计算机网络互连的交换技术

① 计算机网络中广泛使用的交换技术是什么

一、网络交换技术发展历程
1．电路交换技术
网络交换技术共经历了四个发展阶段，电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术和ATM技术。公众电话网（PSTN网）和移动网（包括GSM网和CDMA网）采用的都是电路交换技术，它的基本特点是采用面向连接的方式，在双方进行通信之前，需要为通信双方分配一条具有固定带宽的通信电路，通信双方在通信过程中将一直占用所分配的资源，直到通信结束，并且在电路的建立和释放过程中都需要利用相关的信令协议。这种方式的优点是在通信过程中可以保证为用户提供足够的带宽，并且实时性强，时延小，交换设备成本较低，但同时带来的缺点是网络的带宽利用率不高，一旦电路被建立不管通信双方是否处于通话状态，分配的电路都一直被占用。
2．分组交换技术
电路交换技术主要适用于传送和话音相关的业务，这种网络交换方式对于数据业务而言，有着很大的局限性。首先数据通信具有很强的突发性，峰值比特率和平均比特率相差较大，如果采用电路交换技术，若按峰值比特率分配电路带宽则会造成资源的极大浪费，如果按照平均比特率分配带宽，则会造成数据的大量丢失。其次是和语音业务比较起来，数据业务对时延没有严格的要求，但需要进行无差错的传输，而语音信号可以有一定程度的失真但实时性一定要高。分组交换技术就是针对数据通信业务的特点而提出的一种交换方式，它的基本特点是面向无连接而采用存储转发的方式，将需要传送的数据按照一定的长度分割成许多小段数据，并在数据之前增加相应的用于对数据进行选路和校验等功能的头部字段，作为数据传送的基本单元即分组。采用分组交换技术，在通信之前不需要建立连接，每个节点首先将前一节点送来的分组收下并保存在缓冲区中，然后根据分组头部中的地址信息选择适当的链路将其发送至下一个节点，这样在通信过程中可以根据用户的要求和网络的能力来动态分配带宽。分组交换比电路交换的电路利用率高，但时延较大。
3．报文交换技术
报文交换技术和分组交换技术类似，也是采用存储转发机制，但报文交换是以报文作为传送单元，由于报文长度差异很大，长报文可能导致很大的时延，并且对每个节点来说缓冲区的分配也比较困难，为了满足各种长度报文的需要并且达到高效的目的，节点需要分配不同大小的缓冲区，否则就有可能造成数据传送的失败。在实际应用中报文交换主要用于传输报文较短、实时性要求较低的通信业务，如公用电报网。报文交换比分组交换出现的要早一些，分组交换是在报文交换的基础上，将报文分割成分组进行传输，在传输时延和传输效率上进行了平衡，从而得到广泛的应用。
4．ATM技术分组交换技术的广泛应用和发展，出现了传送话音业务的电路交换网络和传送数据业务的分组交换网络两大网络共存的局面，语音业务和数据业务的分网传送，促使人们思考一种新的技术来同时提供电路交换和分组交换的优点，并且同时向用户提供统一的服务，包括话音业务、数据业务和图像信息，由此在20世纪80年代末由原CCITT提出了宽带综合业务数字网的概念，并提出了一种全新的技术——异步传输模式（ATM）。ATM技术将面向连接机制和分组机制相结合，在通信开始之前需要根据用户的要求建立一定带宽的连接，但是该连接并不独占某个物理通道，而是和其他连接统计复用某个物理通道，同时所有的媒体信息，包括语音、数据和图像信息都被分割并封装成固定长度的分组在网络中传送和交换。ATM另一个突出的特点就是提出了保证QoS的完备机制，同时由于光纤通信提供了低误码率的传输通道，所以可以将流量控制和差错控制移到用户终端，网络只负责信息的交换和传送，从而使传输时延减少，ATM非常适合传送高速数据业务。从技术角度来讲，ATM几乎无懈可击，但ATM技术的复杂性导致了ATM交换机造价极为昂贵，并且在ATM技术上没有推出新的业务来驱动ATM市场，从而制约了ATM技术的发展。目前ATM交换机主要用在骨干网络中，主要利用ATM交换的高速和对QoS的保证机制，并且主要是提供半永久的连接。
二、电路交换技术和分组交换技术的融合
1．综合交换机技术
虽然ATM技术没有让人们实现“综合业务”的梦想，但人们一直在寻找一种途径试图实现在一个网络上提供各种业务，电信运营商也希望能够充分利用现网资源，尽量为用户提供丰富的业务。首先提出的技术就是综合交换机技术，主要是通过对现有的电路交换网络进行改造，来达到同时支持电路交换和宽带交换（包括ATM交换和IP交换）的目的。许多厂家也先后开发了综合交换机，并且相关的行业标准《综合交换机技术规范》也已经制定和颁布。综合交换机具有窄带交换机的功能，同时还要具有宽带交换机的功能。目前的综合交换机的实现方式主要有两种：一种是采用混合交换节点的方式，在交换机内部配置有多个独立交换矩阵，即电路交换矩阵、ATM和IP分组交换模块，传统的PSTN呼叫还主要由电路交换模块进行处理，和宽带相关的业务则交由宽带分组处理模块进行处理，当两个模块之间需要交互时需要进行协议转换。另一种是采用融合交换节点的方式，综合交换机内部基本上只有一个单一的ATM或IP交换矩阵，例如上海贝尔的宽带交换机S12 P3S即直接采用ATM技术作为核心交换技术，所有的媒体信息都转换成ATM信元在交换机内部进行处理，对外则同时支持电路交换网、ATM网和IP网。采用融合方式的综合交换机由于内部已改为统一的交换平台，在灵活快速的业务部署方面有很大的优势。综合交换机由于综合多种功能，所以造价也比较高，主要用在业务量较大的关口局和端局，不适合全网推行。
2．IP电话技术
综合交换机主要是采用对电路交换机进行改造的方式来支持分组交换的方式，在探索电路交换技术和分组交换技术融合的过程中，人们同时也希望能够利用分组网络来传送话音业务，此时基于Web应用的出现，Internet网络以惊人的速度发展起来，并最终发展成为一个全球性的网络，人们使用Internet网络来得到各种服务。Internet网络是基于IP技术，属于分组交换技术，采用尽力而为的方式，对每个分组根据路由信息和网络情况独自进行传输和选路。Internet网络主要用来传送数据业务，伴随着Internet的巨大成功，已使IP技术成为未来信息网络的支柱技术，基于TCP/IP的网络技术不仅成为传送数据业务的主导技术，而且传统的电信运营商开始尝试使用IP技术来传送话音业务。现在传统的电信运营商一般都组建了自己的IP网络，除了在IP网络上提供目前利润相对较低的数据业务之外，运营商希望能够充分利用现有资源向用户提供丰富的业务，最主要的是话音业务，目前话音业务仍然属于运营上最主要的收入来源，最早出现的在分组网上传送语音业务的应用就是IP电话技术。
IP电话技术目前已经成为人们比较熟悉的业务，主要采用H.323系列协议，包括负责呼叫建立的信令协议H.225和负责建立媒体通道的H.245协议，语音业务采用RTP分组的方式在IP网中进行传输。IP电话的语音质量虽然没有传统电路交换网向用户提供的语音质量高，但H.323协议被普遍认为是目前在分组网上支持语音、图像和数据业务最成熟的协议，目前在IP电话领域得到广泛应用。世界上有很多利用H.323协议组建的VoIP网络正在运营。但H.323的有些缺点也很明显。首先，H.323协议中的呼叫控制信令是以Q.931为基础的。Q.931协议是一种基于UNI接口的协议，协议本身比较简单，没有关于NNI接口的定义。这在专用网内实现计算机－计算机的呼叫没有问题，但要提供全国性业务及PSTN-to-PSTN连接则必须依赖NNI接口。其次，H.323网络中使用的是集中式的网关，网关要同时处理媒体流和信令流，在处理能力上也限制了H.323网络的发展。目前，ITU-T借鉴IETF相关规范的经验，在进一步扩展和修订H.323系列协议。另外，和SIP相比较，H.323协议的可扩展性较差，并且为了在H.323网络提供类似在电路交换网络上向用户提供的业务，许多厂家都对H.323协议进行了扩展，所以不同厂家的H.323设备之间的互联也是一个H.323网络发展所面临的一个重要问题。
但是IP电话的成功应用和相当程度的市场占有份额让人们看到业务融合的曙光，人们逐渐认识在分组网上可以传送话音业务，并且可以达到较为理想的通信效果。并且分组交换具有很多潜在的性能优点，一个优点是高效利用传输通道的通信能力，尤其是对突发传输更是如此。尽管语音所表现出的突发性没有交互式数据那么突出，但还是以突发期/静音期的方式表现出一定的突发性。平均突发期的长度取决于所使用的静音侦测器，在典型的电话交谈中，单个语音源只有大约35-45%的时间里是活动的。另外一个优点是统计复用，这样呼叫阻塞是所需平均带宽，而不是峰值带宽的函数。因此在传输控制，计费等方面的可以更灵活。正因为这些优点，因特网语音应用，尤其是IP电话，已经成为“三网合一”大潮中最引人注目的应用之一。
三、软交换技术
随着IP电话技术的发展，通信业内基本上达成了未来电信网络的核心将采用分组交换技术的共识，并且在这种共识之下，针对目前IP电话技术所存在的缺点从技术角度进行了改进，首先是将网关呼叫控制和媒体交换的功能相分离，并最终提出了软交换的概念。软交换技术虽然仍然采用分组网络作为承载网络，但是从技术角度来讲，软交换技术仍然可以看作是交换技术发展的又一个里程碑。传统的电路交换和分组交换网络在每个网络节点上都集中了太多的智能，在电路交换网络中，网络节点不仅要负责呼叫控制，处理所有和呼叫相关的信息，同时还需要负责进行话音通路的建立，同时，在电路交换网络中，许多业务都需要在网络节点上配置相关的业务逻辑，目前许多业务都需要在端局上作数据，这样也制约了业务的及时提供。在以H.323网络为代表的分组交换网络中，如上所述网关设备也需要同时进行呼叫控制和媒体流的建立，分组的处理时延较长并且对网络节点的要求也比较高。软交换技术提出的一个新的概念就是将呼叫控制、承载建立、业务逻辑相分离，各实体之间通过标准的协议进行连接和通信，在网上可更加灵活地提供业务。其中的软交换设备实际上是一个基于软件的分布式交换/控制平台，是实现传统程控交换机“呼叫控制”功能的实体。它将呼叫控制功能从传统的网关中分离出来，公开业务、控制、接入和交换间的协议，从而真正实现多厂家的网络运营环境，并可方便地引入多种业务。
采用软交换技术组建电信网络正在从试验阶段走向商用阶段，国内外的各个运营商都对软交换技术倾注了极大的热情，希望能够利用软交换技术来达到拓展业务种类、增加市场份额的目的。从标准的角度来讲，国内外的标准机构都在加紧制定和软交换技术相关的一系列技术规范，标准上不仅将软交换技术作为固定网络发展的核心技术，而且移动网络也将软交换技术作为未来网络的核心技术。软交换技术从提出、发展到完善和成熟，还需要经历技术的考验和市场的考验。【望采纳】

② 计算机网络的数据交换技术有四种，分别是

电路交换、报文交换、分组交换、信元交换
电路交换（CS:circuit
switching）是通信网中最早出现的一种交换方式，也是应用最普遍的一种交换方式，主要应用于电话通信网中，完成电话交换，已有100多年的历史。
电话通信的过程是：首先摘机，听到拨号音后拨号，交换机找寻被叫，向被叫振铃同时向主叫送回铃音，此时表明在电话网的主被叫之间已经建立起双向的话音传送通路；当被叫摘机应答，即可进入通话阶段；在通话过程中，任何一方挂机，交换机毁拆除已建立的通话通路，并向另一方送忙音提示挂机，从而结束通话。
报文交换（Message
switching）是一种信息传递的方式。报文交换不要求在两个通信结点之间建立专用通路。结点把要发送的信息组织成一个数据包——报文，该报文中含有目标结点的地址，完整的报文在网络中一站一站地向前传送。
分组交换（PS:packet
switching）的实质就是将要传输的数据按一定长度分成很多组，为了准确的传送到对方，每个组都打上标识，许多不同的数据分组在物理线路上以动态共享和复用方式进行传输，为了能够充分利用资源，当数据分组传送到交换机时，会暂存在交换机的存储器中，然后根据当前线路的忙闲程度，交换机会动态分配合适的物理线路，继续数据分组的传输，直到传送到目的地。到达目地之后的数据分组再重新组合起来，形成一条完整的数据。
信元交换又叫ATM（异步传输模式），是一种面向连接的快速分组交换技术，它是通过建立虚电路来进行数据传输的。

③ 计算机网络的数据交换技术有四种，分别是

电路交换、报文交换、分组交换、信元交换

电路交换：端对端通信质量因约定了通信资源获得可靠保障，对连续传送大量数据效率高。

报文交换：无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高，通信迅速。

分组交换：具有报文交换之高效、迅速的要点，且各分组小，路由灵活，网络生存性能好。

信元交换又叫ATM（异步传输模式），是一种面向连接的快速分组交换技术，它是通过建立虚电路来进行数据传输的。

(3)计算机网络互连的交换技术扩展阅读：

报文交换的原理是当发送方的信息到达报文交换用的计算机时，先存放在外存储器中，待中央处理机分析报头，确定转发路由，并选到与此路由相应的输出电路上进行排队，等待输出。一旦电路空闲，立即将报文从外存储器取出后发出，这就提高了这条电路的利用率。

报文交换虽然提高了电路的利用率，但报文经存储转发后会产生较大的时延。分组交换也是一种存储转发交换方式，但与报文交换不同，它是把报文划分为一定长度的分组，以分组为单位进行存储转发。

这就不但具备了报文交换方式提高电路利用率的优点，同时克服了时延大的缺点。

参考资料来源：网络-数据交换

④ 计算机网络中广泛使用的交换技术是什么

简单来说，交换指的就是线路切换，最初是从电话交换网络引用过来，早期的电话交换网络是人工的，上世纪初的电影里经常看到，某某人打电话的时候是拼命的摇电话机，然后说，我要接某某地方，一会儿就可以通话了，这就是有个人在交换中心给你人工切换到对方的线路。后来电话多了，人工交换不可行了，就开始了自动交换。计算机网络中的交换技术也类似，比如说，某个终端要给另外一个或多个终端传送数据，交换机可以自动将所需的线路给搭建好，以供数据传输。

⑤ 对目前计算机网络采用的三种数据交换技术方式进行比较 不懂急求，望大哥大姐速帮忙回

1．电路交换技术

网络交换技术共经历了四个发展阶段，电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术和ATM技术。公众电话网（PSTN网）和移动网（包括GSM网和CDMA网）采用的都是电路交换技术，它的基本特点是采用面向连接的方式，在双方进行通信之前，需要为通信双方分配一条具有固定带宽的通信电路，通信双方在通信过程中将一直占用所分配的资源，直到通信结束，并且在电路的建立和释放过程中都需要利用相关的信令协议。这种方式的优点是在通信过程中可以保证为用户提供足够的带宽，并且实时性强，时延小，交换设备成本较低，但同时带来的缺点是网络的带宽利用率不高，一旦电路被建立不管通信双方是否处于通话状态，分配的电路都一直被占用。

2．报文交换技术

报文交换技术和分组交换技术类似，也是采用存储转发机制，但报文交换是以报文作为传送单元，由于报文长度差异很大，长报文可能导致很大的时延，并且对每个节点来说缓冲区的分配也比较困难，为了满足各种长度报文的需要并且达到高效的目的，节点需要分配不同大小的缓冲区，否则就有可能造成数据传送的失败。在实际应用中报文交换主要用于传输报文较短、实时性要求较低的通信业务，如公用电报网。报文交换比分组交换出现的要早一些，分组交换是在报文交换的基础上，将报文分割成分组进行传输，在传输时延和传输效率上进行了平衡，从而得到广泛的应用。

3．分组交换技术

电路交换技术主要适用于传送话音相关的业务，这种网络交换方式对于数据业务而言，有着很大的局限性。首先数据通信具有很强的突发性，峰值比特率和平均比特率相差较大，如果采用电路交换技术，若按峰值比特率分配电路带宽则会造成资源的极大浪费，如果按照平均比特率分配带宽，则会造成数据的大量丢失。其次是和语音业务比较起来，数据业务对时延没有严格的要求，但需要进行无差错的传输，而语音信号可以有一定程度的失真但实时性一定要高。分组交换技术就是针对数据通信业务的特点而提出的一种交换方式，它的基本特点是面向无连接而采用存储转发的方式，将需要传送的数据按照一定的长度分割成许多小段数据，并在数据之前增加相应的用于对数据进行选路和校验等功能的头部字段，作为数据传送的基本单元即分组。采用分组交换技术，在通信之前不需要建立连接，每个节点首先将前一节点送来的分组收下并保存在缓冲区中，然后根据分组头部中的地址信息选择适当的链路将其发送至下一个节点，这样在通信过程中可以根据用户的要求和网络的能力来动态分配带宽。分组交换比电路交换的电路利用率高，但时延较大。

分组交换提供的业务
交换虚电路——指在两个用户之间建立的临时逻辑连接。
永久虚电路——指在两个用户之间建立的永久性的逻辑连接。用户一开机，一条永久虚电路就自动建立起来了。

分组交换网络

数据报网络是一个面向无连接的网络

虚电路网络是一个面向连接的网络为每条连接中的连接维护状态信息．

路、报文、分组交换的特点和比较

（1）电路交换：由于电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路（由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成），因而有以下优缺点。
优点：
①由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所以传输数据的时延非常小。
②通信双方之间的物理通路一旦建立，双方可以随时通信，实时性强。
③双方通信时按发送顺序传送数据，不存在失序问题。
④电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号。
⑤电路交换的交换的交换设备（交换机等）及控制均较简单。
缺点：
①电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说嫌长。
②电路交换连接建立后，物理通路被通信双方独占，即使通信线路空闲，也不能供其他用户使用，因而信道利用低。
③电路交换时，数据直达，不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制。

（2）报文交换：报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式，因而有以下优缺点：
优点：
①报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送报文。
②由于采用存储转发的传输方式，使之具有下列优点：a.在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施，加之交换结点还具有路径选择，就可以做到某条传输路径发生故障时，重新选择另一条路径传输数据，提高了传输的可靠性；b.在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配，甚至收发双方可以不同时处于可用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间进行通信；c.提供多目标服务，即一个报文可以同时发送到多个目的地址，这在电路交换中是很难实现的；d.允许建立数据传输的优先级，使优先级高的报文优先转换。
③通信双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。
缺点：
①由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程，从而引起转发时延（包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等），而且网络的通信量愈大，造成的时延就愈大，因此报文交换的实时性差，不适合传送实时或交互式业务的数据。
②报文交换只适用于数字信号。
③由于报文长度没有限制，而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报文，当输出线路不空闲时，还可能要存储几个完整报文等待转发，要求网络中每个结点有较大的缓冲区。为了降低成本，减少结点的缓冲存储器的容量，有时要把等待转发的报文存在磁盘上，进一步增加了传送时延。

（3）分组交换：分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去，因此分组交换除了具有报文的优点外，与报文交换相比有以下优缺点：
优点：
①加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输，可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了报文的传输时间。此外，传输一个分组所需的缓冲区比传输一份报文所需的缓冲区小得多，这样因缓冲区不足而等待发送的机率及等待的时间也必然少得多。
②简化了存储管理。因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比较容易。
③减少了出错机率和重发数据量。因为分组较短，其出错机率必然减少，每次重发的数据量也就大大减少，这样不仅提高了可靠性，也减少了传输时延。
④由于分组短小，更适用于采用优先级策略，便于及时传送一些紧急数据，因此对于计算机之间的突发式的数据通信，分组交换显然更为合适些。
缺点：
①尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但仍存在存储转发时延，而且其结点交换机必须具有更强的处理能力。
②分组交换与报文交换一样，每个分组都要加上源、目的地址和分组编号等信息，使传送的信息量大约增大5%～10%，一定程度上降低了通信效率，增加了处理的时间，使控制复杂，时延增加。
③当分组交换采用数据报服务时，可能出现失序、丢失或重复分组，分组到达目的结点时，要对分组按编号进行排序等工作，增加了麻烦。若采用虚电路服务，虽无失序问题，但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。
总之，若要传送的数据量很大，且其传送时间远大于呼叫时间，则采用电路交换较为合适；当端到端的通路有很多段的链路组成时，采用分组交换传送数据较为合适。从提高整个网络的信道利用率上看，报文交换和分组交换优于电路交换，其中分组交换比报文交换的时延小，尤其适合于计算机之间的突发式的数据通信。

⑥ 在计算机网络中，数据交换的方式有哪几种各有什么优缺点

（1）电路交换：在数据传输之前必须先设置一条完全的通路。在线路拆除（释放）之前，该通路由一对用户完全占用。电路交换效率不高。
（2）报文交换：报文从源点传送到目的地采用存储转发的方式，报文需要排队。因此报文交换不适合于交互式通信，不能满足实时通信的要求。
（3）分组交换：分组交换方式和报文交换方式类似，但报文被分成分组传送，并规定了最大长度。分组交换技术是在数据网中最广泛使用的一种交换技术，适用于交换中等或大量数据的情况。

⑦ 计算机网络中，数据交换方式有哪几种

在计算机网络中，数据交换的方式有：

（1)线路交换。在数据传送之前需建立一条物理通路，在线路被释放之前，该通路将一直被一对用户完全占有。

(2)报文交换。报文从发送方传送到接收方采用存储转发的方式。在传送报文时，只占用一段通路；在交换节点中需要缓冲存储，报文需要排队。因此，这种方式不满足实时通信的要求。

(3)分组交换。此方式与报文交换类似，但报文被分成组传送，并规定了分组的最长度，到达目的地后需重新将分组组装成报文。这是网络中最广泛采用的一种交换技术。