网络数据交换技术在计算机上的应用

摘 要：文章论述了计算机网络中经常使用的三种基本数据交换技术的原理和彼此的优缺点，最后讨论了一种新的数据交换技术在计算机网络中的应用。

关键词：计算机网络；网络通讯技术；计算机网络数据交换技术

两个计算机设备之间的数据通信，需要连接两个计算机设备，但是在现实应用中直接连接两个计算机设备是要通过有中间结点的网络实现。中间节点只做数据交换和缓存，为保证数据通讯的可靠完整性，需要进行数据的校验，为保证数据的保密性，需要对数据通讯进行加密和解码处理。一般把中间数据传输的是设备称为站，把上下级提供和接收数据的设备称为结点。这些结点通过特定的硬件和通信协议与传输线路连接起来，每个站都连接到一个结点上，当站和结点处理的数据是计算机时，这些结点和站就称为计算机网络。在计算机网络的通信技术上，其中最基本应用的技术有以下三种：路由交换技术，报文交换技术，分组交换技术。

1 线路交换技术

在任意两个站点间建立一条专用的通信线路进行计算机网络数据交换就是线路交换技术。座机电话系统就是线路交换技术的最常见的例子。因为在两个站之间有实际物理连接，并且有通道专门负责连接，这就是线路交换的最常见的实例。

线路交换通信过程主要有以下三个过程：

1.1 通信线路的建立过程

数据通信的先决条件是要有有效的传输途径，即通信线路的建立。如A站发送一个请求到中间结点，然后由中间结点与E站建立一个连接。在连接完成时，需要要通过E站回馈响应信号来确定连接是否顺利，或者完成为下次准备接收做好准备。数据的传送：计算机网络把相应的数据从A站发送到E站，在传输过程中，传输的内容可以是数字的，也可以是模拟的信号（如波形数据），信号的发送和传输内容可以是数字的也可以是模拟的。一般在传输的计算机设备之间，整个通信是全双工的，即同时进行上下位机之间的数据接收和发送。

1.2 线路的释放

在数据传输完成之后，在整个通信线路上的计算机设备需要释放通信线路，以便于别的计算机传输数据信号，即所有的计算机设备都连接计算机通信网络，但是分时享受数据传输线路。分析完整个通信过程后发现，首先要建立连接通道，在数据传输开始后，每个结点内部必须有交换能力来进行信号的处理和接收与发送，线路中的每对结点之间的通信数据容要采取智能的算法，计算出网路的分配和最优化的传输路径，这样有助于提高路由交换的效率。对于声音信号的传输，因为编码一致，交换的效率高，但是仍然达不到百分之百。在计算机通信的大部分时间里，通道可能存在大量的空闲，但是一旦建立了计算机网络连接，网络连接时候的传输尽管个别有延迟，但是在总体上每个结点上的延迟还是比较小的。

2 报文交焕技术

报文交换技术一般不需在两个站之间建立一条专用传输线路。其原理如下，一个报文通过一个站发送，则把一个目的地址加载在报文上，随着报文在结点之间的相互传递，每个结点都可以接收，缓存报文，然后发送到下一级结点，在计算机线路交换网络中，数据按照二进制方式，发送，传递，一般的报文交换结点是个中间处理计算机，其定义了数据缓存来接收报文，报文在结点上的延迟时间，等于报文接收时间，等待接入时间，传输到下一级的等待时间，报文交换技术比线路交换技术的改进在于：

2.1 线路效率较高。多个报文可以分时享用一条数据通道，这样就有效的利用了数据传输线路。

2.2 没有必要同时使用接收和发送，可以在结点之间缓存数据。

2.3 线路交换网络，当数据总量很大时，信号数据会阻塞，而在报文交换网络上，在数据总量很大时，却仍然可以处理报文，只是会增加数据的延迟。

2.4 报文交换可把一个报文发送到多个结点，而线路交换网络做不到。

2.5 报文交换网络可对数据进行简单的数据处理，每个站有自己独特定义的特性，所以尽管两个站有不同传输率，也可以连接。

2.6 报文交换网络可以对数据传输的格式进行转换和优化。

3 分组交换技术

分组交换技术是在报文交换和线路交换的基础上进行了更加合理的优化。分组交换与报文交换原理一样，在分组交换网络中，要控制所传输的数据的长度，一般的最大长度是一千位到几千位。报文交换技术适应于较大的报文。从一个站的观点来看，超过最大长度的报文必须分解为较小单位，然后一个一个逐次发送，为了区分这两种技术，分组交换系统中的数据单位通常称为分组。但是分组交换把数据单位的最大长度限制在较小的范围内，这就使下级站点的数据接收和处理更加简洁高效。它把数据的传输分组处理，按照长短进行合理的拼接处理，最后由下级站接收，然后再分组分解组合起来，与报文交换技术相比，分组交换技术通常对数据不存档，为了纠正错误，分组交换技术通常把数据拷贝暂存起来。

4 三种交换技术的比较

在实际的工程应用中，交换数据的性能受许多技术环境的干扰，有不少的损失，例如站的总数量、中间结点的数量和系统组成的结构、系统的总负载、上下级站之间数据的交换长度（数据目的地地址长度和数据长度），数据交换的类型等等。下面简单叙述上述三种技术的主要特点：

4.1 线路交换。计算机设备之间建立完整的线路通道是数据交换的基础，线路被多个计算机设备分时享用。对于小数据的传输，因为释放抢占总线需要时间，所以此模式下线路交换效率不高。但是节约成本，节约了设备之间的连接线路。

4.2 报文交换。报文的传输模式，因为在中间的传输过程中有了数据的缓存，所以在传输报文的过程中，同时只占用一段通道，排队交叉传递数据，数据存在排队等待的时间，存在数据延迟，故不能应用在实时数据通信系统。但是在大量的数据传输时，因为缓存的存在，变得很有效，数据的完整性也很好。

43 分组交换。分组交换技术和报文交换方式类似，但是但报文被分组传送出去，在此期间，规定了最大的数据分组长度，分组传输，数据在目的地再次拼接和组合，目前应用最广泛的就是分组交换技术。

随着计算机网络技术的发展，涌现了一系列的新技术，例如最新的信元交换传输技术，就是其中一种计算机数据通信格式。

5 信元交换

信元交换是目前正在日益流行的计算机通信交换技术。整个通信采用异步转移模式（ATM）采用信元交换。信元是指ATM数据传送单位的一固定长度的分组。其组成是包含一个信元头和一个信元数据，整个信元长度一般为53个字节，信元头占5个字节，信元数据占48个字节。信元头主要定义了信源的网络路由数据，异步时分多路复用技术应用异步转移模式，在计算机通信的发送和接收过程中，采用虚拟通道模式，可以在通道中用一个标志位来查看该模式，对于已经设置好了的多路复用器，标志位是本地的，并在任何交换的过程中可以随时更改。整个数据的传输信息在虚拟通道中传送。目前该技术已经在计算机网络交换中已经广泛应用。

6 结束语

新技术的发展和应用，极大的发展了当前的计算机数据交换业务，从计算机到无线传输技术的实施，2G，3G无线传输的实施，现在的计算机网络传输技术正在日益改变我们所处的网络环境，有线到无线，计算机网络传输速度越来越快，从仅仅满足文字的浏览，到声音文件，视频通信，新的计算机通信正在改变着我们的生活。

参考文献

[1]蔡彦兵.浅析计算机网络数据寻址过程[J].社会科学杂志，2011（2）.

[2]杨永田.计算机通信[J].哈尔滨工程大学学报，2001（6）.