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第四章-网络与通信技术(2021整理).docx
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第四章
交换方式及交换网
电路交换网
分组交换网 – 数据报交换网络
分组交换网 – 虚电路交换网络
虚电路网络和数据报网络的比拟
4.2 IP 地址
IPv4 编址系统
IPv6 编址系统 〔暂时没写,还讲吗?〕
4.3 因特网协议
IPv4 协议
协同 IPv4 工作的协议
4.3.3 IPv6 协议 〔暂时没写,还讲吗?〕
4.3.4 IPv4 向 IPv6 的转换〔暂时没写,还讲吗?〕
4.4 路由算法和路由协议
分组的转发
路由表
路由协议〔暂时没写,还讲吗?〕
4.5 拥塞和拥塞控制
拥塞的概念
拥塞控制措施
注:如果目录中现在缺的局部都补齐的话,8 个课时〔原设计为 6 个课时,从第
三章借两个课时〕肯定不够用。现在已经整理的内容中可以去掉的只有“电路交
换机的结构〞这局部。但是课时应该还是不够。各位老师的意见呢?
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交换
交换技术是网络中的一个十分重要的问题。
为什么要用交换设备?简单的讲就是为了节省传输线路。在交换网中,有些交换
节点直接和端设备相连〔例如计算机或 〕,有些仅仅是为了路由。如图 4-1 所
示 , 如 果 不 使 用 交 换 设 备 , 10 个 设 备 之 间 采 用 直 接 相 连 , 那 么 共 需
452/)110(10 ���
条链路。在广域网和互联网中,将所有端设备直接相连是不可
能的。交换节点将两个或多个节点连接在一起,在他们之间产生临时连接。
图 4-1 交换网络
交换方式及交换网
根据交换的方式和交换的特点,可以把交换分为 3 类:电路交换、报文交换
和分组交换〔包交换〕。分组交换又分为两种形式:数据报和虚电路。
用数据交换的形式来命名网络,就得到电路交换网,分组交换网和报文交换
网。其中分组交换网又进一步划分两个子类:虚电路网和数据报网。 网采用
电路交换,电报网是报文交换,计算机网络采用包交换。目前报文交换已根本不
用,因此重点讨论电路交换和分组交换。
交换网络
电路交换网络 分组交换网络 信息交换网络
数据报交换网络 虚电路交换网络
图 4-2
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电路交换网
1.电路交换网
� 电路交换网组成 电路交换网是由物理链路连接的一组交换机组成的,每条
链路用 FDM 或 TDM 划分成 n 个通道,每次连接仅使用每条链路上的一专用通
道。图表示一个有四个交换机和四条链路的电路交换网络每条链路用 FDM 或
TDM 划分成 n〔=3〕个通道。例,例
� 三个阶段
� 连接建立阶段 在双方通信之前,交换机之间建立专用通道的过程。当端系
统 A 需要与 M 通信时,它发送一个含有 M 地址的连接请求给交换机 I。交换机 I
发现它与交换机这个连接请求必须被所有交换机接受包括 M 本身的交换机Ⅳ有
专用通道,然后。。。。〔见书〕
� 数据传输阶段
� 撤除阶段
例题【4-1】:
一个小例子。8 台 机通过一个小型电路交换网络连接。信道为 4-kHz 的音频
信道。假设链路均采用频分复用 FDM,可以同时容纳最大两个音频信道。因此,
每条链路〔或者连接〕的带宽为 8kHz。如图 4-3。 1 与 7 相连,2 和 5 相
连,3 和 8 相连,4 和 6 相连。如果有新的终端参加,连接那么可能发生变化。
交换机控制连接。
图 4-3 例题 4-1 的电路交换网
例题【4-2】:
某公司两个距离很远的办公室的计算机通过电路交换网络相连。相连的链路是租
借某通信效劳商的专用线路。网络中有两个 4 × 8 的交换机〔4 个输入,8 个输
出〕。对于每一个交换机,8 个输出中有 4 个输出与输入交叉连接,以完成同一
个办公室里的计算机之间的通信。如图 4-4 所示。
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图 4-4 例题 4-2 的电路交换网
�
电路交换网的性能
低效
✓ 连接期间信道容量固定且专用〔必须为必须为建立的连接保存交换容量
和信道容量〕
✓ 如果无数据,容量浪费
✓ 建立 (连接) 花费时间〔必须有足够智能完成容量分配和路由选择〕
一旦连接, 传送是透明的
为话音通信量 ( )开发
延迟
尽管效率低,但这种网络的延迟最小。
整个延迟的组成:建立连接需要的时间、数据传输需要的时间、撤除电路的时间
每一阶段延迟的组成:
由建立所引起的延迟是四局部的和:原计算机请求的传播时间〔第一个灰色框的
斜度〕,请求信号的传输时间〔第一个灰框的高度〕,目的计算机确认的传播时间
〔第二个灰框的斜度〕和确认信号的传输时间〔第二个灰框的高度〕。
数据传输延迟是两局部的和:传播延迟〔浅灰色框的斜率〕和数据传输时间〔浅
灰色框的高度〕
撤除电路延迟:第三个框表示。图 4-5 中表示接收方请求撤销连接,产生的最大
延迟。
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传输延迟
传输时间
图 4-5 电路交换的延时
2.电路交换机的结构
〔1〕空分交换机
最初为模拟通信网络设计,现在即可用于模拟通信网,又可用于数字通信网。
开展历史
Crossbar 交换〔纵横交换,开关矩阵交换?〕:crossbar 交换将 n 个输入和 m
个输出以网状结构连接起来,每个交叉节点为电子微开关〔晶体管〕,见图 4-6。
此种交换机的主要限制是位于交叉节点的晶体管的数目。N 个输入,m 个输出,
需要 n×m 个节点。例如,用 crossbar 将 1000 个输入和 1000 个输出连接起来,
需要 1,000,000 个交叉节点。具有如此大数目的交叉节点的纵横交换开关无法
实现。而且,即便能够制造,使用效率也不高。任意时刻大概只有低于 25%的交
叉节点处于使用状态,其他均为空闲状态。
图 4-6 三个输入,四个输出的 crossbar 交换
Multistage 开关〔多级开关〕:可以解决输入输出数目较大时交叉结点过多的问
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