浅谈数据交换技术在网络中的应用

摘　要：在当今，网络概念已深入人心，计算机网络和数据通信已经成为大家关注的重点内容。只有具备数据交换能力的网才称得上是网络如何更为高效的完成数据通信，扩展网络规模就与数据交换技术密切相关，在通信系统底层硬件实现的信号传输的基础上，实现通信双方之间的数据交换，由此才能真正的完成一次通信过程。随着计算机技术的不断发展，计算机网络的规模越来越大，网络结构越来越复杂，数据交换技术也随之进步与发展。

关键词：数据交换；电路交换；报文交换,分组交换,存储转发；报文；分组；数据报；虚电路；信元

   1.概述
   在数据通信系统中，当终端与计算机之间，或者计算机与计算机之间不是直通专线连接，而是要经过通信网的接续过程来建立连接的时候，那么两端系统之间的传输通路就是通过通信网络中若干节点转接而成的所谓"交换线路"。在一种任意拓扑的数据通信网络中，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，就称为数据交换技术。　
   数据交换是建立在通信子网实现的数据信号传输的基础上，它是资源子网中各个通信节点完成各种网络功能的基础。交换的数据可能是实时产生的，也可能是预先准备好的静态数据。我们认为网络的本质功能就是数据交换。
   2.数据交换技术类型及在网络系统的应用
   数据交换技术有以下几类，分别是：电路交换技术，存储转发交换技术（报文交换）以及信元交换技术（分组交换）。其中电路交换技术适用于电话网和早期网络；存储转发交换技术用于多种网络形态，是目前使用较广的一种数据交换技术；信元交换技术使用于现代ATM网络系统。
   2.1电路交换技术
电路交换技术又称线路交换技术，是最古老的一种数据交换技术。它是在数据传输和交换之前建立一条实际的物理电路，通信双方节点与通信子网中的一系列中间交换节点之间的一系列连接序列共同组成。这是一种典型的面向连接的通信模式，通信双方一旦建立连接以后就"独占使用"整条线路，直至通信结束。
特点：在数据传送开始之前必须先设置一条专用的通路。在线路释放之前，该通路由一对用户完全占用。对于猝发式的通信，电路交换效率不高。
   电路交换技术的优缺点
　　1)优点：数据传输可靠、迅速，数据不会丢失且保持原来的序列。
　　2)缺点：在某些情况下，电路空闲时的信道容易被浪费：在短时间数据传输时电路建立和拆除所用的时间得不偿失。因此，它适用于系统间要求高质量的大量数据传输的情况。
   2.2存储转发交换技术
   存储转发交换技术是现在运用得最为广泛的一种数据交换技术，通信双方在通信前不再建立独占使用的物理连接，而是在通信过程中动态建立数据传输通道；交换节点也不再是简单的开关，而是具有复杂数据处理能力的通信控制处理机；通信控制处理机在存储数据的基础上还可以实现包括差错检测、数据类型转换、数据传输速率变换等的功能，提高系统的通信效率和灵活性。
   在存储转发交换网络中，数据在传输的过程中要通过中间节点进行动态路由选择，在所传输的数据中加入必要的控制信息。控制信息里包含双方的网络地址，一方面使得数据得以正确传输，另一方面在出现差错时，能够告知发送发进行数据重传。
   在电路交换系统中，通信量较大时容易导致连接无法建立或有堵塞情形出现，使得某通信过程无法建立成功。在一次通信过程中所需要交换的所有数据，加上必要的通信控制信息共同组成一次通信过程实际转换和交换的数据包，这样的数据包称为报文。一个报文的所有分组均被正确接收后，在信宿处完成组装工作，中间交换节点只处理单个分组，不进行组装，这样有利于提高数据传输的效率和数据的安全性。
   由此，存储转发交换技术又分为报文交换技术和分组交换技术。
   （1）报文交换技术
   当报文交换技术用于通信双方为相邻接点的情形，信源直接将报文投递给信宿。
   当报文交换技术的通信双方不在同一物理网络时，则将准备好的报文经由一定的路由选择机制通过中间节点传给接收方。此时，中间节点不再只是起连接的作用，其还具有存储和处理数据的能力。
   （2）分组交换技术
   分组交换技术是分割一个报文中有效载荷数据，并加上一定的控制信息后及报文号，组建出一个个分组后，以分组为单位进行传输的一种数据交换模式。分组交换技术中为避免造成网络堵塞，采用了一定的流量控制机制。可是由于通信过程中要加入一些通信控制数据，因此会造成许多重复的额外的开销；
   分组交换技术根据实现机制的不同分为：数据报交换技术和虚电路交换技术。
   （1）数据报交换技术
   数据报交换技术和报文交换技术相似，不同的是前者每次传输的数据包时分组，而后者传输的是整个报文。这是一种"无连接"的数据交换技术，它在数据传输的过程中具一定的路由算法动态选择数据报的传输路径，且这是一种无序传输。
   （2）虚电路交换技术
   虚电路交换技术与数据报交换技术不同，它是一种面向连接的交换技术。分组通过建立的这一专用通道进行有序传输，因此每个分组中不再包含控制数据，降低了辅助开销。
   虚电路交换技术是一种可靠性较强，系统效率高的交换技术。其是在工作过程中建立专用的逻辑连接，每个节点可以和任何节点建立多条虚电路连接。数据报交换技术和虚电路交换技术中的分组都需根据一定的路由算法选择通信路径，但前者的每一个分组都要单独寻找路由，而虚电路交换技术中一次通信过程的所有分组只需进行一次路由选择即可。显然，按数据报方式工作的路由计算要比按虚电路方式频繁。
2.3分组交换的工作原理

　　分组交换是报文交换的一种改进，它提高了交换速度。它适用于交互式通信，如终端与主机通信。分组交换有虚电路分组交换和数据报分组交换两种。它是计算机网络中使用最广泛的一种交换技术。

   　虚电路分组交换原理与特点
　　在虚电路分组交换中，为了进行数据传输，网络的源节点和目的节点之间要先建一条逻辑通路。每个分组除了包含数据之外还包含一个虚电路标识符。在预先建好的路径上的每个节点都知道把这些分组引导到哪里去，不再需要路由选择判定。最后，由某一个站用清除请求分组来结束这次连接。它之所以是"虚"的，是因为这条电路不是专用的。
　　虚电路分组交换的主要特点是：在数据传送之前必须通过虚呼叫设置一条虚电路。但并不像电路交换那样有一条专用通路，分组 在每个节点上仍然需要缓冲，并在线路上进行排队等待输出。

3.总结
   随着网络时代的到来，数据通信技术发展得越来越兴盛，数据交换技术也随之发展以适应当前形势。了解了上述数据交换技术后，我们看到了这项技术的发展与进步，也从中了解到了有关这项技术的具体工作原理。从最初的电路交换技术，到存储转发交换技术，再到信元交换技术；从面向连接、独占使用信道的系统到无连接，非独占使用，并加上路由选择等功能的系统。
   近些年发展起来的信元交换技术也是在人民生活水平不断提高的基础上发展起来的，它对数据的种类，数据传输类型和方式都做了一些改进，使得系统效率更高，更能满足人们的需求。信息时代的到来引发了一场通信上的革命，好的技术我们会继续使用，但在传统的基础上也要不断创新，这样，我们才能将整个计算机网络建立得更为完善。