数据交换技术
数据交换技术教案
数据交换技术教案教案标题：数据交换技术教案教学目标：1. 了解数据交换技术的基本概念和原理。
2. 掌握数据交换技术的常见应用和实践。
3. 培养学生的数据交换技术的实际操作能力和解决问题的能力。
教学内容：1. 数据交换技术的概念和分类：a. 数据交换技术的定义和作用；b. 数据交换技术的分类：同步和异步传输、串行和并行传输等。
2. 常见的数据交换技术：a. 串行通信技术：RS-232、RS-485等；b. 并行通信技术：IEEE 1284、PCI等；c. 网络通信技术：以太网、无线局域网等。
3. 数据交换技术的应用和实践：a. 数据传输协议：TCP/IP、HTTP、FTP等；b. 数据压缩和加密技术；c. 数据存储和备份技术。
教学步骤：第一步：导入与概念引入1. 引导学生思考数据交换技术的重要性和应用场景。
2. 提出问题，激发学生的兴趣和思考。
第二步：讲解基础知识1. 介绍数据交换技术的基本概念和分类。
2. 分别介绍串行通信技术、并行通信技术和网络通信技术的原理和应用。
第三步：案例分析和讨论1. 给学生提供实际的数据交换技术案例，引导学生分析和讨论。
2. 鼓励学生提出自己的见解和解决问题的方法。
第四步：实践操作1. 组织学生进行数据交换技术的实际操作，如串口通信实验、网络配置等。
2. 指导学生进行实践操作中的问题解决和调试。
第五步：总结与评价1. 总结本节课的重点内容和学习收获。
2. 对学生的实践操作和问题解决能力进行评价和指导。
教学资源：1. 数据交换技术的教材和参考书籍；2. 实验室设备和网络配置工具；3. 案例分析和实际应用的相关资料。
教学评估：1. 学生参与度和讨论质量；2. 学生实际操作的准确性和解决问题的能力；3. 学生对于案例分析和应用实践的理解和应用能力。
教学延伸：1. 鼓励学生进行更深入的数据交换技术研究和应用实践；2. 组织学生参加相关竞赛和项目实践，提升综合能力。
注：以上教案仅供参考，具体教学内容和步骤可根据教育阶段和学生实际情况进行调整。
第二章 数据交换
例：假如H1站有3个分组报文要发送到H3站，且按1、2、3 次序发送到结点A。 结点A必须对每个数据报作出路径选择。当数据报1进 入时，结点A测定到去B的队列比去结点F的队列短，因 此选择去结点B的路径； 数据报2也是如此； 对数据报3，结点A发现去结点F的队列短，因此把数据 报3发送到结点F。 结果： 具有同样目的地址的数据报不能遵循同样的路径，有 可能数据报3比数据报2先到达结点C； 三个数据报不能按顺序到达H3，即对到达H3站的数据 报要重新排序。
第2章 物理层 --数据交换技术
问题的提出：在解决了数据的编码与传 输等基本问题后，接下来要考虑的是： 数据是如何通过通信子网，实现资源子 网中两台计算机间的数据交换的？ 几种数据交换技术 ATM技术
远程传输网络，不可能铺设用户到用户的线 路，因此产生了交换技术。 交换技术是指数据被从设备的一个端口送到 另一个端口所采用的技术。 电路交换 报文交换 分组交换 高速交换技术
ATM技术基本概念
ＡＴＭ(Asynchronous Transfer Mode)即异步传输 模式,就是国际电信联盟ITU-T制定的标准,现已成为 实现B-ISDN的核心技术. ATM是一种传输模式，在这一模式中，信息被组织 成信元，因包含来自某用户信息的各个信元不需要 周期性出现，这种传输模式是异步的。 ATM信元是固定长度的分组，共有５３个字节，分 为２个部分。前面５个字节为信头，主要完成寻址 的功能；后面的４８个字节为信息段，用来装载来 自不同用户，不同业务的信息。
ATM技术基本概念
话音，数据，图象等所有的数字信息都 要经过切割，封装成统一格式的信元在 网中传递，并在接收端恢复成所需格式 由于ATM技术简化了交换过程，去除了 不必要的数据校验，采用易于处理的固 定信元格式，所以ATM交换速率大大高 于传统的数据网，如x.25，DDN,帧中继 等
高中信息技术《数据交换技术》教案
高中信息技术《数据交换技术》教案一、教学目标1. 理解数据交换技术的概念及其重要性。
2. 掌握数据交换技术的基本原理和常见方式。
3. 能够分析实际场景中的数据交换问题，并提出相应的解决方案。
二、教学内容1. 数据交换技术的概念与重要性2. 数据交换技术的基本原理3. 常见数据交换方式及其比较4. 实际场景中的数据交换问题及解决方案三、教学重点与难点1. 教学重点：数据交换技术的概念、基本原理及常见方式。
2. 教学难点：实际场景中的数据交换问题及解决方案的提出。
四、教学方法1. 讲授法：讲解数据交换技术的概念、基本原理和常见方式。
2. 案例分析法：分析实际场景中的数据交换问题，引导学生提出解决方案。
3. 小组讨论法：分组讨论，分享不同场景下的数据交换问题和解决方案。
五、教学准备1. 课件：制作包含数据交换技术概念、原理和案例的课件。
2. 案例素材：收集不同场景下的数据交换问题及解决方案。
3. 教学工具：电脑、投影仪等。
【课堂导入】（教师通过引入实际案例，如电子商务、社交媒体等，引发学生对数据交换技术的兴趣，从而引入本节课的主题。
）【新课讲解】1. 数据交换技术的概念与重要性（讲解数据交换技术的定义，以及其在现代社会中的重要性）2. 数据交换技术的基本原理（讲解数据交换的基本原理，如电路交换、分组交换、报文交换等）3. 常见数据交换方式及其比较（介绍常见的数据交换方式，如电路交换、分组交换、报文交换等，并比较它们的优缺点）【案例分析】1. 分析实际场景中的数据交换问题（展示不同场景下的数据交换问题，如网络购物、社交软件等）2. 引导学生提出解决方案（引导学生根据所学知识，提出解决问题的方案）【小组讨论】1. 分组讨论（学生分组讨论，分享各自提出的解决方案）【课堂小结】【课后作业】1. 复习本节课的内容，整理笔记。
2. 选择一个实际场景，分析其数据交换问题，并提出解决方案。
六、教学活动1. 课堂讲解：教师通过多媒体课件，生动形象地讲解数据交换技术的基本原理和常见方式。
数据交换技术
假设：我们要到上海海洋馆参观，那我们就要借助一些交通工具，比如先做长途汽车到达中兴路汽车站，然后在火车站座地铁，到达海洋馆附近的地铁站点，最后步行到达海洋馆，其间我们要通过若干个中转点才能到达目的地。
计算机世界中也是如此，发送方和接收方通信也是如此，必须经过若干个中间节点的转接，这就是今天我们要学的数据交换技术。
一、数据交换技术数据交换技术主要有三种类型：电路交换、报文交换和分组交换1、电路交换技术【实例】：打电话2、报文交换技术【实例】：发电报3、分组交换技术【实例】：IP电话二、几种交换技术的比较(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。
(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，一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,在数据报分组交换中，目的地需要重新组装报文，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。
假设：我们要到上海海洋馆参观，那我们就要借助一些交通工具，比如先做长途汽车到达中兴路汽车站，然后在火车站座地铁，到达海洋馆附近的地铁站点，最后步行到达海洋馆，其间我们要通过若干个中转点才能到达目的地。
计算机世界中也是如此，发送方和接收方通信也是如此，必须经过若干个中间节点的转接，这就是今天我们要学的数据交换技术。
一、数据交换技术数据交换技术主要有三种类型：电路交换、报文交换和分组交换1、电路交换技术【实例】：打电话2、报文交换技术【实例】：发电报3、分组交换技术【实例】：IP电话二、几种交换技术的比较(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。
(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，一个时刻仅占用一段通道。
数据交换技术
呼叫确认
数据传输
线路交换的特点：
1）优点 线路建立后，所有数据直接传输。因此数据传输可靠、迅速、有序。 2）缺点
ห้องสมุดไป่ตู้
线路接通后即为专用信道，因此线路利用率低。
线路建立时间较长，造成有效时间的浪费。
例如，只有少量数据要传送时，也要花不少时间用于建立和拆除。
2、报文交换
在报文交换方式中，两个站点之间不需要建立一条专门的通 路。当发送端有数据要发送时，把数据作为一个整体（即报文） 发送给交换设备。交换设备根据报文中的目的地址，选择一条合 适的空闲输出线，将报文传送给下一个节点，直到目的地为止。
分组1
分组2 分组3
数 据
呼 叫 应 答
排队延迟
A
B
C
D
A
B
C
D
A
B
C
D
线路交换 2018/6/8
报文交换
分组交换 page 18
1
4
p2
p3 p2 p1
6
p2
主机A
2 5 3 7
主机B
分组交换方式图
p3 p2 p1
分组传送
分组交换的优点： 1）存储量要求较小，可以用内存来缓冲分组——速度快； 2）转发延时小——适用于交互式通信； 3）某个分组出错仅重发该分组——效率高； 4）各分组可通过不同路径传输，可靠性高。
总结：
呼 叫 请 求 寻路延迟 报文
图1 并行数据传输
图2 串行数据传输
3、串行数据传输方向
有三种不同的方式：
单工通信
半双工通信 全双工通信
数据交换技术
网络中所有设备都直接两两相连是不现实的，通常要经过中 间节点将数据从信源逐点传送到信宿，从而实现两个互连设备之 间的通信。 这些中间节点并不关心数据内容，它的目的只是提供一个交 换设备，把数据从一个节点传送到另一个节点，直至到达目的地 。通常将数据在各节点间的数据传输过程称为数据交换。
数据交换技术及差错控制概述
▪ 例如：建立连接的时间为0.5s，计算机以1Mb/s的速率发送 10KB。线路利用率＝？
2
▪ 电话网络中的电路交换
呼叫时建立的 物理铜质连接
交换局
▪ 电路交换也能在多路复用信道上实现
• 在物理线路的Βιβλιοθήκη 个信道上建立连接数据交换技术及差错控制
▪ 什么是交换？
• 按某种方式动态地分配传输线路资源。
▪ 例如，电话交换机在用户呼叫时为用户选择一条可 用的线路进行接续。用户挂机后则断开该线路，该 线路又可分配给其他用户。
▪ 最初的交换：人工转接交换
▪ 为什么要采用交换技术？
• 节省线路投资，提高线路利用率。
▪ 实现交换的方法主要有：电路交换、报文 交换和分组交换。
• 整个报文（Message）作为一个整体一起发送。
• 优缺点：
▪ 没有建立和拆除连接所需的等待时间； ▪ 线路利用率高； ▪ 传输可靠性较高； ▪ 报文大小不一，造成存储管理复杂； ▪ 大报文造成存储转发的延时过长，且对存储容量要求较高； ▪ 出错后整个报文全部重发。
• 类比：下载时若无断点续传功能，一旦出错你会怎样做？
1
▪ 电路交换
• 在通信双方之间建立一条临时专用线路的过程。
▪ 可以是真正的物理线路，也可以是一个复用信道。
• 特点：数据传输前需要建立一条端到端的通路。—— 称为“面向连接的”（典型例子：电话）
• 过程：建立连接→通信→释放连接
• 优缺点：
▪ 建立连接的时间长； ▪ 一旦建立连接就独占线路，线路利用率低； ▪ 无纠错机制； ▪ 建立连接后，传输延迟小。
4
第6讲数据交换技术
力。
传输介质
❖ 有线传输介质 同轴电缆 • 粗缆 • 细缆 双绞线 • 屏蔽双绞线 • 非屏蔽双绞线 光纤 • 多模光纤 • 单模光纤
❖ 无线电信道 微波通信 红外通信 卫星通信 蓝牙 蜂窝无线通信
数据报分组交换的特点
• 同一报文的不同分组可以由不同的传输路径通过通信子网； • 同一报文的不同分组到达目的节点时可能出现乱序、重复或
丢失现象； • 每一个报文在传输过程中都必须带有源节点地址和目的节点
地址；
存储转发交换
❖ 虚电路分组交换
虚电路就是两个用户的终端设备在开始互相发送和接收数据之前需要 通过通信网建立逻辑上的路径。
电路交换
❖电路交换（Circuit Switching）也称为线路交 换。
❖ 交换机负责在两个通信站点之间建立一条物理的 固定传输通路，直到通信完毕后再拆除。
❖ 电路交换的三个阶段电路建立、数据传பைடு நூலகம்和电路 拆除。
❖ 优点：通信实时性强，适用于交互式会话通信。 ❖ 缺点：对突发性通信不适应，系统效率低；系统
❖ 存储转发交换方式可分为：报文交换和报文分组 交换。
存储转发交换
❖报文交换（Message Switching）
以报文为单位发送信息。报文就是计算机一次性要发 送的数据块，其长度不限且可变。
报文包括三部分内容：报头、报文正文和报尾。报头 由发信站地址、终点收信站地址及其他辅助信息组成。
存储转发交换
奇偶校验码
❖ 奇偶校验码是通过增加冗余位来使得码字某些位 中“1”的个数保持为偶数（或奇数）的编码方法。 异步通信系统使用了两种奇偶校验方法，即偶校 验和奇校验。
简述各种数据交换技术
简述各种数据交换技术
数据交换技术是指在不同的系统或应用之间进行数据交换的技术，它可以通过各种技术和格式来完成。
一般来说，数据交换技术可以分为三大类：文件交换、消息交换和数据库交换。
文件交换是指用文件的形式在不同系统之间进行数据交换，它是最为基本的数据交换技术，可以用它来传输各种格式的文件，如文本文件、图像文件、PDF文件等。
典型的文件交换技术包括FTP、SFTP和FTPS。
消息交换是指在两个或多个系统之间进行消息传输的技术。
它通常使用特定的协议，如XML、SOAP和JSON，用于在不同的系统之间交换消息。
常见的消息交换技术包括EDI、Web Services、MQTT和AMQP。
数据库交换是指在不同的数据库之间进行数据交换的技术。
它可以让用户在不同数据库之间进行数据交换，以便在不同的系统之间分享数据。
常见的数据库交换技术包括ODBC、JDBC和SQL Server数据库链接。
以上三类数据交换技术提供了实现不同系统之间数据交换的可能性，这种技术可以帮助企业更好地管理数据，同时也可以降低数据传输的成本。
然而，这些技术也存在一定的风险，如安全性和可靠性。
因此，在使用数据交换技术时，应当特别注意安全性和可靠性。
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计算机网络中，常常使用分组交换技术。
本节练习
1．OSI 模型将网络结构划分成（ ） A．四层 B．五层 C．七层 D．九层
2、市电话网在数据传输时，在源节点与目的节点之间有一条利用 中间节点构成的物理连接线路。这种市电话话网采用 ( ) 技术。 A．报文交换 B．电路交换 C．分组交换 D．数据交换 3、OSI 七层模型中，网卡的作用属于哪一层（ ） A．应用层 B．表示层 C．传输层 D．物理层 4、IP 电话、电报和专线电话分别使用的数据交换技术是（ A．电路交换技术、报文交换技术和分组交换技术 B．分组交换技术、报文交换技术和电路交换技术 C．报文交换技术、分组交换技术和电路交换技术 D．电路交换技术、分组交换技术和报文交换技术 ）
环型网络拓扑结构
环型拓扑结构使用电缆长度短适用于光纤通信，但具有新增用户较为困难，网 络可靠性较差，不易管理的缺点。
星型网络拓扑结构
星型拓扑结构具有连接方便、故障诊断容易、若一个工作站出现故障不会影响网 络的运行，可靠性较高；缺点是连接电缆较长，对集线器（HUB）或交换机的 依赖性较高。
网络的规划与设计
如何组建家庭小型局域网
家庭组网
动手组建小型局域网
添置硬件 连接硬件设备
（1）安装网卡
（2）连接网线
动手组建小型局域网
协议的安装和设置
（1）IP地址的设置
（2）子网掩码的设置 （3）网关的设置 （4）DNS的设置
OSI与TCP/IP
协议体系
网际层
TCP/IP协议体系
TCP（传输控制协议） 对传输的数据进行管理和校核，保证数据的正确性。
IP（网际协议） 保证数据准确地到达目的地（从一个地方到另一个地方）。
TCP/IP协议体系
应用层 HTTP、FTP、Telnet、SMTP以及其他网络应用协议
传输层 网际层
TCP IP、ARP……
UDP
网络接口层
各种通信网络接口协议（Ethernet，FDDI，ATM……）
课堂练习：
下面关于计算机网络说法正确的是( B ) A. 多台计算机只要是硬件相连就组成了一个网络 B. 通过计算机网络既可以通讯交流，又可以共享打印机 C. 接入因特网不一定需要TCP/IP协议 D．OSI模型分为4层，和网络实际应用中的分层完全一样
B C
乙
分组1 分组数 2 分组3 据 分组4 分组5
思考与实践
比较三种数据交换技术,思考它们的优缺点。
通信方式
传统电话 电报 IP电话
数据交换技术
电路交换
优点
可靠、实时 提高了线路利用 率
缺点
线路利用率低 延迟时间长且 不定
报文交换 分组交换
减少了传输延迟,提 实现的技术比 高了网络吞吐量 较复杂
选择硬件和软件
(1)选择硬件
主要包括网络服务器、工作站、交换机、集线器、路由器、网卡、 网络线缆和光纤等。 选择要从稳定性、可靠性、兼容性和性价比等多方面进行综合考虑， 同时必然要考虑网络规模。
网络的规划与设计
实践2（书P67）
网络的规划与设计
选择硬件和软件 (2)选择网络软件
包括网络操作系统和各种网络应用软件。
甲
老式电话
报文交换技术
提高了通信线路的 利用率 ，但延时 较大
存储数据,将 数据发送给F
乙
B
数据
A
D
甲
存储数据,将 数据发送给C
C
E
存储数据,将数 据发送给D
F
存储数据,将数据 发送给乙
分组交换技术
甲
A 兼有电路交换和报文交换的优 点 ，分组交换比电路交换的电 路利用率高，比报文交换的传输 延时小，交互性好。
3.2网络通信的工作原理
OSI模型的结构和功能
，确保数据正确发送
OSI七层协议模型
用户数据 系统A 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 用户数据 系统B 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层
链路层
物理层 传输介质
链路层
物理层
• OSI模型只是一种理想的模型，在实践中产 生了许多实用的协议体系，如TCP/IP、 IPX/SPX等 •因特网是网络中的网络，网络能够互相连同， 缺少不了网络中的”世界语”——TCP/IP协议 体系 •特点：成本低、不同平台的可靠性，是因特网 中使用最频繁的协议
对应的 十进制 取值范 围 1 — 126
进位是固定的，所以可以得到不同的十
进制范围。
128 — 191 192 — 223
IP址
地址范围
IP地址格式 网络.主机.主机.主机
A类
1.x.y.z~126.x.y.z
B类
128.x.y.z~191.x.y.z
网络.网络.主机.主机
C类
192.x.y.z~223.x.y.z
数据交换技术
电路交换 类似于老式电话系统，通信的计算机之间必须事先建立 物理线路（或者物理连接）。整个电路交换的过程包括建 立线路、占用线路并进行数据传输、释放线路三个阶段。
优点：提供一条专用的线路，比 较可靠，稳定。 缺点：占用一条线路之后，别人 不能使用。电路空闲较大 数据
数据
( 乙
(
(
网络.网络.网络.主机
D类 E类
224－239 240－255
组播地址 保留试验使用
公有地址和私有地址
公有地址（Public address）由Inter NIC（Internet Network Information Center 因特网信息中心）负责。这些IP地址分配给注册 并向Inter NIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网。 私有地址（Private address）属于非注册地址，专门为组织机构 内部使用。 以下列出留用的内部私有地址 A类 10.0.0.0--10.255.255.255 B类 172.16.0.0--172.31.255.255 C类 192.168.0.0--192.168.255.255
IP地址的组成
网络标识
主机标识
IP地址
主机所在的网络
主机在网络中的位置
IP地址的三个基本类型
A
分配给少数规模很大的 网络，每个A类地址的 网络有众多的主机。
B
分配给中等规模的网络， 每个B类地址的网络有 较多的主机。
C
分配给小规模的网络， 每个C类地址的网络只 有少量的主机。
IP地址的编码
IP地址的分类和网络规模比较
2、针对十进制IP地址表达也同样是看十 进制IP地址的第一位十进制数字。因为 二进制IP地址第一字节中分别有几位二
二进制IP地址 第一字节取值 范围 A 类 B 类 C 类 0 000001 — 0 1111110 * 10 000000 — 10 111111 110 00000 — 110 11111
IP地址
网络规模
可支持网络数目
主机数目
A类
B类
很大
中等
126
16，384
16777214
65534
C类
很小
2，097，152
254
判断IP地址所属的网络类别
1、针对二进制IP地址表达，我们主要看 第一个字节。 第一位如果是 0 ，则是 A 类；第 1、2 位如果是 10 ，则是 B 类；第 1、2、3 位如果是 110 ，则是 C 类。
网络的规划与设计
选择硬件和软件 (3)选择网络协议
常用协议有：TCP/IP、IPX/SPX、NetBEUI、AppleTalk等。
其中TCP/IP是应用最广泛的一种。
网络的规划与设计
IP地址的规划和分配
需考虑的问题： （1）是否接入因特网（ 公用地址和私有地址） （2）是否划分若干网段 （3）采用静态还是动态分配IP地址 （4）使用哪类IP地址
计算机网络的拓扑结构是引用拓扑学中研究与大小，形状无关 的点，线关系的方法。把网络中的计算机和通信设备抽象为一个点， 把传输介质抽象为一条线，由点和线组成的几何图形就是计算机网络 的拓扑结构。
（1）三种简单的网络拓扑结构
总线型、环型、星型
总线型网络拓扑结构
总线型拓扑结构的优点是电缆长度短，布线容易；其缺点主要是总线中任一处发生 故障将导致整个网络的瘫痪，且故障诊断困难。
本节练习
5、TCP/IP是（ ）。 A、一个网络地址 B、一种网络操作系统 C、一种通信协议体系 D、一个网络应用软件 6、OSI模型七层协议中的第一层物理层的功能是（ ）。 A、管理硬件连接 B、编码、编址 C、建立、维护、协调通信 D、确保数据正确发送 7、 OSI模型七层协议中的第三层是（ ）。 A、物理层 B、数据链路层 C、网络层 D、传输层 8、下列不是计算机网络交换技术的是（ ）。 A、电路交换技术 B、电报交换技术 C、分组交换技术 D、报文交换技术
凡事预则立，不预则废。 ——《礼记· 中庸》
网络的规划与设计(一)
确定网络规模
（1）需求分析 （2）选择局域网技术
常用的局域网技术有以太网(Ethernet) 、令牌环网（Token Ring）、光纤分布数据接口（FDDI）、异步传输模式（ATM）等。
网络的规划与设计(二)
确定网络的拓扑结构
本节练习
9、IP协议的功能是（ ） A、打包 B、差错 C、传输 D、接收 10、TCP协议的功能是（ ） A、打包 B、数据包的管理和校核 C、传输 D、接收 11、为一对需要进行通信的装置之间提供一条临时的专用物理通道，像 电影里的老式电话一样，这种交换技术是（ ） A、电路交换技术 B、异步传输技术 C、分组交换技术 D、报文交换技术