第四章 数据交换技术

　　本章重点是线路交换及报文交换的基本原理。帧中继和ATM在本章介绍了一些基础内容，在后面有关章节中再进一步学习。

　　网络连接的中转节点称为交换节点；现代交换系统的核心是数字开关；线路交换设备的重要特征是其有无阻塞。

　　1、线路交换（领会）

　　线路交换（P90第二段）；节点（提供通信功能的交换设备）；通信网络（节点的集合）。

　　通信过程：建立连接（根据路由信息判断）；数据传送（数字方式为主要方式，一般为全双工）。c、断开连接。

　　线路交换网络结构：a、用户分机。b、本地回路（用户回路）：用户和网络之间的链路。c、交换机：网络的交换中心。d、主干线：使用FDM或TDM.

　　线路建立连接略有延迟，一旦建立起来，信息传输延迟时间短，另有透明性的优点，一旦连接不需更多的网络管理。效率有时会十分低下，要求终端有恒定的传输速率，适合于语音交流。我记得有个教授讲过，应该提高光纤的制造工艺，使其带宽比目前大幅度增加，这样在光纤上采用线路交换，一定能使目前的网络效率大幅度提高。

　　空分交换技术。有物理触点控制通断，可在各输入线和输出线之间构成任意物理通路。局限性：站点多时触点太多；触点损坏则站点失去联系；触点利用率低；为了克服局限需使用多级交换。

　　时分交换技术。现代的线路交换都使用时分交换，是时分复用（TDM）在交换上的应用。总线上的数据传输速率决定了可同时进行通信的线路数量，它的速率必须相当高。

　　2、报文分组交换（领会）

　　优点：线路利用率高；能实现数据传输速率转换；通信量超载时不会阻塞，只是增加延迟；能使用优先级别。

　　数据报：把每个报文分组是都独立处理，由接收站点更后整理。虚拟线路：结合了线路交换和数据报的优点，发送前需确定路由，发送好后就按虚线路交换，在每个节点仍需缓冲和排队等候。数据报与虚拟线路的比较：在虚拟线路上可提供报文排序和误差控制等服务；数据量大时在虚拟线路上传递迅速、数据量小时数据报避免了呼叫建立过程传送将更快；当发生阻塞或某节点失效时，数据报更灵活；数据报或虚拟线路外部差异很微小。

　　线路交换和报文分组交换的比较。

　　线路交换发送前有延迟，数据传输时延迟更小，但线路利用率低。报文分组每个节点的延迟是可变的，随负载增加而增加，数据报还有可能使报文顺序不同产生额外开销。我理解就是数据量很小时就用数据报或线路交换，当数据量较大网络负载较多时还是用虚拟线路较折中。再打个比喻，线路交换就象是为了赛车将公路封路，公路为赛车独享，这样效率肯定高，但不能老这样，要不公路太浪费了；报文分组就象是公交车，一但确定路线就不变了，但到了路口要看红绿灯，如果哪断路不能走了临时改线挺麻烦的；数据报就象是车队搞临时运输，到一个路口就要判断下一步怎么走，是走近的不好走的路还是远的好走的路呢？一个车队也许要分几批走不同的路，这样到了目的地要清查是否到齐了。

　　报文分组交换网的阻塞控制：将报文分组丢弃；采用某种流量控制手段将报文分组从其相邻节点通过。教材上提供了4种方案：让信源减慢传输；改变路由信息；测试延迟；增加阻塞信息。这些都会增加网络负担。

　　X.25协议：分三个功能层次物理层（X.21）、链路层（LAPB）、报文分组层对应ISO的低三层。两种虚拟线路的方式：虚调用或永久虚电路。更重要的服务是多路复用。我国公用数据网遵守X.121编号制度的建议，根据该建议，DTE与DCE之间的链路更多有（2^12）-1=4095条虚拟线路（每个报文分组都包括12位的虚拟线路号码，4位逻辑组号加8位逻辑通道号）。流量控制和错误控制与HDLC相同。A报文分组（等于可允许的更大长度），B报文分组（A以外的）。

　　3、帧中继（Frame Relay）（识记）

　　利用数字系统的低误码率和高传输速率的特点，在X.25基础上简化了差错控制、流量控制和路由选择而得来。保存了X.25HDLC帧格式，但采用LAPD规程，这样多路复用和逻辑连接发生在第二层而不是第三层。快速分组交换：当一个节点还在接收一个帧是就转发此帧的方法。

　　可用于专网接口，也可用于公网接口。应用：块交互数据、文件传送、多个低速率复用、字符交互、局域网。

　　帧中继的体系结构。U功能、C功能、U面（Q.922）、C面（Q.921），对用户帧基本不做处理，只是抛弃错误帧，纠错由高层进行，将网络的处理工作减少到了更小程度。

　　帧中继帧的格式：和HDLC类似，区别是帧中继没有控制字段。

　　帧中继阻塞控制。网络是监视阻塞程度的更佳位置，用户是控制阻塞的更佳位置。丢弃战略是处理阻塞的基本方法。看来，大量发送垃圾数据还是破坏网络的基本手段：）

　　4、ATM异步传输模式（识记）

　　ISDN、窄带ISDN（N-ISDN）、N-ISDN缺点（带宽有限、中继网种类多、网络资源利用率不高、不易导入新业务）、宽带ISDN（B-ISDN）

　　以固定长度的信元（Cell）为单位，在数据链路层上进行数据交换。信元交换的特点（灵活性、高速传输、支持广播传送）。ATM网络结构：是面向连接的多级交换网络结构。用户网络接口（UNI）、网络网络接口（NNI）构成。三大部分（专用网、公用网、接入网）。

　　ATM信元：由5字节信头+48字节信息段构成。信元的交换控制是根据信头而进行的，信头用于存放信元的路径及其他控制信息。

　　ATM连接：只有真正发送信元时，连接才占用网络资源。虚通道连接、虚通路连接、虚通道标识（VPI）、虚通路在虚通道内通过信令动态占用虚通道。设立虚通道好处（简化网络管理、提高交换机效率、提供安全机制）。虚通路建立过程（PVC方式、半永久连接；SVC方式、动态建立）。

　　ATM物理层（分为PMD相当于OSI的物理层、TC相当于OSI的数据链路层）、ATM层相当于OSI的网络层、ATM适配层为应用程序提供服务。

　　信元的发送（直接在线路上发送或装入传输帧在信道中发送）。信元速率去耦：定期插入空信元或操作维护信元，以便将信元速率适配成传输线路的速率。信元边界确定：如果有指针指向信元起始位置更好，否则TC通过HEC确定。

　　ATM层只处理信头，功能（信元复用/解复用、信元传输、流量控制、阻塞控制）。基本要素是虚连接。不进行差错控制，但保证信元的投递按顺序进行。比如在视频传输中就是偶尔有一个雪花但画面连贯不抖动。为了便于控制，在建立连接时，用户必须与网络签订流量合同，以保证网络提供相应的QoS.

　　AAL1适配面向连接的实时性恒定比特率业务。AAL2传输B类业务即可变化比特率、面向连接的实时业务。AAL3/4：用于传输可变长度的用户数据。AAL5：用于CPCS层以下适配开销较低且检错较好的业务。信令AAL：专门用来支持ATM信令消息的适配层。

　　ATM连接管理，底层依靠SAAL，有UNI信令和NNI信令来完成。