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思科分組交換技術(shù)詳細介紹
分組交換技術(shù)是在計算機技術(shù)發(fā)展到一定程度，人們除了打電話(huà)直接溝通，通過(guò)計算機和終端實(shí)現計算機與計算機之間的通信，在傳輸線(xiàn)路質(zhì)量不高、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)手段還較單一的情況下，應運而生的一種交換技術(shù)。
分組交換也稱(chēng)包交換，它是將用戶(hù)傳送的數據劃分成一定的長(cháng)度，每個(gè)部分叫做一個(gè)分組。在每個(gè)分組的前面加上一個(gè)分組頭，用以指明該分組發(fā)往何地址，然后由交換機根據每個(gè)分組的地址標志，將他們轉發(fā)至目的地，這一過(guò)程稱(chēng)為分組交換。進(jìn)行分組交換的通信網(wǎng)稱(chēng)為分組交換網(wǎng)。
分組交換與其他交換的比較
從交換技術(shù)的發(fā)展歷史看，數據交換經(jīng)歷了電路交換、報文交換、分組交換和綜合業(yè)務(wù)數字交換的發(fā)展過(guò)程。
電路交換
電路交換就是計算機終端之間通信時(shí)，一方發(fā)起呼叫，獨占一條物理線(xiàn)路。當交換機完成接續，對方收到發(fā)起端的信號，雙方即可進(jìn)行通信。在整個(gè)通信過(guò)程中雙方一直占用該電路。它的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)性強，時(shí)延小，交換設備成本較低。但同時(shí)也帶來(lái)線(xiàn)路利用率低，電路接續時(shí)間長(cháng)，通信效率低，不同類(lèi)型終端用戶(hù)之間不能通信等缺點(diǎn)。電路交換比較適用于信息量大、長(cháng)報文，經(jīng)常使用的固定用戶(hù)之間的通信。
報文交換
將用戶(hù)的報文存儲在交換機的存儲器中。當所需要的輸出電路空閑時(shí)，再將該報文發(fā)向接收交換機或終端，它以“存儲——轉發(fā)”方式在網(wǎng)內傳輸數據。報文交換的優(yōu)點(diǎn)是中繼電路利用率高，可以多個(gè)用戶(hù)同時(shí)在一條線(xiàn)路上傳送，可實(shí)現不同速率、不同規程的終端間互通。但它的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的。以報文為單位進(jìn)行存儲轉發(fā)，網(wǎng)絡(luò )傳輸時(shí)延大，且占用大量的交換機內存和外存，不能滿(mǎn)足對實(shí)時(shí)性要求高的用戶(hù)。報文交換適用于傳輸的報文較短、實(shí)時(shí)性要求較低的網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)之間的通信，如公用電報網(wǎng)。
分組交換
分組交換實(shí)質(zhì)上是在“存儲——轉發(fā)”基礎上發(fā)展起來(lái)的。它兼有電路交換和報文交換的優(yōu)點(diǎn)。分組交換在線(xiàn)路上采用動(dòng)態(tài)復用技術(shù)傳送按一定長(cháng)度分割為許多小段的數據——分組。每個(gè)分組標識后，在一條物理線(xiàn)路上采用動(dòng)態(tài)復用的技術(shù)，同時(shí)傳送多個(gè)數據分組。把來(lái)自用戶(hù)發(fā)端的數據暫存在交換機的存儲器內，接著(zhù)在網(wǎng)內轉發(fā)。到達接收端，再去掉分組頭將各數據字段按順序重新裝配成完整的報文。分組交換比電路交換的電路利用率高，比報文交換的傳輸時(shí)延小，交互性好。
異步傳輸模式(ATM)
綜合業(yè)務(wù)數字網(wǎng)是集語(yǔ)音、數據、圖文傳真、可視電話(huà)等各種業(yè)務(wù)為一體的網(wǎng)絡(luò )，適用于不同的帶寬要求和多樣的業(yè)務(wù)要求。異步傳輸模式ATM (Asynchronous Transfer Mode)就是用于寬帶綜合業(yè)務(wù)數字網(wǎng)的一種交換技術(shù)。ATM是在分組交換基礎上發(fā)展起來(lái)的。它使用固定長(cháng)度分組，并使用空閑信元來(lái)填充信道，從而使信道被等長(cháng)的時(shí)間小段。由于光纖通信提供了低誤碼率的傳輸通道，因而流量控制和差錯控制便可移到用戶(hù)終端，網(wǎng)絡(luò )只負責信息的交換和傳送，從而使傳輸時(shí)延減小。所以ATM適用于高速數據交換業(yè)務(wù)。
分組交換的特點(diǎn)
在分組交換方式中，由于能夠以分組方式進(jìn)行數據的暫存交換，經(jīng)交換機處理后，很容易地實(shí)現不同速率、不同規程的終端間通信。分組交換的特點(diǎn)主要有：
線(xiàn)路利用率高：分組交換以虛電路的形式進(jìn)行信道的多路復用，實(shí)現資源共享，可在一條物理線(xiàn)路上提供多條邏輯信道，極大地提高線(xiàn)路的利用率。使傳輸費用明顯下降。
不同種類(lèi)的終端可以相互通信：分組網(wǎng)以X.25協(xié)議向用戶(hù)提供標準接口，數據以分組為單位在網(wǎng)絡(luò )內存儲轉發(fā)，使不同速率終端，不同協(xié)議的設備經(jīng)網(wǎng)絡(luò )提供的協(xié)議變換功能后實(shí)現互相通信。
信息傳輸可靠性高：在網(wǎng)絡(luò )中每個(gè)分組進(jìn)行傳輸時(shí)，在節點(diǎn)交換機之間采用差錯校驗與重發(fā)的功能，因而在網(wǎng)中傳送的誤碼率大大降低。而且在網(wǎng)內發(fā)生故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò )中的路由機制會(huì )使分組自動(dòng)地選擇一條新的路由避開(kāi)故障點(diǎn)，不會(huì )造成通信中斷。
分組多路通信：由于每個(gè)分組都包含有控制信息，所以分組型終端可以同時(shí)與多個(gè)用戶(hù)終端進(jìn)行通信，可把同一信息發(fā)送到不同用戶(hù)。
計費與傳輸距離無(wú)關(guān)：網(wǎng)絡(luò )計費按時(shí)長(cháng)、信息量計費，與傳輸距離無(wú)關(guān)，特別適合那些非實(shí)時(shí)性，而通信量不大的用戶(hù)。
分組交換的網(wǎng)絡(luò )結構
分組交換網(wǎng)一般由分組交換機、網(wǎng)絡(luò )管理中心、遠程集中器、分組裝拆設備、分組終端/非分組終端和傳輸線(xiàn)路等基本設備組成。
分組交換機功能：提供網(wǎng)絡(luò )的基本業(yè)務(wù)：交換虛電路和永久虛電路，及其他補充業(yè)務(wù)，如閉和用戶(hù)群，網(wǎng)路用戶(hù)識別等。
在端到端計算機之間通信時(shí)，進(jìn)行路由選擇，以及流量控制。能提供多種通信規程，數據轉發(fā)，維護運行，故障診斷，計費與一些網(wǎng)絡(luò )的統計等。
網(wǎng)絡(luò )管理中心(NMC)
網(wǎng)絡(luò )配置管理與用戶(hù)管理，日常運行數據的收集與統計。
路由選擇管理，網(wǎng)路監測，故障告警與網(wǎng)路狀態(tài)顯示。
根據交換機提供的計費信息完成計費管理。
遠程集中器(RCU)
允許分組終端和非分組終端接入，有規程變換功能，可以把每個(gè)終端集中起來(lái)接入至分組交換機的中、高速線(xiàn)路上交織復用。
分組裝拆設備(PAD)
將來(lái)自異步終端(非分組終端)的字符信息去掉起止比特后組裝成分組，送入分組交換網(wǎng)。在接受端再還原分組信息為字符，發(fā)送給用戶(hù)終端。隨著(zhù)分組技術(shù)的發(fā)展，RSU與PAD的功能已沒(méi)什么差別。
分組終端/非分組終端(PT/NPT)
分組終端是具有X.25協(xié)議接口，能直接接入分組交換數據網(wǎng)的數據通信終端設備。它可通過(guò)一條物理線(xiàn)路與網(wǎng)絡(luò )連接，并可建立多條虛電路，同時(shí)與網(wǎng)上的多個(gè)用戶(hù)進(jìn)行對話(huà)。對于那些執行非X.25協(xié)議的終端和無(wú)規程的終端稱(chēng)為非分組終端，非分組終端需經(jīng)過(guò)分組裝拆設備，才能連到交換機端口。通過(guò)分組交換網(wǎng)絡(luò )，分組終端之間，非分組終端之間，分組終端與非分組終端之間都能互相通信。
傳輸線(xiàn)路
是構成分組數據交換網(wǎng)的主要組成部分之一。目前，中繼傳輸線(xiàn)路有PCM數字信道，數字數據傳輸，也有利用ATM連接及其衛星通道。用戶(hù)線(xiàn)路一般有數字數據電路或市話(huà)模擬線(xiàn)。
中國公用分組交換網(wǎng)(CHINAPAC)網(wǎng)絡(luò )現狀
1993 年建立的中國公用分組交換網(wǎng)是向全社會(huì )開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò )，能提供多種業(yè)務(wù)的全國分組交換網(wǎng)。 CHINAPAC 分為骨干網(wǎng)和省內網(wǎng)兩極構成。骨干網(wǎng)以北京為國際出入口局，廣州為港澳出入口局。以北京、上海、沈陽(yáng)、武漢、成都、西安、廣州及南京等8個(gè)城市為匯接中心。覆蓋全國所有省、市、自治區。匯接中心采用全網(wǎng)狀結構，其它接點(diǎn)采用不完全網(wǎng)狀結構。網(wǎng)內每個(gè)接點(diǎn)都有2個(gè)或2個(gè)以上不同方向的電路，從而保證網(wǎng)路的可靠性。網(wǎng)內中繼電路主要采用數字電路。最高速率達34Mbps。同時(shí)，各地的本地分組交換網(wǎng)也已延伸到了地、市、縣。CHINAPAC 以其龐大的網(wǎng)絡(luò )規模，滿(mǎn)足各界客戶(hù)的需求，并且與公用數字交換網(wǎng)(PSTN)，中國公眾計算機互聯(lián)網(wǎng)(CHINANET)，中國功用數字數據網(wǎng)(CHINADDN)，幀中繼網(wǎng)(CHINAFRN)等網(wǎng)絡(luò )互連，以達到資源共享。優(yōu)勢互補。為廣大用戶(hù)提供高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)。并與美國、日本、加拿大、韓國、香港等幾十個(gè)國家和地區分組網(wǎng)相連，滿(mǎn)足大中型企業(yè)、外商投資企業(yè)、外商在內地辦事處等國際用戶(hù)的需求。
用戶(hù)進(jìn)網(wǎng)方式
電話(huà)撥號入網(wǎng)：用戶(hù)采用X.28規程或X.32規程，用一個(gè)調制解調器通過(guò)公用電話(huà)網(wǎng)(PSTN)連到分組交換網(wǎng)上。
專(zhuān)線(xiàn)入網(wǎng)：專(zhuān)線(xiàn)用戶(hù)可租用市話(huà)模擬線(xiàn)或數字數據專(zhuān)線(xiàn)，采用X.28或X.25規程。方便地進(jìn)入CHINAPAC。
分組交換應用
分組交換提供的業(yè)務(wù)
CHINAPAC向用戶(hù)提供兩種基本業(yè)務(wù)功能：
交換虛電路——指在兩個(gè)用戶(hù)之間建立的臨時(shí)邏輯連接。
永久虛電路——指在兩個(gè)用戶(hù)之間建立的永久性的邏輯連接。用戶(hù)一開(kāi)機，一條永久虛電路就自動(dòng)建立起來(lái)了。
CHINAPAC還向用戶(hù)提供任選業(yè)務(wù)功能，主要有閉和用戶(hù)群、反向計費、網(wǎng)絡(luò )用戶(hù)識別、呼叫轉移、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)、廣播服務(wù)、幀中繼等業(yè)務(wù)。
分組交換在商業(yè)中的應用
分組交換在商業(yè)中的應用較廣泛。如銀行系統在線(xiàn)式信用卡(POS機)的驗證。由于分組交換提供差錯控制的功能，保證了數據在網(wǎng)絡(luò )中傳輸的可靠性。首先，各大商場(chǎng)內部形成局域網(wǎng)，網(wǎng)上的服務(wù)器提供卡的管理作用，用戶(hù)刷卡后，通過(guò)服務(wù)器上的X .25分組端口或路由器設備連到商業(yè)增殖網(wǎng)，它與金卡網(wǎng)絡(luò )結算中心通過(guò)數字專(zhuān)線(xiàn)連接。商業(yè)增殖網(wǎng)主要完成來(lái)自各大商場(chǎng)的數據線(xiàn)路匯接及對商場(chǎng)銷(xiāo)售情況的統計等。結算中心又同各大銀行的主機系統連接，實(shí)現對信用卡的驗證和信用卡的消費。
在遍步全市的各大超市中，已有相當一部分超市利用分組網(wǎng)來(lái)改善經(jīng)營(yíng)管理手段，拓展市場(chǎng)，取得了良好的經(jīng)濟效益。在超市中設立電子消費通道，消費者手持的儲金卡經(jīng)刷卡后，信息送到該超市的后臺服務(wù)器。服務(wù)器的作用是對儲金卡的金額計算和超市的銷(xiāo)售情況的統計。個(gè)超市的營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)通過(guò)話(huà)上復用DOV(Data Over Voice)的專(zhuān)線(xiàn)方式，連到超市管理中心，進(jìn)行一系列的結算、統計等，來(lái)擴大超市的消費市場(chǎng)。
分組交換在其它領(lǐng)域中的應用
分組交換網(wǎng)的利用率高，傳輸質(zhì)量好，能同時(shí)多路通信的特點(diǎn)，因此它的經(jīng)濟性能也較好。在一些全國性的集團公司中，總公司把指示下達給全國各地分公司甚至國外的機構，利用分組交換就非常經(jīng)濟。中遠集團在全國各地的分支機構在本地形成局域網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)路由器連到分組交換網(wǎng)，與海關(guān)、EDI中心等互通信息。它的主機系統也通過(guò)分組交換網(wǎng)實(shí)行全程連網(wǎng)，傳送定艙資料、貨運情況、EDI報文等，也可遠程登錄至香港，與海外溝通信息。
虛擬專(zhuān)用網(wǎng)
虛擬專(zhuān)用網(wǎng)(VPN)是大集團用戶(hù)利用公用網(wǎng)絡(luò )的傳輸條件，網(wǎng)絡(luò )端口等網(wǎng)絡(luò )資源組織一個(gè)虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )。并可以自己管理屬于專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )部分的端口進(jìn)行狀態(tài)監視、數據查詢(xún)，以及告警、計費、統計等網(wǎng)絡(luò )管理操作。VPN主要用于集團用戶(hù)，各專(zhuān)業(yè)行業(yè)等。
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