考点4 数据交换技术与差错控制技术《计算机网络》河北省（对口招生）计算机类 知识点讲解

河北省（计算机类）对口招生《计算机网络》 复习讲义 模块 2 网络基础知识 考点4 数据交换技术与差错控制技术 【考纲要求】 1.掌握数据交换技术； 2.掌握常用的检错技术； 【知识网络】 【知识和技能要点】 1、 数据交换技术 计算机网络远距离通信时，数据无法直接点对点直达，需要依靠中间节点转发、接力传输，这种通过中间节点完成数据转发的技术，统称为数据交换技术。 1.电路交换（线路交换） （1）原理：通信双方传输数据前，必须通过交换机建立一条专属、独占的物理通信线路，通信全程线路被双方独占，传输结束后手动拆除线路、释放资源。 （2）完整工作三阶段 ① 电路建立：拨号、协商，搭建专属物理通路； ② 数据传输：独占线路，实时传输数据； ③ 电路拆除：传输完毕，释放线路资源，供其他用户使用。 （3）优缺点 优点：传输延迟极小、实时性极强、信号稳定、无数据冲突，适合实时语音视频传输； 缺点：线路独占、资源浪费严重、信道利用率极低、存在呼叫阻塞、建立连接耗时。 2.存储-转发交换技术 无需提前建立物理专线，中间节点先接收、存储完整数据，待链路空闲后再转发出去，接力传输至目的节点。分为报文交换和分组交换两类。 （1）报文交换 ① 定义：以完整报文为唯一传输单位，一次性存储、转发完整数据，报文包含报头（收发地址、控制信息）、报文正文、报尾。 ②优缺点 优点：无需独占线路、信道利用率高、收发双方无需同时在线、可一对多广播传输； 缺点：报文体积大，节点缓存压力大、传输延迟高、不适合实时交互通信。 （2） 分组交换 将超长的原始报文，拆分成为长度固定的小型数据包（分组），以分组为单位独立存储、独立转发，到达接收端后重新拼接还原为完整报文。 ①数据报方式（无连接） 每个分组独立携带目的地址，单独选路传输，不同分组可走不同路径，到达顺序可能混乱，接收端需重新排序。无连接、无需提前建链路、灵活度高。 ②虚电路方式（面向连接） 传输前先建立一条逻辑虚拟链路（无物理独占），所有分组沿同一路径有序传输，流程和电路交换一致（建立连接-传输-拆除连接），兼具稳定性和高利用率。 3.快速分组交换技术 （1） 帧中继（FR） 工作在OSI低层，简化纠错、流量控制机制，以帧为传输单位，基于虚电路技术，主要用于局域网互联、广域网接入，传输速度快、开销低。 （2）ATM异步传输模式（信元交换） 结合电路交换实时性和分组交换高效性，以固定53字节信元（5字节头部+48字节数据）为传输单位，传输稳定、带宽适配性强，多用于广域网主干网络。 2、 差错控制技术 1.差错产生的原因与类型 数据传输差错的核心诱因：热噪声，分为两类： （1） 随机热噪声：信道固有、持续存在、强度小，是无法完全消除的基础噪声，引发轻微随机差错； （2） 冲击热噪声：外界突发干扰（闪电、电源打火、电磁干扰、设备故障），强度大、随机性强，易引发大面积数据差错。 2.四大差错控制方式 （1）检错重发（ARQ）：接收端检测出错误后，反馈发送端，请求重新发送数据，仅检错、不纠错，靠重传修正错误，网络通信最常用。 （2）向前纠错（FEC）：通过冗余编码，接收端检测错误后，直接自行纠错，无需重传，实时性强，适用于高速、实时传输场景。 （3）混合纠错（HEC）：结合ARQ和FEC优势，轻微差错自行纠错，严重差错请求重传，适配性最强。 （4）反馈校验（IRQ）：接收端将接收数据原样发回发送端，由发送端对比校验、判断差错，操作简单、效率低。 3.常用检错冗余校验技术 核心原理：发送端在原始数据后添加冗余校验位，接收端通过校验位判断数据是否传输出错。 （1） VRC垂直冗余校验：奇偶校验，单字节纵向校验，简单、检错率低； （2） LRC纵向冗余校验：多行数据整体校验，提升检错精度； （3） 校验和：数据求和校验，算法简单、广泛应用于IP协议； （4） CRC循环冗余校验：检错精度最高、容错性强，是计算机网络最主流、最常用的校验方式。 【练习题】 一、填空题 1.数据交换技术中，通信前必须建立专属物理通路、通信全程独占线路、结束后手动拆除的交换方式是______。 2.存储-转发交换技术中，以完整报文为传输单位、无需独占线路、但节点缓存压力大且传输延迟高的交换方式是______。 3.快速分组交换技术中，以固定53字节信元为传输单位、结合电路交换实时性与分组交换高效性的技术是______。 4.______热噪声是信道固有、持续存在、强度小的基础噪声。 5.电路交换的完整工作三阶段依次是电路建立、______、电路拆除。 6.帧中继（FR）工作在OSI低层，简化纠错与流量控制机制，以______为传输单位，基于虚电路技术。 7.一般来说，存储转发方式主要有_____和______两种。 8.分组交换可以分为______和_______。 9._______交换以完整报文为传输单位，节点需缓存整个报文才能转发，因此其核心劣势是节点缓存压力大，且传输延迟高，不适合实时交互通信。 10.______热噪声是信道固有噪声，持续存在且强度小，引发的差错类型是随机差错。 二、选择题 1.下列关于电路交换的描述，错误的是（ ） A. 通信全程线路独占，无数据冲突 B. 传输延迟极小，实时性强 C. 信道利用率高，适合突发数据传输 D. 需经历建立、传输、拆除三阶段 2.报文交换与电路交换相比，其核心优势是（ ） A. 传输延迟低 B. 信道利用率高 C. 实时性强 D. 无缓存压力 3.分组交换的数据报方式中，接收端需重新排序的原因是（ ） A. 分组长度不固定 B. 分组独立选路，到达顺序可能混乱 C. 分组携带完整地址，开销大 D. 无连接，传输延迟高 4.ATM中，固定53字节信元的设计目的是（ ） A. 提高信道利用率 B. 简化交换节点处理，提高传输速度 C. 支持可变长数据传输 D. 降低冗余编码开销 5.虚电路方式中，逻辑虚拟链路的核心特征是（ ） A. 物理线路独占 B. 分组沿固定路径有序传输 C. 无需建立连接 D. 传输延迟不稳定 6.下列关于电路交换与分组交换的描述，错误的是（ ） A. 电路交换需建立专属物理通路，分组交换无需建立物理专线 B. 电路交换传输延迟稳定，分组交换传输延迟可能抖动 C. 电路交换信道利用率高，分组交换信道利用率低 D. 电路交换适合实时通信，分组交换适合突发数据传输 7.虚电路方式与电路交换相比，其核心区别是（ ） A. 虚电路独占物理线路，电路交换共享物理线路 B. 虚电路建立逻辑连接，电路交换建立物理连接 C. 虚电路传输延迟高，电路交换传输延迟低 D. 虚电路信道利用率低，电路交换信道利用率高 8.在数据传输中，（ ）交换的传输延迟最小 A. 电路交换 B. 分组交换 C. 数据报交换 D. 报文交换 9.下列说法中正确的是 （ ） ①虚电路与电路交换中的电路没有实质不同 ②在通信的两站间只能建立一条虚电路 ③虚电路也有建立连接、数据传输、释放连接三个阶段 ④虚电路的各个节点不需要为每个分组做路径选择判定 A. ①和② B. ②和③ C. ③和④ D. ①和④ 10.CRC循环冗余校验是计算机网络中最主流的校验方式，其核心优势是（ ） A. 算法最简单 B. 检错精度最高，容错性强 C. 计算开销最小 D. 仅适用于固定长度数据 三、判断题 1.电路交换中，通信全程线路被双方独占，因此不存在数据冲突问题。（ ） 2.报文交换无需提前建立物理专线，因此信道利用率高于电路交换。（ ） 3.分组交换的数据报方式中，所有分组必须沿同一路径传输，以保证到达顺序一致。（ ） 4.虚电路方式传输前需建立逻辑虚拟链路，因此与电路交换一样，通信全程独占物理线路。（ ） 5.检错重发（ARQ）仅能检测错误，无法纠正错误，纠错完全依赖发送端重传。（ ） 6.混合纠错（HEC）结合了ARQ和FEC的优势，因此其实现复杂度低于单独的ARQ或FEC。（ ） 7.纵向冗余校验（LRC）对多行数据进行整体校验，因此能检测所有类型的突发错误。（ ） 8.检验和校验算法简单，因此其检错能力优于CRC循环冗余校验。（ ） 9.分组交换中，分组长度固定，因此其传输延迟比报文交换更稳定。（ ） 10.检错重发（ARQ）中，接收端反馈错误后，发送端仅重传出错的数据块，因此其重传效率高。（ ） 【答案】 一、填空题 1.电路交换 2.报文交换 3.ATM 4.随机 5. 数据传输 6.帧 7.报文交换、分组交换 8. 数据报交换、虚电路交换 9.报文 10.随机 二、选择题 1.C 2.B 3.B 4.B 5. B 6.C 7.B 8.A 9.C 10.B 三、判断题 1.√ 2.√ 3.× 4.× 5.√ 6.× 7.× 8. × 9.√ 10.√ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $