方式，这种技术适用于高带宽和多媒体传输，可用来高速传输话音、数据、图形和电视信号8.OSI参考模型可分为哪些层次？每一层的功能是什么？物理层：利用传输介质为数据链路层提供物理连接数据链路层：为网络层提供服务的，解决两个相邻结点之间的通信问题，传送的协议数据单元称为数据帧，将网络层交下来的IP数据报组装成帧，在两个相邻结点间的链路上传送帧。
计算机网络的基本原理与体系结构计算机网络是现代社会中基础设施的重要组成部分，它通过通信链路将各种终端设备连接起来，实现信息的传输和共享。
计算机网络的基本原理和体系结构是我们理解和应用计算机网络的关键。
本文将介绍计算机网络的基本原理与体系结构，并分析其在现实生活中的应用。
一、计算机网络的基本原理计算机网络的基本原理包括数据传输、数据交换、网络拓扑结构和网络协议等几个方面。
首先，数据传输是指通过物理媒介将数据从发送端传输到接收端的过程。
数据传输可以通过有线或无线的方式进行，其中常见的有线传输方式包括以太网和光纤传输，无线传输方式包括无线局域网和蓝牙等。
其次，数据交换是指计算机网络中数据的传输方式。
常见的数据交换方式有电路交换、报文交换和分组交换。
电路交换是在通信建立时为通信双方专用分配一条通路，直到通信结束。
报文交换是将数据分成较小的报文进行交换，每个报文带有地址信息，可以独立传输和交换。
分组交换是将数据分成固定大小的数据包进行交换，每个数据包称为分组，通过网络中的路由器进行转发。
再次，网络拓扑结构是指计算机网络中各个节点之间的连接方式。
常见的网络拓扑结构有星型结构、总线结构、环形结构和网状结构。
星型结构是以一个中央节点为核心，其他节点通过物理链路与中央节点相连。
总线结构是将所有节点连接到同一个总线上，数据传输通过总线进行。
环形结构是在每两个相邻节点之间建立一条连接，形成一个环形结构。
网状结构是多个节点之间相互连接形成的任意结构。
最后，网络协议是计算机网络中数据传输和交换的规则和约定。
常见的网络协议有TCP/IP协议和OSI参考模型。
TCP/IP协议是互联网上应用最广泛的协议，它将数据分成多个数据包，通过IP地址确定数据包的传输路径，并通过TCP协议实现可靠传输。
OSI参考模型是一个理论框架，将网络协议分成七层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
二、计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构是指计算机网络按照功能划分成不同的层次或模块，并规定每个模块的功能和接口。
网络基础数据交换
在数据通信系统中，当终端与计算机之间，或者计算机与计算机之间不是直通专线连接，而是要经过通信网的接续过程来建立连接的时候，那么两端系统之间的传输通路就是通过通信网络中若干节点转接而成的所谓“交换线路”。
在一种任意拓扑的数据通信网络中，通过网络节点的某种转接方式来实现从任一端系统到另一端系统之间接通数据通路的技术，就称为数据交换技术。
1．电路交换
电路交换方式多用于电话网络交换，它是在数据传输期间，数据源节点和目的节点之间有一条利用中间节点构成的专用物理连接线路，这条线路被通信双方独占，而不能被其他节点使用，直到数据传输结束。
利用电路交换技术完成的数据传输要经历建立电路、传输数据和拆除电路三个阶段。
●建立电路
建立电路是指当数据源节点向网络发送带目的节点地址的请求连接信号时，该信号先到达连接数据源节点的第一个中间交换节点，该节点根据请求中的目的节点地址，按路由选择算法，将请求传送到下一个中间交换节点；依次类推，直到目的节点。
目的节点收到请求信号后，接受请求，从刚才的来路返回一个应答信号，此时，数据源节点与目的节点之间的通信电路即已建立。
如果中间交换节点或目的节点没有空闲的物理线路可以使用时，整个线路的连接无法实现。
只有数据源节点和目的节点之间建立起物理线路之后，才能够进行数据传输。
线路一旦被分配，在未释放之前，其他节点都无法使用该线路，即使该线路上没有数据传输。
如图3-19所示，为电路交换示意图。
图3-19 电路交换示意图
数据源节点A需要发送数据到目的节点B，首先要经过中间交换节点1、2、4发送一个呼叫请求到目的节点B，从而建立起一个连接。
节点1到节点4的路径是根据路由选择算法及是否可用等条件决定的。
例如节点1选择通向节点2的线路，在这条线路上分配一个空闲信道，并发送一个与B相连的请求信息，此时，数据源节点A到节点2之间建立一条专用线路；然后，节点2再选择向节点4的路径，直至完成数据源节点A到目的节点B的连接。
如果目的节点B正在连接别的节点而占用线路，则此次连接不成功，需要重新建立连接。
●传输数据
在已经建立的物理线路基础上，两节点之间就可以进行数据传输。
数据既可以从数据源节点向目的节点传送，也可以从目的节点向数据源节点传送。
其中传输的数据可以是数字数据，也可以是模拟数据。
在数据传输过程中，整个物理线路的资源仅用于本次通信。
●拆除电路
数据源节点数据发送完毕，并且目的节点也接收完毕后，由一方提出拆除电路请求，拆除原来建立的电路，供其他用户使用。
拆除电路信号必须传送到电路所经过的各个中间交换节点，以便重新分配资源。
电路交换方式，在传输数据之前建立连接，有延迟；在电路建立后就成为两节点的专用电路，即使没有数据传输也要占用电路，因此线路利用率低。
另外，一旦建立电路完成，用户可以用固定的速率传输数据，中间交换节点不对数据进行其他缓冲和处理，数据不丢失、不乱序，传输可靠性高。
2．报文交换
报文交换（Message Switching）属于存储交换。
该交换方式是指在数据源节点和目的节点之间，任何中间交换节点都会在将数据传送给下一个节点之前先接收并存储数据，并将这种“存储-转发”的过程继续下去，直到数据到达目的节点为止。
报文交换的基本过程是：采用存储-转发交换技术，数据源节点将需要发送的数据划分一份份的数据块，连同目的节点地址等辅助信息形成一份份的报文，首先发往中间节点，中间节点收到报文后，先将报文完整接收下来存于缓冲区中。
然后，为接收到的报文选择一条合适的输出路径，并把报文排在相应的输出队列中，待输出线路空闲时，将接收到的报文转发给下一个中间节点，重复这一过程，直至到达目的节点为止。
如图3-20所示，为报文交换示意图。
图3-20 报文交换示意图
报文从数据源节点A出发经过中间节点1，该节点将接收到的报文存放在缓冲区中。
然后选择一条输出路径（节点2），并将其插入到节点1到节点2这条输出线路的队列中，待该输出线路空闲时，就将数据发送给中间节点2，直至到达目的节点B。
报文交换方式以报文为单位发送信息。
单个报文包括三部分内容，即报头、报文和报尾。
报头由数据源节点地址、目的节点地址以及其他辅助信息组成。
有时能够省去报尾，但此情况下的单个报文必须有统一的固定长度。
报文交换方式中没有拨号呼叫，由报文的报头始终控制其到达的目的节点。
由于交换节点有存储能力和信息处理能力，因而在信息传递过程中，能够通过交换设备进行速率调节、符号变换及格式变换等，使得不同类型的终端设备能够相互连接。
同一报文也可以由交换节点按需要转发到多个目的节点，而以报文为单位来占用信道，能够复用线路，使终端用户在思考问题、等待应答的各种无效时间内，不再独占信道，进一步提高线路的利用率。
报文交换的特点是：节点之间通信，不需要建立专用的物理通道，各节点之间传送的报文可以分时共享其他节点之间的通道；可以进行不同速率，不同编码方式的交换；可实现将一个报文送到多个目的节点，但报文交换系统延迟时间较长；报文交换系统对报文的长度没有限制，使得中间交换节点必须具有很大的存储空间；当信道误码率高时，报文会多次重发，影响传输速率。
3．报文分组交换
报文分组交换（Packet Switching）是指将较长的报文分解成一些列报文分组，以分组为单位，采用存储-转发交换方式进行数据通信。
报文分组交换是面向无连接的传输方式，中间节点具有路径选择功能，延迟较小，适合做实时要求高的数据传输。
报文分组交换的工作原理：分组交换技术类似于报文交换，分组交换技术限制信息的长度，将长报文分割成若干个一定长度的短信息，并以分组为单位进行存储转发，在目的节点在将各分组重新组装成一个完整的报文。
报文分组交换技术是计算机网络中使用最广泛的一种交换技术，它是由数据报分组交换和虚电路分组交换两种数据传输方式来实现的。
● 数据报分组交换
在数据报分组交换中，每个分组的传送是被单独处理的。
每个分组称为一个数据报，每个数据报自身携带足够的地址信息，包括目的节点的地址和顺序号。
一个节点接收到数据报后，根据数据报中的地址信息和节点所存储的路由信息，选择一个合适的输出路径，将数据报发送到下一节点。
当用户发送一个报文时，先将报文拆分成若干个带有序号和地址信息的分组，将分组传送给网络中的第一个交换节点，该节点保持分组一个很短的时间，并根据分组中的目的节点地址信息，为分组选择最佳的输出路径尽快的传递每一个分组，当分组被另一个节点成功接收后，就删除在内存中的这个分组。
该过程在所需要经过的多个交换节点间重复进行，直到所有的分组都到达目的节点。
分组可以走不同的路由，也可以按不同顺序到达目的节点，然后，目的节点利用分组中的顺序号，再以正确的顺序重组成报文。
如图3-21所示，为数据报分组交换示意图。
图3-21 数据报分组交换示意图
数据源节点A 有三段数据报要发送到目的节点B ，它们以a1、a2、a3的顺序发送到交换节点1，再分组a1和a2到来时，节点1判断该数据到节点2比到节点3的时间短，于是，该分组被插入到节点2的队列中，当分组a3到来时，节点1判断到节点3的时间更短，于是把a3插入到节点3的队列中。
由于相同目的地址的分组选择了不同的路径，因此，他们到达目的节点的顺序有可能不同，如到达节点4的顺序为a3、a2、a1，分组到达目的节点B 后需要重新按分组序号排序，以保证报文有序地接收。
数据报分组交换的特点是：没有建立连接的过程，在传输少数分组时速度快而且灵活，每个数据可以根据流量情况，选取合适的线路；传输较为可靠，当某个节点出现故障而导致失效时，报文分组还可以通过其他路径进行数据传输。
● 虚电路分组交换
虚电路分组交换是指数据分组传送前需要像电路交换一样建立一条物理连接电路，即报文分组发送前，先在数据源节点与目的节点之间的各个中间节点上建立发送路由，再进行报文分组的传输，所有报文分组都是按发送顺序到达目的节点，路由在逻辑连接期间都是固定的。
虚电路是面向连接的数据传输，
工作过程类似于电路交换，不同之处在于此时的电路是虚拟的。
如图3-22所示，为虚电路分组交换示意图。
图3-22 虚电路分组交换示意图
数据源节点A 向节点B 发送报文，节点A 需要先向交换节点1发出一个请求分组，请求与节点B 建立连接，然后节点1按照路由选择算法选择适当的路径，将该请求分组经节点2送到节点3，直到送到节点B ，若节点B 准备接收分组，则按原路径向节点A 返回一
个接受分组信号，从而建立一条虚电路。
然后可以经过建立起来的虚电路传送分组，在传送过程中，分组不仅要包含分组号、差错控制信息，还要有它前一个节点的虚电路号和下一节点的虚电路号，因此每个节点均知道分组的传送方向，不必再一次路由选择。
最后，通信双方的其中一个节点通过发送拆除请求，从而结束连接。
虚电路分组交换的特点是：数据传送前必须在数据源节点和目的节点之间建立一条虚电路，但不是专用的物理通路；数据传送前仅作一次路由选择，且在数据传送时，分组不需要目的节点地址，减少分组长度，节省通信处理时间，适合于系统之间长时间的数据交换。
此外，它提供了更可靠的通信功能，保证每个分组正确有序地到达目的节点。
