3.4数据交换（教学设计）-《计算机网络基础(第2版)》同步教学(机械工业出版社）

课题 第3章 3.4数据交换 授课人 课型 新课 课 时 2课时 教学目标    通过本节的学习，能理解传输技术和数据交换技术，从而为将来进行计算机网络中交换机和路由器的配置做好理论上的准备。 教学重点 1电路交换 2报文交换 3分组交换 教学难点 1电路交换 2报文交换 3分组交换 教学方法 以课堂讲授为主，对本节难点进行讨论 教学手段和教具 微机 板 书 设 计 课 后 记 教学过程 教师活动 学生活动 组织教学 复习提问、导入新课 讲授新课 3.4.1电路交换 在电路交换（Circuit Switching）中，通过网络结点在两个工作站之间建立一条专用的通信线路。最典型的例子是电话交换系统。采用电路交换方式进行通信时，两个工作站之间就具有实际的物理连接，这种连接是由结点之间的各段线路组成，每一段线路都为此连接提供一条通道。 电路交换方式的通信过程分为如下三个阶段：①电路建立阶段。②数据传输阶段。③拆除电路连接阶段。最典型的例子是电话交换系统。在打电话的过程中，拨号后双方拿起电话时，电路建立阶段结束；双方说话是数据传输阶段；说话结束后扣上电话就是拆除电路连接阶段。 1．电路建立阶段 在数据传输之前，先经过呼叫建立一条端到端的电路，如图3-32所示。如果H1站要与H4站通信，其过程为H1先向其连接的结点A提出请求，然后A结点在通向D结点的路径中找到下一个支路。如果A结点可以选择C结点的电路，在这条电路上分配一个没有使用的通道，建立电路AC，并告知C结点还要连接D结点；C结点再呼叫D结点，建立电路CD，结点D完成与H4站的连接。这样H1就与H4之间建立了一条专用电路ACD用于数据传输。当然在这个连接过程中，可以使用其它的连接通道，如ABD、AED、ACED等。 图3-32 数据交换网 2．数据传输阶段 电路ACD建立后，数据就可以从A发送到C，再由C交换到D；D也可以经C向A发送数据，连接是全双工的。在整个数据传输过程中，所建立的连接必须始终保持连接状态。 3．拆除电路连接阶段 数据传输结束后，由一方发出拆除请求，然后逐节拆除到对方的结点链路，将电路的使用权交还给网络，以供其它用户使用。 电路交换的特点是： ①电路是透明的。由于电路交换中每个结点都是电子式或机械式的，它不传输的信息进行任何处理。 ②信息传输时延小。由于中间交换结点不能信息做任何处理，所以在每个节点的延时是很小的。对于一个固定的连接，其信息传输时延是固定的，除链路上的传输延时外，不再有其它的延时。 ③通道在连接期间是专用的，线路利用率低。 ④整个链路上有一直的数据传输率，连接两端的计算机必须同时工作。 采用计算机化交换机（CBX）为核心组成的计算机网络就是采用电路交换方式的。 3.4.2报文交换 报文交换（Message Exchanging）也称为包交换，它以报文组为单位采用“存储--转发”交换方式进行通信。每个报文都作为独立的信息单位传送，每个报文均含有数据和目的地址。每个报文经过一个中继结点时，这个中继结点先把报文暂时存储起来，然后分析目的目的地址、选择路由并排队等候，待需要的线路空闲时才将它转发到下一个结点，并最终达到目的节点。 报文交换方式与电路交换相比，具有如下优点： ①线路利用率高。因为一个“结点--结点”信道可被多个报文共享。 ②收发双方无需同时工作。因为在接收方“忙”时，网络结点可暂存报文。 ③能够在网络上实现报文的差错控制和纠错处理。 ④可同时向多个目的站点发送同一报文。 ⑤报文交换网络能进行速度和代码的转换。 报文交换的主要缺点是网络的时延比较长，因而不宜用于实时通信或交互式的应用场合。 3.4.3分组交换 分组交换（Packet Exchanging）方式兼有报文交换和电路交换的优点。其形式上非常像报文交换。主要差别在于分组交换网中要限制传输的数据单位长度，一般在报文交换系统中可传送的报文数据位数可做得很长，而在分组交换中，传送报文的最大长度是有限制的，如超出某一长度，报文必须要分割成较少的单位，然后依次发送，我们通常称这些较少的数据单位为分组。这就是报文交换与分组交换所不同之处。 以图3-32为例，H1站发送一个分组到结点A，结点A暂存它，然后把它发送到节点B，结点B把它发送到结点D，然后送到H4站，分组中包含了数据和目的地址码。分组拷贝暂存起来的目的是为了纠正错误。分组交换有虚电路分组交换和数据报分组交换两种，是计算机网络中使用最广泛的一种交换技术。 1．数据报 在数据报方式中，每个分组独立地进行处理，如同报文交换网中每个报文单独地处理那样。但是，由于网络的中间交换结点对每个分组可能选择不同的路由，因而到达目的地时，这些分组可能不是按发送的顺序到达，因此目的站必须设法把它们按顺序重新排列。在这种技术中，独立处理的每个分组称为“数据报”。 2．虚电路 在虚电路方式中，在发送任何分组之前，需要先建立一条逻辑连接，即在源站点和目的站点之间的各个结点上事先选定一条网络路由，然后，两个站便可在这条逻辑连接上，即虚电路上交换数据。每个分组除了包含数据之外还得包含一个虚电路标识符。在预先建立好的路由上每个结点都必须按照既定的路由传输这些分组，无需重新选择路由。 虚电路分组交换和电路交换类似，在传送数据之前必须在发送端和接收端之间建立一条连接。但和电路交换不同的是，虚电路交换建立的连接是逻辑连接，而非物理连接，信道不是专用的，而是与其它用户共享。 电路交换、报文交换和分组交换方式的特点比较如表3.1所示。 小结： 作业： 3-4-1选择题 3-4-2填空题 3-4-3简答题 1) 简述电路交换的过程。 2) 数据传输系统为什么要采用交换技术？ 表3.1 学科网（北京）股份有限公司 $$