计算机网络数据交换技术的发展论文

计算机网络数据交换技术的发展论文

　　[摘要]本文回顾计算机网络数据交换技术的发展历程，阐述数据交换每个发展阶段的技术特点，并着重对分组交换技术进行分析论述。

　　[关键词]数据交换;电路交换;报文交换;分组交换;综合业务数字交换

　　一、引言

　　交换设备是信息交互中的重要设施，在相互通信中起着立交的作用。交换技术的发展总是随着人类信息需求的发展、传送息的格式和技术的发展以及控制技术的发展而发展。从电话换到数据交换、综合业务数字交换，交换技术经历了从人工交到自动交换的过程。人们对可视电话、可视图文、图像通信和媒体等宽带业务的需求，也将极大地推动异步传输技术(ATM)同步数字系列技术(SDH)及宽带用户接入网技术的不断进步广泛应用。从交换技术的发展历程看，数据交换经历了从电路交换到报交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程。

　　二、电路交换

　　自1876年美国贝尔发明电话以来，随着社会需求的增长和信技术水平的不断发展，电路交换技术从最初的人工接续方，经历了机电与电子式自动交换、存储程序控制的模拟和数字换、第三方可编程交换等技术的变革，当前正在发展融合多媒格式相互通信的软交换技术。随着电子技术，尤其是半导体技术的迅速发展，人们在交换内引入电子技术，这类交换机称作电子交换机。最初是在交换的控制部分引入电子技术，话路部分仍采用机械接点，出现了半电子交换机”、“准电子交换机”。在微电子技术和数字技术进步发展以后，全电子交换机开始迅速发展。

　　三、报文交换

　　报文交换方式的数据传输单位是报文，报文就是站点一次性发送的数据块，其长度不限且可变。当一个站点要发送报文时，将一个目的地址附加到报文上，网络节点根据报文上的目的地信息，把报文发送到下一个节点，一直传送到目的节点。每个节点在收到整个报文并检查无误后，就暂存这个报文，后利用路由信息找出下一个节点的地址，再把整个报文传送给一个节点。因此，端与端之间无需先通过呼叫建立连接。报文在个节点的延迟时间，等于接收报文所需的时间与向下一个节点发所需的排队延迟时间之和。

　　四、分组交换

　　分组交换是交换技术发展的重要成果，代表着网络未来演进方向。分组交换方式兼有报文交换和线路交换的优点。分组交技术使用统计复用，与电路交换相比大大提高了带宽利用率。要求在交换节点使用存储转发，从而导致掉队现象的发生。因，分组交换引入不固定的延迟的概念。分组交换网络主要有面连接和无连接两种方式。分组网络包含3个功能面，分别是数面、控制面和管理面。数据面负责分组转发，因此需要高性能实现。目前主要的分组交换网包括面向连接的X.25、帧中继、TM、MPLS以及无连接的以太网、CP/IP网络。分组交换网有两种主要的形式：面向连接和无连接。对于分组交换技术来说，面向连接的网络与电路交换类似，也需要通过连接建立过程在交换机中分配资源;但由于它采用统计复用，所分配的资源是用逻辑标号来表示的。自分组交换技术出现以来，已经有多种分组交换网投入运行。电信领域最早提出的是X.25网络，但由于它协议复杂，速度有限，逐渐被性能更好的网络如帧中继代替。帧中继网络可以认为是X.25的改进版本，它简化了协议以提高处理效率。计算机领域的一个侧重点是局域网，即小范围、小规模的网络，用于互连办公室内的计算机。目前以太网已成为占统治地位的局域网技术。

　　在20世纪90年代中后期，因特网获得较大发展，规模持续扩大，对核心路由器吞吐量的要求也越来越高。由于路由器对IP分组进行转发时路由表的查找比较复杂，转发速度受到很大限制。前面指出，面向连接网络使用逻辑子信道标号进行转发表查找，速度是很快的。人们结合ATM技术在这方面的优点，提出将核心网络改为使用类似于ATM的交换机，而只在边缘网络使用路由器的IP交换技术，最终发展为多协议标记交换(MPLS)。然而，在随后的几年中，提出了多种实用的高速路由查找方法，使其不再成为瓶颈。此时，MPLS最大的优点就是流量工程能力，即人为控制分组流向。但是由于目前高速路由器还能很好地工作，MPLS技术并没有被广泛使用。

　　五、计算机网络数据交换技术发展的展望

　　近年来，以Internet为代表的新技术革命正在深刻地改变着电信的传统观念和体系架构，并且随着信息社会的到来，人们的日常生活、学习工作已经离不开网络，人类社会对网络业务需求急剧增长，并且对网络也提出了更高的要求，不仅要提供话音、数据、视频业务，也要同时支持实时多媒体流的传送，并且要求网络具有更高的安全性、可靠性和高性能。下一代网络应是一个能够屏蔽底层通信基础设施多样性，并能提供一个统一开放的、可伸缩的、安全稳定和高性能的融合服务平台，能够支持快速灵活地开发、集成、定制和部署新的网络业务。下一代网络将是一个以软交换为核心、以光网络为基础、采用分组型传送技术的开放式的融合网。软交换的出现，可通过一个融合的网络为用户同时提供话音、数据和多媒体业务，实现国际电联提出的“通过互联互通的电信网、计算机网和电视网等网路资源的无缝融合，构成一个具有统一接入和应用界面的高效率网路，使人类能在任何时间和地点，以一种可以接受的费用和质量，安全地享受多种方式的信息应用”的目标。

　　主要参考文献

　　[1]金惠文，陈建亚，等.现代交换原理[J].北京：电子工业出版社，2005.

　　[2]桂海源，现代交换原理[M].北京：人民邮电出版社，2002.

　　[3]赵慧玲，张国宏，等.ATM、帧中继、IP技术与应用[M].北京：电子工业出版社，1998.

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