数据通信的交换方式
广域网数据交换的三种方式
⼴域⽹数据交换的三种⽅式在实名制这块其主要的技术在于硬件设备与服务器之间的通信，最理想的状态是每⼀台硬件设备都拥有⼀个⼴域⽹的ip，这样服务器和设备可以点对点直接通信。
但是理想和现实差距很⼤，受制于ipv4的数量限制导致⼴域⽹的ip价格⾼昂，⽆法⼤⾯积的在设备中应⽤。
没有⼴域⽹ip情况下设备想和服务器进⾏数据交互，就变得⾮常复杂，就⽬前来讲只有三种⽐较主流的数据交互⽅案。
第⼀种⽅案是使⽤TCP、UDP协议通信，设备发送UDP数据询问服务器端可有数据需要下载，如果有数据需要下载设备端就发起TCP请求来下载数据。
这种⽅案的好处是只需要服务器端拥有⼴域⽹IP就可以进⾏正常的数据交换。
但是这个⽅案数据交互⾮常缓慢.每交互⼀次就需要间隔数⼗秒。
第⼆种⽅案是使⽤MQ协议通信，设备端订阅mq的某⼀个频道，服务器只需要把需要发送给硬件设备的数据推送到消息队列中，设备收到推送会⾃动下载数据。
这种通信⽅式效率很⾼在物联⽹这块应⽤也很⼴泛，是⽐较优秀的通信⽅案选择，但是技术实现难度很⾼、应⽤成本也很⾼。
第三种⽅案是使⽤中间层，我称之为称为数据交互管理器。
数据交互管理器部署在和硬件设备同⽹段的局域⽹中，它可以和硬件设备点对点直接通信，它通信的结果存储在本地然后在周期性的进⾏上传。
它的好处很明显，不需要设备⽀持服务器端（第⼀、⼆两种⽅案都需要硬件设备⽀持）、可以在⽆⽹络的环境⼯作，可以完全按照设备⽀持的⽅案进⾏开发，然后把需要的数据上传到服务器端。
看起来很ok，很完美，但是其实这种⽅案成本是⾮常⾮常⾼昂。
我在之前的⼯作中⼀直使⽤的是第⼀、第⼆两种⽅案进⾏设计开发、这两种⽅案看似成本很⾼，需要搭建单独的通信服务，但是从宏观和时间的⾓度来说其实很廉价。
因为它只需要更新服务端的软件就可以改造、调整优化、升级。
不需要考虑客户端，所有的设备只需要连接⽹络、配置好通信ip和账户就完成了，不需要进⾏多余的操作。
现在我们使⽤的是第三种⽅案，中间层。
浅析数据通信交换方式及其适用范围
电路交换 是指两台计算机或终 端在相互通信时 ，使用同一条 实际 的物理链路 ，通信中 自始至终使用 该链 路进行信息传 输 ，且不允 许其 它计算机或终端同时共享该 电路 。
１ 报 文 交 换 ． ２ 报 文交换 是将用 户的 报文存 储在 交换机 的存 储器 中 （ 内存 或外
存），当所需输 出电路空 闲时 ，再将 该报 文发往 需接收 的交换机 或终 端 。这种存储一 转发 的方式可 以提高中继线 和电路 的利用率 。
１ 分 组 交换 ． ３
分组 交换 是将用 户发来 的整份 报文 分割 成若 干个定 长 的数据 块 （ 称为分组或打包） ，将这些 分组 以存储转发 的方 式在 网内传 输。第一 个分组信息都连有接 收地址 和发 送地址的标识 。在分组交换 网中 ，不 同用户的分组数据均采用动态复用 的技术传送 ，即网络 具有路 由选择 ， 同～条路 由可 以有不同用户的分组在传送 ，所 以线路利用率较高。
信 息科 学
民 科技 营
浅析 数据通 信交换 方式及其 适用 范 围
高宏杰
（ 国移 动 通信 集 团设 计 院 有 限公 司黑 龙 江 分公 司 ， 龙 江 哈 尔滨 １００ ） 中 黑 ５０ ０
摘 要： 数据通信是通信技 术和计 算机技 术相结合 而产生的一种新的通信 方式 。要在 两地 闻传输信 息必须有传输 信道 ， 根据传输媒体的不 同， 有有线数据 通信 与无线数据通信之 分。 它们都是通过传输信道将数据终端与计 算机联 结起 来， 但 而使不 同地点的数据终端实现软 、 硬件和信 息资源 的共享。介 绍数据通信的构成原理 、 交换 方式及其适 用范围； 数据通信 的分类， 并展 望未来美好的应 用前景。
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。
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。
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。
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。
浅谈数据通信及其交换方式和适用范围
参考文献
【 １ 】 田亚彬． 浅谈数据通信及其交换方式和适用范围叩． 中国新技术新
产 品， ２ ０ １ ２ （ １ ３ ） ．
进行数据信息传输，在传输过程 中，可以实现较 陕的传输 速度和效率 ，加上分组交换方式对于用户一般采用动态的 传送方式 ，有较高的适用性 ，用户可以轻易地实现在相同
＜
Ｒ Ｅ Ｇ Ｉ Ｏ Ｎ Ｌ Ｎ Ｆ Ｏ 数 字 地 方
浅谈数 据通 信及 其交换 方式和 适 用范 围
◆李
摘 要 ：数 据 通信 其 实指 的 是针 对 通 信 协议 而适 用数 据 传输 的相 关技 术 ，
芳
在通信仪 器功能单元之 中，实现相 互之 间数据信 息的传递工作 ，并且能够在 计算机 终端之 间以及 计算机之间的信 息传递工作，数据通信对 于计算机科 学 技术以及信 息通信具有重要的意义 ，数据通信技 术其 实是依赖 于信息通信和 计算机技 术而存在 和实现的 ，而数据通信 又依赖于计算机等通信载体。 关键词 ：数据通信 ；交换方式；适用范围；文交换 ；分组交换
更好地实现数据信息的传送过程 。不管是文交换还是分组
１ ６ 信息系统工程 Ｉ ２ ０ １ ３ １ ． ２ ０
（ 作者单位 ：合肥工业大学建筑设计研究院 ）
换 的方式来实现数据通信。但是 ，因为文交换的信息延迟
性 比较长，所以文交换 的适用范围还是存在一定的局限Ｉ 生
的。分组交换其实是通过把数据信息分割为几个 固定字长
的文件或者包 ，然后通过将文件或者数据包用转发的方式
的作用 。随着手机智能化的普及以及移动数据的传输越来 越普遍 ，将会进一步优化信息共享过程 ，以及对信息交流
大工21秋《计算机网络技术》在线作业1-学习资料-附答案
大工21秋《计算机网络技术》在线作业1
试卷总分:100 得分:100
1.网络协议是通信双方必须遵守的事先约定好的规则，一个网络协议由语法、语义和()三部分组成。
【A.项】顺序
【B.项】次序
【C.项】同步
【D.项】词序
【解析】本题难度中等，请按照大工课程学习要求完成
【正确-答案】:C
2.数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以()为单位的数据。
【A.项】报文段
【B.项】帧
【C.项】比特
【D.项】包
【解析】本题难度中等，请按照大工课程学习要求完成
【正确-答案】:B
3.在物理层上所传数据的单位是()。
【A.项】报文段
【B.项】帧
【C.项】比特
【D.项】包
【解析】本题难度中等，请按照大工课程学习要求完成
【正确-答案】:C
4.一座大楼内的一个计算机网络系统，属于()。
【A.项】PAN
【B.项】LAN
【C.项】MAN
【D.项】WAN
【解析】本题难度中等，请按照大工课程学习要求完成
【正确-答案】:B
5.世界上第一个计算机网络是()。
【A.项】ARPANET
【B.项】ChinaNet
【C.项】Internet
【D.项】CERNET
【解析】本题难度中等，请按照大工课程学习要求完成
【正确-答案】:A。
- 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)。
第二章数据通信的交换方式
两个异地终端之间若要进行数据通信时，我们可以建立专用线路把两终端连接起来即可。
如果一个终端要与多个终端进行通信，终端间都照此办理，那末进出一个终端的线路将会太多。
如图2-1所示的六个终端间进行数据通信，就需要15条线路（全连方式）。
这样的结果，一是线路利用率太低。
因为终端之间通信的业务量总是不均匀的，一天内只有部分时间较忙，其余时间将会闲着不用；二是不经济，终端与终端都需线路直接连接，线路数量多，投资大。
图2-1 六个终端之间的连接（全连接方式）
图2-2 信息交换示意图
解决的办法是将各地的终端连至一个交换设备上，该交换设备能按用户的要求将需要进行数据通信的终端连接起来完成信息的交换任务，如图2-2所示。
在信息传输方面，由于数据通信网与电话通信网相比，有它自己的特点（实
时性要求不如电话通信网那样高），因而，在数据通信网中引入一些特殊的交
换方式。
目前，数据通信网中可采用的信息的交换方式有以下三类：
●分组交换方式(Packet Switching)
●电路交换方式( Circuit Switching)
●报文交换方式(Message Switching)
2.1 电路交换
电路交换方式能为任一个入网的数据通信用户提供一条临时的专用的物理信
道（又称电路），这条物理信道是由通路上各节点内部在空间(布线接续)或时
间上(时隙互换)完成信道接续而构成的，这为信源的DTE与信宿的DTE之间
建立一条信道。
在信息传输期间，该信道为一对DTE用户所占用，通信结束
才释放该信道。
实现电路交换的主要设备是具有电路交换功能的交换机，它由电路交换部分
和控制部分组成。
电路交换部分实现主、被叫用户的连接，构成数据传输信
道；控制部分的主要功能是根据主叫用户的选线信号控制交换网络完成接续。
具有电路交换功能的交换机可采用布线逻辑控制和存储程序控制两种方式完
成接续功能。
存储程序控制方式采用计算机技术，把完成控制功能的逻辑操
作，以“程序”的形式预先存储在存储装置的。
计算机的中央处理装置根据
储存的程序，执行加减、比较、转移、逻辑变换等基本运算来实现控制功能。
由于在这种方式中，规定控制功能是程序而不是硬件，所以，可以用改写程
序的方法来变更或扩充功能。
可以看出，这种方式具有很大的灵活性。
布线
逻辑控制方式是把开关接点和电子元器件等通过布线连接起来，完成要求的
逻辑动作。
采用这种方式，要变更功能必须变更布线，因而灵活性较差。
图2-3是存储程序控制交换机的构成示意图。
其中，固定存储器存放规定交换
机动作的程序和各种数据；随机存储器存储交换网络的忙闲状态、外部各装
置的动作状态、逻辑运算的中间结果等；扫描电路则监视用户线和中继线的
状态，并将其变化通知中央处理器；中央处理器根据固定存储器中的程序及
状态信息而动作，完成控制功能。
图2-3 存储程序控制交换机示意图
数据的电路交换过程与目前公用电话交换网的电话交换的过程是相类似的。
当用户要求发送数据时，向本交换局呼叫，在得到应答信号后，主叫用户发
送被叫用户号码或地址；本地交换局根据被叫用户号码确定被叫用户属于哪
一个局的管辖范围，并随之确定传输路由；如果被叫用户属于其它交换局，
则将有关号码经局间中继线传送给被叫用户所在局，并呼叫被叫用户，从而
在主、被叫用户间建立起一条固定的通信链路。
通信结束时，当其中一用户
表示通信完毕需要拆线时，则该链路上的各交换机将本次通信所占用的设备
和通信链路（电路）释放，以供后续的用户呼叫用。
2.2 报文交换
为了克服电路交换方式中电路利用率低等方面的缺点，人们发展了报文交换
方式，也称为信息交换方式。
在这种交换方式中，收、发用户之间不存在直
接的物理信道。
因此用户之间不需要先建立呼叫，也不存在拆线过程。
它是
将用户报文存储在交换机的存储器中(内存或外存)，当所需要输出的电路空闲
时，再将该报文发向接收交换机和用户终端。
因此，报文交换系统又称“存
储－转发”系统。
它的原理框图如图2-4所示。
图2-4 报文交换方式原理框图
报文交换方式虽然克服了电路交换的某些缺点，但也存在着一些问题，这主
要是：
●一般情况下要求报文交换机要有高速处理能力和大的存储器容量，因此
设备费用高；
●报文传输的延迟时间较长，不适用于立即交互型的通信方式。
报文交换常用于公众电报和电子信箱业务。
2.3 分组交换
随着计算机的广泛应用，对数据交换提出了更高的要求，这就是：
●能适应不同速率的数据交换，以满足不同用户的需要；
●接续速度尽量快；
●网络时延要小，能适应用户交互通信的要求；
●具有适应数据用户特性变化的能力，如多样化的数据终端和多样化的数
据业务。
前面介绍的电路交换和报文交换是不能满足上述要求的。
因为电路交换不利
于实现不同类型的、不同速率的数据终端设备之间的相互通信，而报文交换
信息传输时延又太大，不满足许多数据通信系统的交互性的要求。
而分组交
换技术较好地解决了这些矛盾。
2.3.1 分组交换原理
分组交换也称包交换，它是将用户传送的数据分成一定长度的包（分组）。
在
每个包（分组）的前面加一个分组头(标题)，其中的地址标志指明该分组发往
何处，然后由分组交换机根据每个分组的地址标志，将它们转发至目的地，
这一过程称为分组交换。
进行分组交换的通信网称为分组交换网。
分组交换是用分组来传输和交换信息的。
每个分组最前面约有3－10个字节
（8比特组）作为填写接收地址和控制信息的分组头。
分组头后面是用户数据，
其长度一般是固定的。
当发送长报文时，需将该报文划分成多个分组。
分组
交换原理如图2-6所示。
图2-6 分组交换示意图
图2-7表示一份长报的分组过程，这里的报文被分成三个分组，每个分组中的
FCS表示用于分组差错控制的检验序列。
分组是交换处理和传送处理的对象。
接入分组交换网的用户终端设备有两类：一类是分组型终端，它能按照分组
格式收、发信息；一类是一般终端，它只能按照传统的报文格式收、发数据
信息。
由于在分组网内配备有分组装拆功能的分组装拆设备(PAD)，从而可使
不同类型的用户终端互通。
图2-7 分组的组合与分解
分组交换网的工作原理如图2-8所示。
图中假设有三个交换中心(又称为交换节点)，分设有分组交换机1、2、3；A、B、C、D为四个数据通信用户，A、D为一般终端，B、C为分组型终端。
A、B分别向C、D传送数据。
A的数据C经交换机1的PAD组装成二个分组C1和C2，然后经由分组交换机1、2之间的传输通路以及分组交换机1、3和3、2之间的传输通路分别将C1、C2数据传送到终端C。
由于C为分组型终端，C1、C2分组可由终端C直接接收。
B的分组数据3、2、1经由分组交换机3、2之间的传输通路传送到终端D。
D终端为一般终端，它不能直接接收分组数据，因而数据到交换机之后，要经分组装拆设备恢复成一般报文，然后再传送到终端D。
图2-8 分组交换网工作原理
由图2-8可以看出，在两个用户之间存在多个路由的情况下，一份报文的多个
分组可各在不同的路由上传输。
所以，分组交换网可以并行传输报文，而电
路交换网和报文交换网只能串行传输报文。
分组交换方式的分组长度短，具有统一的格式，因而便于交换机存储(可以只
用内存储器)和处理。
所以，与报文交换方式相比，其信息传输延迟时间大大
缩短。
2.3.2 分组交换网提供的业务
分组交换网能为用户提供可交换虚电路(SVC)和永久虚电路(PVC)两种基本业
务功能。
虚电路是指在数据交换前，根据全网运行情况选择当时最佳传输路
由，将传送数据的各段逻辑信道连接起来，组成一条完整的逻辑电路。
这条
逻辑电路只有在有数据传送时才被占用，因而叫虚电路。
SVC是两个数据终
端用户之间建立的临时逻辑连接，它是通过数据终端拨号建立，通信结束拆
除虚电路。
PVC是两个数据终端用户虚电路的永久连接，不需要拨号建立及
拆线释放电路的过程，用户可以随时使用该逻辑信道。
分组交换方式非常适合于具有中等数据量而且数据通信用户比较分散的场
合。