第一单元 第四课《数据交换技术》课件 2025-2026学年江西科教版（2022） 初中信息科技七年级上册

信息科技 （七年级上册） 教师：杨老师 第 4 课 数据交换技术 1.数据交换技术的定义 2.数据交换的分类 根据转发方式分为：电路交换和存储转发交换（分组交换、报文交换） 数据交换技术 1.定义：在网络中，通过网络节点的某种转接方式来实现从任一端系统到另一端系统之间接通数据通路的技术称为数据交换技术。 2.分类：电路交换、分组交换、报文交换 电路交换技术 每一部电话都直接连接到交换机上，而交换机使用交换的方法，让电话用户彼此之间可以很方便地通信。 这种交换方式就是电路交换 (circuit switching)。 1. 电路交换的主要特点 两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。   更多的电话机互相连通 5 部电话机两两相连，需 10 对电线。 N 部电话机两两相连，需 N(N – 1)/2 对电线。 当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。      使用交换机 当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。 …          交换机 “交换”的含义 在这里，“交换”(switching)的含义就是转接——把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。 从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。 电路交换的特点 电路交换必定是面向连接的。 电路交换的三个阶段： 建立连接 通信 释放连接 省局 赣县 于都 赣州 ( ( ( ( ( ( 浙江 上海 义务 温州 ( A B C D 电路交换举例 ( ( ( ( 交换机 交换机 交换机 交换机 用户线 用户线 中继线 中继线 B D C A 电路交换举例 C 和 D 通话只经过一个本地交换机 通话在 C 到 D 的连接上进行 ( ( ( ( 交换机 交换机 交换机 交换机 用户线 用户线 中继线 中继线 B D C A 电路交换传送计算机数据效率低 计算机数据具有突发性。 这导致通信线路的利用率很低。 报文 2. 分组交换的主要特点 在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。 1101000110101010110101011100010011010010 假定这个报文较长 不便于传输 报文交换技术 在 20 世纪 40 年代，电报通信就采用了基于存储转发原理的报文交换 (message switching)。 但报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。 现在报文交换已经很少有人使用了。 数 据 数 据 数 据 报文 添加首部构成分组 每一个数据段前面添加上首部构成分组。 首部 首部 首部 分组 1 分组 2 分组 3 请注意：现在左边是“前面” 分组交换的传输单元 分组交换网以“分组”作为数据传输单元。 依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。 数 据 首部 分组 1 数 据 首部 分组 2 数 据 首部 分组 3 分组首部的重要性 每一个分组的首部都含有地址等控制信息。 分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。 用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。 收到分组后剥去首部 接收端收到分组后剥去首部还原成报文。 数 据 首部 分组 1 数 据 首部 分组 2 数 据 首部 分组 3 收到的数据 数 据 数 据 数 据 最后还原成原来的报文 最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。 这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。 报文 1101000110101010110101011100010011010010 因特网的核心部分 因特网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成，而主机处在因特网的边缘部分。 在因特网核心部分的路由器之间一般都用高速链路相连接，而在网络边缘的主机接入到核心部分则通常以相对较低速率的链路相连接。 主机的用途是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息。路由器的用途则是用来转发分组的，即进行分组交换的。 H1 H5 H2 H4 H3 H6 路由器 网络 网络核心部分 主机 H1 H5 H2 H4 H3 H6 发送的 分组 路由器 A E D B C 网络核心部分 主机 分组交换网的示意图 H1 A 互联网 B D E C H5 H6 H4 H2 H3 H1 向 H5 发送分组 H2 向 H6 发送分组 注意分组路径的变化！ 路由器 主机 注意分组的存储转发过程 H1 A 互联网 B D E C H5 H6 H4 H2 H3 H1 向 H5 发送分组 路由器 主机 在路由器 E 暂存 查找转发表 找到转发的端口 最后到达目的主机 H5 在路由器 C 暂存 查找转发表 找到转发的端口 在路由器 A 暂存 查找转发表 找到转发的端口 路由器 在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线。 路由器处理分组的过程是： 把收到的分组先放入缓存（暂时存储）； 查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发； 把分组送到适当的端口转发出去。 主机和路由器的作用不同 主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。 路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机。 分组交换的优点 高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。 灵活 以分组为传送单位和查找路由。 迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组。 可靠 保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。 分组交换带来的问题 分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。 分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。 存储转发原理 并非完全新的概念 在 20 世纪 40 年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换(message switching)。 报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已经很少有人使用了。 三种交换的比较 P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 P4 P3 P4 报 文 报 文 报 文 A B C D A B C D A B C D 报文交换 电路交换 分组交换 t 连接建立 数据传送 报文 P2 P1 连接释放 数据传送 的特点 比特流直达终点 报文 报文 报文 分组 分组 分组 存储 转发 存储 转发 存储 转发 存储 转发 三种交换方式的比较 若要连续传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立时间，则电路交换的传输速率较快。 报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。 由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此分组交换比报文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性。 $