網絡數據交換技術在計算機上的應用

達青

摘 要：文章論述了計算機網絡中經常使用的三種基本數據交換技術的原理和彼此的優缺點，最后討論了一種新的數據交換技術在計算機網絡中的應用。

關鍵詞：計算機網絡；網絡通訊技術；計算機網絡數據交換技術

兩個計算機設備之間的數據通信，需要連接兩個計算機設備，但是在現實應用中直接連接兩個計算機設備是要通過有中間結點的網絡實現。中間節點只做數據交換和緩存，為保證數據通訊的可靠完整性，需要進行數據的校驗，為保證數據的保密性，需要對數據通訊進行加密和解碼處理。一般把中間數據傳輸的是設備稱為站，把上下級提供和接收數據的設備稱為結點。這些結點通過特定的硬件和通信協議與傳輸線路連接起來，每個站都連接到一個結點上，當站和結點處理的數據是計算機時，這些結點和站就稱為計算機網絡。在計算機網絡的通信技術上，其中最基本應用的技術有以下三種：路由交換技術，報文交換技術，分組交換技術。

1 線路交換技術

在任意兩個站點間建立一條專用的通信線路進行計算機網絡數據交換就是線路交換技術。座機電話系統就是線路交換技術的最常見的例子。因為在兩個站之間有實際物理連接，并且有通道專門負責連接，這就是線路交換的最常見的實例。

線路交換通信過程主要有以下三個過程：

1.1 通信線路的建立過程

數據通信的先決條件是要有有效的傳輸途徑，即通信線路的建立。如A站發送一個請求到中間結點，然后由中間結點與E站建立一個連接。在連接完成時，需要要通過E站回饋響應信號來確定連接是否順利，或者完成為下次準備接收做好準備。數據的傳送：計算機網絡把相應的數據從A站發送到E站，在傳輸過程中，傳輸的內容可以是數字的，也可以是模擬的信號（如波形數據），信號的發送和傳輸內容可以是數字的也可以是模擬的。一般在傳輸的計算機設備之間，整個通信是全雙工的，即同時進行上下位機之間的數據接收和發送。

1.2 線路的釋放

在數據傳輸完成之后，在整個通信線路上的計算機設備需要釋放通信線路，以便于別的計算機傳輸數據信號，即所有的計算機設備都連接計算機通信網絡，但是分時享受數據傳輸線路。分析完整個通信過程后發現，首先要建立連接通道，在數據傳輸開始后，每個結點內部必須有交換能力來進行信號的處理和接收與發送，線路中的每對結點之間的通信數據容要采取智能的算法，計算出網路的分配和最優化的傳輸路徑，這樣有助于提高路由交換的效率。對于聲音信號的傳輸，因為編碼一致，交換的效率高，但是仍然達不到百分之百。在計算機通信的大部分時間里，通道可能存在大量的空閑，但是一旦建立了計算機網絡連接，網絡連接時候的傳輸盡管個別有延遲，但是在總體上每個結點上的延遲還是比較小的。

2 報文交煥技術

報文交換技術一般不需在兩個站之間建立一條專用傳輸線路。其原理如下，一個報文通過一個站發送，則把一個目的地址加載在報文上，隨著報文在結點之間的相互傳遞，每個結點都可以接收，緩存報文，然后發送到下一級結點，在計算機線路交換網絡中，數據按照二進制方式，發送，傳遞，一般的報文交換結點是個中間處理計算機，其定義了數據緩存來接收報文，報文在結點上的延遲時間，等于報文接收時間，等待接入時間，傳輸到下一級的等待時間，報文交換技術比線路交換技術的改進在于：

2.1 線路效率較高。多個報文可以分時享用一條數據通道，這樣就有效的利用了數據傳輸線路。

2.2 沒有必要同時使用接收和發送，可以在結點之間緩存數據。

2.3 線路交換網絡，當數據總量很大時，信號數據會阻塞，而在報文交換網絡上，在數據總量很大時，卻仍然可以處理報文，只是會增加數據的延遲。

2.4 報文交換可把一個報文發送到多個結點，而線路交換網絡做不到。

2.5 報文交換網絡可對數據進行簡單的數據處理，每個站有自己獨特定義的特性，所以盡管兩個站有不同傳輸率，也可以連接。

2.6 報文交換網絡可以對數據傳輸的格式進行轉換和優化。

3 分組交換技術

分組交換技術是在報文交換和線路交換的基礎上進行了更加合理的優化。分組交換與報文交換原理一樣，在分組交換網絡中，要控制所傳輸的數據的長度，一般的最大長度是一千位到幾千位。報文交換技術適應于較大的報文。從一個站的觀點來看，超過最大長度的報文必須分解為較小單位，然后一個一個逐次發送，為了區分這兩種技術，分組交換系統中的數據單位通常稱為分組。但是分組交換把數據單位的最大長度限制在較小的范圍內，這就使下級站點的數據接收和處理更加簡潔高效。它把數據的傳輸分組處理，按照長短進行合理的拼接處理，最后由下級站接收，然后再分組分解組合起來，與報文交換技術相比，分組交換技術通常對數據不存檔，為了糾正錯誤，分組交換技術通常把數據拷貝暫存起來。

4 三種交換技術的比較

在實際的工程應用中，交換數據的性能受許多技術環境的干擾，有不少的損失，例如站的總數量、中間結點的數量和系統組成的結構、系統的總負載、上下級站之間數據的交換長度（數據目的地地址長度和數據長度），數據交換的類型等等。下面簡單敘述上述三種技術的主要特點：

4.1 線路交換。計算機設備之間建立完整的線路通道是數據交換的基礎，線路被多個計算機設備分時享用。對于小數據的傳輸，因為釋放搶占總線需要時間，所以此模式下線路交換效率不高。但是節約成本，節約了設備之間的連接線路。

4.2 報文交換。報文的傳輸模式，因為在中間的傳輸過程中有了數據的緩存，所以在傳輸報文的過程中，同時只占用一段通道，排隊交叉傳遞數據，數據存在排隊等待的時間，存在數據延遲，故不能應用在實時數據通信系統。但是在大量的數據傳輸時，因為緩存的存在，變得很有效，數據的完整性也很好。

43 分組交換。分組交換技術和報文交換方式類似，但是但報文被分組傳送出去，在此期間，規定了最大的數據分組長度，分組傳輸，數據在目的地再次拼接和組合，目前應用最廣泛的就是分組交換技術。

隨著計算機網絡技術的發展，涌現了一系列的新技術，例如最新的信元交換傳輸技術，就是其中一種計算機數據通信格式。

5 信元交換

信元交換是目前正在日益流行的計算機通信交換技術。整個通信采用異步轉移模式（ATM）采用信元交換。信元是指ATM數據傳送單位的一固定長度的分組。其組成是包含一個信元頭和一個信元數據，整個信元長度一般為53個字節，信元頭占5個字節，信元數據占48個字節。信元頭主要定義了信源的網絡路由數據，異步時分多路復用技術應用異步轉移模式，在計算機通信的發送和接收過程中，采用虛擬通道模式，可以在通道中用一個標志位來查看該模式，對于已經設置好了的多路復用器，標志位是本地的，并在任何交換的過程中可以隨時更改。整個數據的傳輸信息在虛擬通道中傳送。目前該技術已經在計算機網絡交換中已經廣泛應用。

6 結束語

新技術的發展和應用，極大的發展了當前的計算機數據交換業務，從計算機到無線傳輸技術的實施，2G，3G無線傳輸的實施，現在的計算機網絡傳輸技術正在日益改變我們所處的網絡環境，有線到無線，計算機網絡傳輸速度越來越快，從僅僅滿足文字的瀏覽，到聲音文件，視頻通信，新的計算機通信正在改變著我們的生活。

參考文獻

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