数据交换的技术
数据交换技术
2.2数据互换技术教学目的:规定理解电路互换、报文互换和分组互换技术的概念，工作原理和各自的特点。
教学重难点：1、电路互换技术的工作原理和特点。
2、报文互换技术的工作原理和特点。
3、分组互换技术（虚电路分组互换和数据报分组互换）的工作原理和特点。
4、各种数据互换技术的性能比较。
课题导入：前面我们学习了信号的编码，知道了数字数据的数字信号编码和模拟信号编码以及模拟数据的数字信号编码，那么数据通过编码后在通信线路上进行传输的最简朴形式，是在两个互连的设备之间直接进行数据通信。
但网络中所有的设备并不是两两相连的，而是通过中间节间，而中间结点并不关心所传数据的内容，而是提供一种互换技术，这就是我们今天要学习的新内容。
一、电路互换(Circuit Switching)电路互换(Circuit Switching)是在两个站点之间通过通信子网的结点建立一条专用的通信线路，这些结点通常是一台采用机电与电子技术的互换设备(例如程控互换机)。
也就是说，在两个通信站点之间需要建立实际的物理连接，其典型实例是两台电话之间通过公共电话网络的互连实现通话。
电路互换实现数据通信需通过下列三个环节：一方面是建立连接，即建立端到端(站点到站点)的线路连接；另一方面是数据传送，所传输数据可以是数字数据(如远程终端到计算机)，也可以是模拟数据(如声音)；最后是拆除连接，通常在数据传送完毕后由两个站点之一终止连接。
电路互换的优点是实时性好，但将电话采用的电路互换技术用于传送计算机或远程终端的数据时，会出现下列问题：①用于建立连接的呼喊时间大大长于数据传送时间(这是由于在建立连接的过程中，会涉及一系列硬件开关动作，时间延迟较长，如某段线路被其他站点占用或物理断路，将导致连接失败，并需重新呼喊)；②通信带宽不能充足运用，效率低(这是由于两个站点之间一旦建立起连接，就独自占用实际连通的通信线路，而计算机通信时真正用来传送数据的时间一般不到10%，甚至可低到1%)；③由于不同计算机和远程终端的传输速率不同，因此必须采用一些措施才干实现通信，如不直接连通终端和计算机，而设立数据缓存器等。
《计算机网络》 数据交换
空分交换
单级空分开关
时分交换
时分复用 时间片互换 多时分交换
5.2 报文交换
在 报 文 交 换 （ message switching ） 方 式 中 ， 信 息 的 交 换 是 以 报 文 （message）为单位的，通信的双方之间无需建立专用通道。例如，当计算 机间通信时，发送机要先把准备发送的信息加上报文头，包括目标地址、源 地址等信息，并将形成的报文发送给交换设备。交换器把收到的报文信息存 入缓冲区并输送进队列排队等候处理，这个过程称为“第一次排队”。
数据交换
交换技术是采用交换机或结点 机等交换系统，通过路由选择技 术在要进行通信的双方之间建立 物理的逻辑的连接，形成一条通 信电路，实现通信双方的信息传 输和交换的一种技术。
网络中的数据交换技术
在计算机网络中，计算机通常使用公用通信的传 输线路进行数据交换，以提高传输设备的利用率。在 网络中的数据交换方式可分为线路（电路）交换和存 储转发交换两大类，其中存储转发交换又可分为报文 交换和分组交换两种。分组交换可分为传统的分组交 换、帧中继交换和信元交换三种。
为了解决上述问题，人们便提出了一种称为分组交换 （packet switching）的技术。就是将用户的大报文分割成若干个具有统一 格式、具有固定长度的报文分组（称为包，packet）。以报文分组 为单位，在网络中按照类似于流水线的方式进行存储转发传输，从 而可以使各个交换器处于并行操作状态，很显然这样一来便可以大 大缩短报文的传输时间。每一个报文分组均含有数据和目标地址， 同一个报文的不同分组可以在不同的路径中传输，到达指定目标以 后，再将它们重新组装成完整的报文。
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。
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. 了解数据交换技术的基本概念及其重要性。
2. 掌握数据交换的两种基本方式：电路交换和分组交换。
3. 理解数据交换技术在现代通信中的作用。
4. 学会分析实际问题，运用数据交换技术解决问题。
二、教学重点与难点1. 教学重点：数据交换技术的基本概念、电路交换与分组交换的特点及应用。
2. 教学难点：数据交换技术在实际应用中的原理和操作。
三、教学方法1. 采用案例分析法，以实际应用为例，引导学生了解数据交换技术的基本概念及作用。
2. 利用对比法，让学生明白电路交换与分组交换的区别和应用场景。
3. 采用问题驱动法，引导学生主动探究数据交换技术在实际问题中的应用。
四、教学准备1. 准备相关案例资料，用于讲解数据交换技术的实际应用。
2. 制作电路交换与分组交换的对比表格，方便学生理解。
3. 准备一些实际问题，用于引导学生运用数据交换技术进行分析。
五、教学过程1. 导入：通过一个实际案例，让学生了解数据交换技术在现代通信中的重要性。
2. 讲解：介绍数据交换技术的基本概念，讲解电路交换与分组交换的特点及应用。
3. 分析：让学生分析实际问题，运用数据交换技术进行解决。
4. 讨论：分组讨论，让学生分享自己解决问题的方法和经验。
5. 总结：对本节课的内容进行总结，强调数据交换技术在实际应用中的重要性。
6. 作业：布置一些有关数据交换技术的练习题，巩固所学知识。
六、教学延伸1. 介绍数据交换技术的发展历程，让学生了解其演变过程。
2. 探讨数据交换技术在未来通信领域的发展趋势。
七、教学案例1. 以一个具体的数据交换应用场景为例，如电子邮件、电话通信等，让学生了解其背后的数据交换技术。
2. 分析案例中数据交换技术的应用原理和过程。
八、课堂互动1. 设计一些有关数据交换技术的问题，引导学生进行思考和讨论。
2. 组织学生进行小组竞赛，看哪个小组能更好地运用数据交换技术解决问题。
九、课后作业1. 让学生结合所学内容，选取一个实际应用场景，分析其数据交换技术的应用。
简述各种数据交换技术
简述各种数据交换技术1 数据交换技术数据交换技术是一种利用计算机网络技术来实现应用间传输信息的手段，它对用户的计算机和应用是透明的，可以将远程计算机各类文本文件、图形几何图形等进行数据格式化传输和控制。
数据交换技术是由特定的协议组成的，这些协议可以实现不同的用例，如文件传输、转储文件、在线交互和流数据交互等。
下面概述了几种数据交换技术：1.1 FTP文件传输协议（FTP）是一种允许各种类型文件在不同的计算机系统之间传输的网络协议，它集成了许多功能例如登录认证的安全机制和文件管理系统。
1.2 SFTP安全文件传输协议（SFTP）使用SSH协议来为FTP协议提供安全性，它包括了与FTP协议类似的功能及其它功能。
和FTP一样，SFTP 协议可用于传输由服务器上的任何文件。
1.3 HTTP超文本传输协议（HTTP）是一种属于应用层协议，是由Web浏览器（HTTP客户）和Web服务器（HTTP服务器）之间的一个双向通信协议，它负责携带我们在 Internet 中各种资源的传输，它可以实现一对一的文件传输和一组客户端传递文件的多对一的传输。
1.4 SMTP简单邮件传输协议（SMTP）是一种确定如何以文本方式传输电子邮件报文（mail messages）的标准，它可以跨越不同网络之间，使电子邮件报文可以正确到达任何地方。
1.5 ETLExtract-Transform-Load（ETL）是一种处理数据的常见方式，它的作用是从特定的源提取数据，对数据进行清洗、转换和聚合，然后将其加载到目标系统中，例如数据仓库或关系数据库等。
以上为几种常见的数据交换技术，它们可以灵活的实现不同类型的数据交换，是实现企业IT系统无缝集成的关键技术。
网络跨网数据交换技术要求
网络跨网数据交换技术要求1数据库数据交换1.1单向数据传输采用单向光闸或网闸作为唯一连接通道，通过协议转换，以信息摆渡的方式实现单向数据交换，同时必须确保数据无反向传输。
1.2双向数据传输采用网闸作为唯一连接通道，通过协议转换，以信息摆渡的方式实现双向数据交换。
2文件数据交换2.1单向数据传输采用单向光闸或网闸作为唯一连接通道，通过协议转换，以信息摆渡的方式实现单向数据交换，同时必须确保数据无反向传输。
2.2双向数据传输采用网闸作为唯一连接通道，通过协议转换，以信息摆渡的方式实现双向数据交换。
3设备认证要求3.1应确保非法设备无法通过数据安全交换系统实现数据交换，交换对象应采用IP地址绑定、设备数字证书或SNMP等方式进行设备认证。
3.2若采用设备数字证书认证方式，应支持政务外网数字证书。
4访问控制要求4.1支持通过用户名口令、数字证书方式对系统管理员和操作员进行身份认证，认证支持政务外网数字证书，应通过政务外网现有认证体系进行认证，也可离线认证。
4.2支持对系统管理员、系统安全员、系统审计员进行不同角色的授权管理。
5安全管理与审计要求6支持实时监控跨网数据安全交换系统业务状态、通道运行状态。
7支持通过图、表等方式展现跨网数据安全交换系统业务相关统计信息，并应按不同时间粒度和区间汇总。
8支持对跨网数据安全交换系统的行为、安全事件和交换内容等进行审计。
9支持对系统管理员、系统安全员、系统审计员管理行为进行审计。
10支持安全事件报警功能。
11支持配置文件、审计日志的备份功能，并提供备份数据的导入、导出、查询功能。
12支持接收符合标准SYSLOG或SNMP接口规范的审计日志。
13支持对审计数据保存大小上限进行动态设置。
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A
B
接口1
A
B
接口2
D
C
接口数＝n(n-1) n：系统个数 如n＝6，接口数＝30
图1 专用数据格式的交换
? 中性文件交换方式的优缺点： 优点：当系统数 n增大时，接口数量不会增加过多。 缺点：每次均需通过前、后处理器接口的数据转换，运行效率低。
? 中性文件交换的图示（图 2）：
图3 统一的产品数据模型交换
IGES文件的图形数据交换
? IGES概述 ? IGES文件的结构 ? IGES产品模型 ? IGES应用中存在的问题
? IGES由ANSI公布为美国标准。我国的标准号为 GB/T 14213－93。IGES在不同版本中的内容是 有变化的。
? IGES的目标是要定义不同CAD系统间几何设计数 据的交换格式。IGES重点支持下列模型的数据 交换：二维线框模型、三维线框模型、三维表 面模型、三维实体模型、技术图样模型。
? 实体分为几何实体与非几何实体两大类。 1）几何实体 几何实体用来定义与物体形状有关的信息，以 IGES4.0 为例有以下几何实体： （1）几何定义类实体； （2）有限元模型类实体； （3）CSG模型类实体。 2 ）非几何实体 非几何实体提供将有关实体组合成平面视图 的手段，并可使用注释和尺寸标注。非几何实体分为： （1）注释类实体； (尺寸、剖面线等） （2）结构类实体。（图样、线型定义、关联引用等）
? STEP标准的意义是远远超越了产品模型数据的交换，其目标是要 统一产品数据的表达式。它的精髓是要描述整个产品的信息，而 不仅仅是描述其几何形状。因此，这种描述与表达能支持产品整 个生命周期内各种活动对模型信息的需求，即从产品设计到产品 消亡过程中所需的全部信息。
STEP 标准是由许多部分（称 Part）组成的。图 4所示给出了 STEP标准包含的五个方面的内容，即：描述方法、集成信息资源、 应用协议、一致性测试及实现方法。
文件每行 80个字符，每段若干行。
IGES产品模型
? 1. 实体 ? 2. IGES 的产品模型
? IGES标准采用实体来定义产品模型。实体为基本的信息单位，可 以是单个几何元素，也可以为若干实体的集合。
? 实体集合（即结构）可规定其相联性和特性，相联性定义实体之 间的联系；特性规定实体集的颜色、线宽等特性。
? 1992年以后IGES版本不再发展，但现在大多数 CAD商用软件仍支持IGES格式的图形文件的输入 和输出。利用IGES文件，用户可以从中提取所 需数据进行用户应用程序的开发，本节对 IGES 规范作简要介绍。
IGES可支持三种格式的文件，分别是 ASCII码、压缩ASCII码和二进制格式。本节 主要介绍ASCII码格式。
? 制定STEP标准有两个目的：一是 统一产品的数据表示 ；二是 规范 产品数据交换 。STEP的产品数据表示是想建立一个包括产品整个 生命周期的、完整的、语义一致的产品数据模型，以满足产品生 命周期内各个阶段对产品信息的不同需求，以及保证对产品信息 理解的一致性。 STEP的产品数据交换是想建立一种独立于任何 CAx 系统，具有多种形式的交换方法。
自学DXF文件数据交换相关内容
产品数据交换的方式
产品数据交换的方式主要有3种： 1.专用数据格式的交换（点对点交换） 2.标准数据格式的中性文件的交换（星式交换） 3.统一的产品数据模型交换
? 专用数据交换方式的优缺点 优点：运行效率高，易于实现。 缺点：当系统数 n增大时，接口数量急剧增加；此外当某一系 统的数据结构改变时，与之相关的接口必须改变。
C
ab
a
b
A
中性
B
b
文件
a
ba
D
a:前端处理器接口
b:后端处理器接口 接口数2n 如n＝6，则接口数＝12
图2优缺点：无需接口，集成性好， 运行效率高，但实现的难度大。
? 统一的产品数据模型交换的图示（图 3）：
A
B
C
数据管理软件
统一的产品 数据模型
IGES 所定义的产品模型包括以下内容： （1）几何实体。 （2）模型空间及变换矩阵。 （3）图纸元素（即注释）。 （4）结构实体。 （5）用户自定义实体。
IGES应用中存在的问题
（1）IGES“风味”问题。不同CAD系统间采用IGES文件进行 交换，图形发生失真现象，称为“IGES风味”问题。其原因 是：交换双方实体类型子集不同；实体自己虽同，但具体的 实体定义或代码不同；交换双方硬件环境不同，出现不同圆 整精度。
产品数据交换技术
? 前言 ? 产品数据交换的方式 ? IGES文件的图形数据交换 ? STEP标准 ? 其他格式的数据交换
为了实现产品设计与制造的无纸化，首先要实现产 品模型的数字化，以便能在异地或同地的设计、工艺、 加工部门间、在制造商和供应商之间、在不同 CAx系统 之间顺利地进行产品数据交换。这就要求数字化产品模 型应包含产品整个生产周期中所有的信息，以达到产品 模型信息的统一与共享。其次要规定数据交换的方式。 为此必须制定产品数据交换的标准，本章主要介绍IGES 和STEP产品数据交换标准。
ASCII 码格式的文件由五段组成： ? 开始段（ start) ，用S标识； ? 全局参数段（ global) ，用G标识； ? 目录条目录段（ directory entry) ，用D标识； ? 参数数据段（ parameter data) ，用P标识； ? 结束段（ terminate) ，用T标识。
（2）不能定义产品的全部信息，即不能构成完整的产品信息 模型，只能描述产品的几何信息并进行数据交换。
（3）IGES标准本身不够完善，如格式过于复杂、定义不够 严格、缺乏实现的指导性意见等。
STEP标准
STEP标准概述 STEP标准的内容 描述方法 集成信息资源 应用协议 实现方法 STEP应用
? STEP标准由 ISO工业自动化系统技术委员会（ TC184 ）第四分委会 （SC4）制定，并于 1988年公布为 STEP1.0 ，标准号为 ISO10303 。 我国的标准号为 GB/T 16656 。