计算机网络数据交换方式
计算机网络的数据传输方式
计算机网络的数据传输方式计算机网络的发展使得人们能够更加快速、便捷地进行信息交流和数据传输。
而数据传输方式作为计算机网络的基础，是实现这一目标的重要组成部分。
本文将介绍计算机网络中常见的数据传输方式及其特点。
一、串行传输方式串行传输方式是将数据位按照顺序逐个发送，通过一根传输线进行传输。
串行传输方式的特点是传输速率相对较慢，但能够有效降低传输线的复杂度。
该传输方式适用于远距离传输，如电话线。
二、并行传输方式并行传输方式是将数据分为多个字节同时发送，通过多根传输线进行传输。
并行传输方式的特点是传输速率较高，但相应地需要使用更多的传输线。
该传输方式适用于短距离传输，如计算机内部的数据传输。
三、半双工传输方式半双工传输方式是数据的传输只能在一个方向上进行，即一端发送数据，另一端接收数据。
当一端发送数据时，另一端只能等待接收；当一端接收数据时，另一端只能等待发送。
半双工传输方式适用于对传输实时性要求不高的场景，如对讲机。
四、全双工传输方式全双工传输方式是数据的传输可以在两个方向上同时进行，即两端可以同时发送和接收数据。
全双工传输方式的特点是传输效率高，适用于对传输实时性要求较高的场景，如网络游戏的实时对战。
五、分组交换传输方式分组交换传输方式是将数据分割为一定长度的数据包进行传输，每个数据包包含目标地址、源地址和数据等信息。
分组交换传输方式的特点是能够提高网络的利用率和传输效率，但也会增加数据传输的延迟。
该传输方式广泛应用于互联网中。
六、电路交换传输方式电路交换传输方式是在传输数据之前，需要在发送端和接收端之间建立一条专用的物理路径。
一旦建立了连接，数据就可以沿着这条路径进行传输。
电路交换传输方式的特点是传输稳定可靠，但不适用于数据量大的场景。
七、报文交换传输方式报文交换传输方式是将数据整个报文作为一个整体进行传输。
数据的发送端将整个报文发送给网络，网络将报文传输到接收端后再将整个报文发送给接收端。
报文交换传输方式适用于数据较大且实时性要求不高的场景。
《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。
计算机之间的信息交换方式
计算机之间的信息交换方式
计算机之间的信息交换方式有很多种，以下是其中一些常见的方式：
1. 网络通信：计算机可以通过网络进行通信，例如通过局域网（LAN）、广域网（WAN）、互联网等。
在网络通信中，计算机使用网络协议（如 TCP/IP）来发送和接收信息。
2. 串口通信：串口通信是一种低速的通信方式，通常用于连接外部设备，例如打印机、扫描仪、调制解调器等。
串口通信使用串行接口（如 RS-232、RS-485 等）来传输数据。
3. 并口通信：并口通信也是一种低速的通信方式，通常用于连接外部设备，例如打印机、扫描仪等。
并口通信使用并行接口（如 Centronics、IEEE 1284 等）来传输数据。
4. 无线通信：无线通信是一种通过无线电波进行通信的方式，例如 Wi-Fi、蓝牙、ZigBee 等。
在无线通信中，计算机使用无线网络协议（如 802.11、802.1
5.1 等）来发送和接收信息。
5. 红外通信：红外通信是一种短距离的无线通信方式，通常用于遥控器、手机等设备。
在红外通信中，计算机使用红外接口来发送和接收信息。
6. USB 通信：USB 通信是一种高速的通信方式，通常用于连接外部设备，例如打印机、扫描仪、外部硬盘等。
USB 通信使用 USB 接口来传输数据。
总之，计算机之间的信息交换方式有很多种，每种方式都有其适用的场景和特点。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的通信方式。
理解计算机网络的数据传输方式
理解计算机网络的数据传输方式计算机网络是现代社会中必不可少的一部分，它使得信息的传播变得更加高效和便捷。
在计算机网络中，数据的传输方式是数据从源主机传输到目标主机的过程。
理解计算机网络的数据传输方式对于网络的设计和性能优化至关重要。
本文将详细介绍计算机网络中常见的数据传输方式。
一、点对点传输方式点对点传输方式是最简单也是最常见的数据传输方式之一。
在点对点传输方式中，数据直接从源主机传输到目标主机，没有任何中间节点。
这种传输方式适用于小范围内的数据传输，例如在局域网中的数据传输。
在点对点传输方式中，数据可以通过物理媒介进行传输，如以太网或无线网络。
数据被划分为多个数据包，每个数据包都包含了源主机和目标主机的地址信息。
数据包从源主机发送到目标主机，中间经过一系列的中间设备，如路由器和交换机，最终到达目标主机。
这种传输方式速度比较快，但在传输过程中可能会有数据包的丢失或损坏。
二、广播传输方式广播传输方式是将数据同时传输给网络中的所有主机。
这种传输方式适用于需要一次向多个主机发送相同数据的场景，例如广播电视、网络广播等。
广播传输方式可以通过多种方式实现，例如在以太网中，数据可以通过多播地址进行传输。
多播地址是一种特殊的IP地址，用于将数据一次发送给一组特定的主机。
数据在传输过程中会经过多个中间设备，如交换机和路由器。
广播传输方式具有高效的特点，但也会占用网络带宽和资源。
三、分组交换传输方式分组交换传输方式是一种基于数据包交换的传输方式。
在这种传输方式中，数据被划分为多个数据包，每个数据包都包含了源主机和目标主机的地址信息。
数据包通过网络独立传输，不需要建立专门的连接。
在分组交换传输方式中，数据包在传输过程中可能经过不同的路径，每个路由器根据数据包的目标地址进行转发。
这种传输方式具有高效的特点，可以灵活地利用网络资源，适合大规模的数据传输。
四、电路交换传输方式电路交换传输方式是一种基于建立连接的传输方式。
计算机网络 数据交换技术
计算机网络 数据交换技术经过编码后的数据要在通信线路上进行传输，最简单的数据通信形式是在两个互联的设备之间直接进行数据通信。
但在网络节点较多的情况下，在任意两节点之间建立一条连线几乎是不现实的，并且在广域网中，两个距离非常远的设备之间不可能有直接的连线，它们是通过通信子网建立连接。
通信子网由传输线路和中间节点组成，当数据源点没有直接到目的地点的直线连接时，数据源点发出的数据先到达与它相连的中间节点，再通过中间节点向下一个中间节点转发，直至到达目的地，这个过程称为数据交换。
在计算机网络中，常用的数据交换方式可分为两大类，即电路交换方式（Circuit Switching ）和存储转发交换方式（Store and Forward Switching ）。
存储转发交换方式按照被交换的信息单位不同，又可分为报文交换和报文分组交换两种。
另外，还有帧中继交换和信元交换技术。
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。
计算机网络典型的交换技术
计算机网络典型的交换技术换:在网络中两个相距很远的设备间必须通过中间节点来开展通信的技术。
典型的交换技术：1、电路交换（Circuit Switching）原理：通过呼叫（拨号）在通信的双方之间建立起一条传输信息的实际的物理通路，并且在整个通信过程中，这条通路被通信双方独占而不能被其它站使用，直到数据传输结束。
包括建立电路、传输数据和电路拆掉三个阶段。
特点：通信双方形成一条专用物理通路。
单击此处显示信息传递过程优点：数据传输可靠、速度快，且按序传送。
缺点：线路利用率低；电路建立和拆掉的时间较长，通信量较小时，为建立和拆掉电路所花费的时间得不偿失。
适用：实时通信、语音通信或系统间要求高质量、大数据量的数据传输。
2、报文交换原理：以报文为数据传输单位，将报文连同目的地址等辅助信息采用“存储——转发”交换技术向前转发。
特点：无需建立专用通道。
优点：一、无需建立专用通道，传送的报文可分时共享通路，从而提高线路利用率；二、可以开展不同速率、不同码型的交换，从而实现不同种类的终端间的数据传送；三、可实现把一个报文送到多个目的站点。
缺点:一、报文不按顺序到达；二、延迟时间较长,为“报文接收时间＋排队等待时间＋报文转发时间”；三、中间节点须具备很大的存储空间，且大报文从外存调入内存增加了延迟时间；四、大报文长时间占用线路开展传输，增加了其他小报文在网络中的延迟时间；五、大报文出错率较高而引起频繁的重发，影响传输效率。
适用：电报、电子邮件等非实时系统。
3、分组交换分组：将较长的报文分割成若干个一定长度（等长）的段，每段加上交换时所需的地址信息、差错校验信息，按规定格式构成的数据单元。
基本思想：限制信息的长度，以分组为单位开展存储转发，在接收端再将各分组重新组装成一个完整的报文。
优点：缩短报文整体传播时间，出错重发率降低，提高了传输效率。
缺点：实现复杂。
适合：计算机间联网通信，是目前数据网络中最广泛使用的一种交换技术。
计算机网络3种通信方式
计算机网络3种通信方式计算机网络是指将分散的计算机系统以及其他设备通过通信线路连接起来，形成一个统一的信息交换系统。
在计算机网络中，数据传输是其中最重要的一环。
数据传输的方式有很多种，本文将介绍并分析计算机网络中常用的3种通信方式。
一、电路交换电路交换是一种面向连接的通信方式，它在传输数据之前，先建立一条从源节点到目标节点的通信路径，通常是通过一个交换设备来完成。
在电路交换方式下，通信的双方会占用一条独享的传输线路，在通信过程中始终保持连接状态，直到通信结束才会释放连接。
电路交换的主要优点是通信稳定、传输延迟低。
由于通信路径已经建立，数据传输过程中不需要考虑如何找到目标节点，因此数据传输的效率较高。
然而，电路交换方式的缺点是当通信链路中的某个节点故障时，整个通信链路会中断，通信效果受到影响。
二、分组交换分组交换是一种面向消息的通信方式，它将要传输的数据划分成一个个较小的数据包，每个数据包都包含完整的源地址和目标地址信息。
在传输过程中，数据包可以通过不同的传输链路独立传输，并且不需要事先建立连接。
分组交换的主要优点是通信灵活、传输效率高。
由于数据包可以在传输过程中通过不同的传输链路进行传输，因此对传输链路的要求相对较低，通信效果相对更好。
同时，由于传输的数据包可以根据实际情况进行动态分配，因此传输效率较高。
然而，分组交换方式的缺点是数据包在传输过程中会有一定的延迟，且数据包可能会因为网络拥塞而丢失。
三、消息交换消息交换是一种面向内容的通信方式，它将要传输的数据划分成一个个消息，并且每个消息都包含了相应的控制信息。
在传输过程中，消息通过网络传输并且根据控制信息被路由到目标节点。
消息交换的主要优点是通信灵活、控制能力强。
通过控制信息的传递，可以在传输过程中对消息进行优先级的控制、错误的检测和纠正等操作，以提高通信的质量和可靠性。
然而，消息交换方式的缺点是由于消息携带了较多的控制信息，因此在传输过程中会占用较大的带宽，使得传输效率相对较低。
计算机网络应用 按数据传输方式分类
计算机网络应用按数据传输方式分类
在计算机网络中，有许多交换节点互联而成。
数据在这样的交换节点间从一条线路传到另一条线路，最终到达目的地。
而交换节点传输数据的方式是不同的，根据它的不同可将其分为电路交换网、报文交换网和分组交换网。
1．电路交换网
电路交换网是指基于电路交换技术的通信网络。
它是在数据通信网发展时期，人们根据电话系统交换原理而提出的。
其中，电路交换是指按照需求建立连接并允许专用这些连接直至它们被释放的一个过程。
电路交换网络包含一条物理路径，并支持网络连接过程中两个终点间的单连接方式，它是早期计算机网络经常采用的数据传输方式。
2．报文交换网
报文交换网是一种数字化网络。
当通信开始时，数据发送者会将包含有数据及目的地址的报文发送至交换机内，而交换机则根据报文的目的地址选择合适的路径以完成报文的发送。
在报文交换网中，两个站点之间不需要建立一条专用通路，其数据传输的基本单位是报文，即站点一次性要传输的数据块，其长度不限。
它采用存储-转发数据信息的方式。
3．分组交换网
分级交换是在报文交换的基础上将用户传送的数据划分为一定长度的报文分组，以分组作为传输的基本单位。
这不仅简化了对计算机存储器的管理，也加快了信息在网络内的传播速度。
与电路交换和报文交换方式相比，分组交换具有许多优点，因此已经成为目前计算机网络内主要的数据传输方式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
交换的概念
为什么要采用交换技术 实现数据交换的方法
1
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
2
为什么要采用交换技术？
对转发节点的存储要求较低，可以用内存来缓冲分组——速度 快； 转发延时小——适用于交互式通信； 某个分组出错可以仅重发出错的分组——效率高； 各分组可通过不同路径传输，容错性好。 需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担。
• 分组交换有两种交换方式：
数据报方式和虚电路方式
8
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？
7
分组交换（包交换）
• 将报文分割成若干个大小相等的分组（Packet）进行 存储转发。 • 数据传输前不需要建立一条端到端的通路——也是 “无连接的”。 • 有强大的纠错机制、流量控制、拥塞控制和路由选择 功能。 • 优缺点：
12
5
节点数 2
2
线路数 1 3 6 10 …… 499500 …… n(n-1)/2
3
1
3 4 5 ……
4
3
1000 ……
无交换的点-点全互连网络
n
为什么要采用交换技术？
• 提高线路利用率（当网络中节点较多时使用专门 的点到点线路浪费资源）
实现交换的方法主要有：电路交换、报文交 换和分组交换。
6
报文交换
• 以报文为单位进行“存储-转发”交换的技术。
在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储下来，待信道 空闲时再转发出去，一级一级中转，直到目的地。这种数据传 输技术称为存储-转发。
• 传输之前不需要建立端到端的连接，仅在相邻节点传 输报文时建立节点间的连接。——称为“无连接的” （典型例子：电报） • 整个报文（Message）作为一个整体一起发送。 • 优缺点：
• 不适用于计算机通信：因为计算机数据具有突发性的 特点，真正传输数据的时间不到10%。
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＝？
5
电话网络中的电路交换
电路交换也能在多路复用信道上实现
• 在物理线路的某个信道上建立连接
主要用于电话通信网络、远程用户或移动用 户连接企业局域网，或用于高速线路的备份
数据报方式（Datagram）
• 各分组独立地确定路由（传输路径） • 不能保证分组按序到达，所以目的站点需要按分组编号 重新排序和组装
数据报方式不能保证分组按序到达 分组可能通过多个路径穿越网络
9
虚电路方式（Virtual Circuit）
• 通信前预先建立一条逻辑连接——虚电路
虚电路是由其路径上的所有交换机中的路由表定义的逻辑连接 类比：铁路系统（旅客/列车:分组，铁路网:网络，火车站:节点） • “济南－北京”G101这条线路可以看成是一条虚路径
4
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。
10
分用交换技术的原因：提高线路利用率 实现交换的方法：
• 电话交换—面向连接的 • 报文交换—无连接的 • 分组交换—无连接的
数据报方式—各分组独立确定路由不能保证分组按序 到达 虚电路—采用了电话交换思想的分组交换技术，保证 分组按序到达
• 也需要三个过程：建立－数据传输－拆除
建立虚电路时，交换机将预留传输时所需的所有资源
• 虚电路的路由在建立时确定，传输数据时则不再需要
数据传输时只需指定虚电路号，分组即可按虚电路的路由穿越网 络——“数字管道”
• 提供的是“面向连接”的服务
但却没有像电路交换那样始终占用一条端到端的物理通道，只是 断续地依次占用传输路径上各个链路段——与铁路系统类比 可以看成是采用了电路交换思想的分组交换 能够保证分组按序到达