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計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換技術(shù)的發(fā)展論文
[摘要]本文回顧計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換技術(shù)的發(fā)展歷程，闡述數(shù)據(jù)交換每個發(fā)展階段的技術(shù)特點，并著重對分組交換技術(shù)進行分析論述。
[關(guān)鍵詞]數(shù)據(jù)交換;電路交換;報文交換;分組交換;綜合業(yè)務(wù)數(shù)字交換
一、引言
交換設(shè)備是信息交互中的重要設(shè)施，在相互通信中起著立交的作用。交換技術(shù)的發(fā)展總是隨著人類信息需求的發(fā)展、傳送息的格式和技術(shù)的發(fā)展以及控制技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。從電話換到數(shù)據(jù)交換、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字交換，交換技術(shù)經(jīng)歷了從人工交到自動交換的過程。人們對可視電話、可視圖文、圖像通信和媒體等寬帶業(yè)務(wù)的需求，也將極大地推動異步傳輸技術(shù)(ATM)同步數(shù)字系列技術(shù)(SDH)及寬帶用戶接入網(wǎng)技術(shù)的不斷進步廣泛應(yīng)用。從交換技術(shù)的發(fā)展歷程看，數(shù)據(jù)交換經(jīng)歷了從電路交換到報交換、分組交換和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字交換的發(fā)展過程。
二、電路交換
自1876年美國貝爾發(fā)明電話以來，隨著社會需求的增長和信技術(shù)水平的不斷發(fā)展，電路交換技術(shù)從最初的人工接續(xù)方，經(jīng)歷了機電與電子式自動交換、存儲程序控制的模擬和數(shù)字換、第三方可編程交換等技術(shù)的變革，當(dāng)前正在發(fā)展融合多媒格式相互通信的軟交換技術(shù)。隨著電子技術(shù)，尤其是半導(dǎo)體技術(shù)的迅速發(fā)展，人們在交換內(nèi)引入電子技術(shù)，這類交換機稱作電子交換機。最初是在交換的控制部分引入電子技術(shù)，話路部分仍采用機械接點，出現(xiàn)了半電子交換機”、“準(zhǔn)電子交換機”。在微電子技術(shù)和數(shù)字技術(shù)進步發(fā)展以后，全電子交換機開始迅速發(fā)展。
三、報文交換
報文交換方式的數(shù)據(jù)傳輸單位是報文，報文就是站點一次性發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長度不限且可變。當(dāng)一個站點要發(fā)送報文時，將一個目的地址附加到報文上，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點根據(jù)報文上的目的地信息，把報文發(fā)送到下一個節(jié)點，一直傳送到目的節(jié)點。每個節(jié)點在收到整個報文并檢查無誤后，就暫存這個報文，后利用路由信息找出下一個節(jié)點的地址，再把整個報文傳送給一個節(jié)點。因此，端與端之間無需先通過呼叫建立連接。報文在個節(jié)點的延遲時間，等于接收報文所需的時間與向下一個節(jié)點發(fā)所需的排隊延遲時間之和。
四、分組交換
分組交換是交換技術(shù)發(fā)展的重要成果，代表著網(wǎng)絡(luò)未來演進方向。分組交換方式兼有報文交換和線路交換的優(yōu)點。分組交技術(shù)使用統(tǒng)計復(fù)用，與電路交換相比大大提高了帶寬利用率。要求在交換節(jié)點使用存儲轉(zhuǎn)發(fā)，從而導(dǎo)致掉隊現(xiàn)象的發(fā)生。因，分組交換引入不固定的延遲的概念。分組交換網(wǎng)絡(luò)主要有面連接和無連接兩種方式。分組網(wǎng)絡(luò)包含3個功能面，分別是數(shù)面、控制面和管理面。數(shù)據(jù)面負責(zé)分組轉(zhuǎn)發(fā)，因此需要高性能實現(xiàn)。目前主要的分組交換網(wǎng)包括面向連接的X.25、幀中繼、TM、MPLS以及無連接的以太網(wǎng)、CP/IP網(wǎng)絡(luò)。分組交換網(wǎng)有兩種主要的形式：面向連接和無連接。對于分組交換技術(shù)來說，面向連接的網(wǎng)絡(luò)與電路交換類似，也需要通過連接建立過程在交換機中分配資源;但由于它采用統(tǒng)計復(fù)用，所分配的資源是用邏輯標(biāo)號來表示的。自分組交換技術(shù)出現(xiàn)以來，已經(jīng)有多種分組交換網(wǎng)投入運行。電信領(lǐng)域最早提出的是X.25網(wǎng)絡(luò)，但由于它協(xié)議復(fù)雜，速度有限，逐漸被性能更好的網(wǎng)絡(luò)如幀中繼代替。幀中繼網(wǎng)絡(luò)可以認為是X.25的改進版本，它簡化了協(xié)議以提高處理效率。計算機領(lǐng)域的一個側(cè)重點是局域網(wǎng)，即小范圍、小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，用于互連辦公室內(nèi)的計算機。目前以太網(wǎng)已成為占統(tǒng)治地位的局域網(wǎng)技術(shù)。
在20世紀(jì)90年代中后期，因特網(wǎng)獲得較大發(fā)展，規(guī)模持續(xù)擴大，對核心路由器吞吐量的要求也越來越高。由于路由器對IP分組進行轉(zhuǎn)發(fā)時路由表的查找比較復(fù)雜，轉(zhuǎn)發(fā)速度受到很大限制。前面指出，面向連接網(wǎng)絡(luò)使用邏輯子信道標(biāo)號進行轉(zhuǎn)發(fā)表查找，速度是很快的。人們結(jié)合ATM技術(shù)在這方面的優(yōu)點，提出將核心網(wǎng)絡(luò)改為使用類似于ATM的交換機，而只在邊緣網(wǎng)絡(luò)使用路由器的IP交換技術(shù)，最終發(fā)展為多協(xié)議標(biāo)記交換(MPLS)。然而，在隨后的幾年中，提出了多種實用的高速路由查找方法，使其不再成為瓶頸。此時，MPLS最大的優(yōu)點就是流量工程能力，即人為控制分組流向。但是由于目前高速路由器還能很好地工作，MPLS技術(shù)并沒有被廣泛使用。
五、計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換技術(shù)發(fā)展的展望
近年來，以Internet為代表的新技術(shù)革命正在深刻地改變著電信的傳統(tǒng)觀念和體系架構(gòu)，并且隨著信息社會的到來，人們的日常生活、學(xué)習(xí)工作已經(jīng)離不開網(wǎng)絡(luò)，人類社會對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求急劇增長，并且對網(wǎng)絡(luò)也提出了更高的要求，不僅要提供話音、數(shù)據(jù)、視頻業(yè)務(wù)，也要同時支持實時多媒體流的傳送，并且要求網(wǎng)絡(luò)具有更高的安全性、可靠性和高性能。下一代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)是一個能夠屏蔽底層通信基礎(chǔ)設(shè)施多樣性，并能提供一個統(tǒng)一開放的、可伸縮的、安全穩(wěn)定和高性能的融合服務(wù)平臺，能夠支持快速靈活地開發(fā)、集成、定制和部署新的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)。下一代網(wǎng)絡(luò)將是一個以軟交換為核心、以光網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)、采用分組型傳送技術(shù)的開放式的融合網(wǎng)。軟交換的出現(xiàn)，可通過一個融合的網(wǎng)絡(luò)為用戶同時提供話音、數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)，實現(xiàn)國際電聯(lián)提出的“通過互聯(lián)互通的電信網(wǎng)、計算機網(wǎng)和電視網(wǎng)等網(wǎng)路資源的無縫融合，構(gòu)成一個具有統(tǒng)一接入和應(yīng)用界面的高效率網(wǎng)路，使人類能在任何時間和地點，以一種可以接受的費用和質(zhì)量，安全地享受多種方式的信息應(yīng)用”的目標(biāo)。
主要參考文獻
[1]金惠文，陳建亞，等.現(xiàn)代交換原理[J].北京：電子工業(yè)出版社，2005.
[2]桂海源，現(xiàn)代交換原理[M].北京：人民郵電出版社，2002.
[3]趙慧玲，張國宏，等.ATM、幀中繼、IP技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，1998.
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