思科分組交換技術詳細介紹

思科分組交換技術詳細介紹

　　分組交換技術是在計算機技術發展到一定程度，人們除了打電話直接溝通，通過計算機和終端實現計算機與計算機之間的通信，在傳輸線路質量不高、網絡技術手段還較單一的情況下，應運而生的一種交換技術。

　　分組交換也稱包交換，它是將用戶傳送的數據劃分成一定的長度，每個部分叫做一個分組。在每個分組的前面加上一個分組頭，用以指明該分組發往何地址，然后由交換機根據每個分組的地址標志，將他們轉發至目的地，這一過程稱為分組交換。進行分組交換的通信網稱為分組交換網。

　　分組交換與其他交換的比較

　　從交換技術的發展歷史看，數據交換經歷了電路交換、報文交換、分組交換和綜合業務數字交換的發展過程。

　　電路交換

　　電路交換就是計算機終端之間通信時，一方發起呼叫，獨占一條物理線路。當交換機完成接續，對方收到發起端的信號，雙方即可進行通信。在整個通信過程中雙方一直占用該電路。它的特點是實時性強，時延小，交換設備成本較低。但同時也帶來線路利用率低，電路接續時間長，通信效率低，不同類型終端用戶之間不能通信等缺點。電路交換比較適用于信息量大、長報文，經常使用的固定用戶之間的通信。

　　報文交換

　　將用戶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，再將該報文發向接收交換機或終端，它以“存儲——轉發”方式在網內傳輸數據。報文交換的優點是中繼電路利用率高，可以多個用戶同時在一條線路上傳送，可實現不同速率、不同規程的終端間互通。但它的缺點也是顯而易見的。以報文為單位進行存儲轉發，網絡傳輸時延大，且占用大量的交換機內存和外存，不能滿足對實時性要求高的用戶。報文交換適用于傳輸的報文較短、實時性要求較低的網絡用戶之間的通信，如公用電報網。

　　分組交換

　　分組交換實質上是在“存儲——轉發”基礎上發展起來的。它兼有電路交換和報文交換的優點。分組交換在線路上采用動態復用技術傳送按一定長度分割為許多小段的數據——分組。每個分組標識后，在一條物理線路上采用動態復用的技術，同時傳送多個數據分組。把來自用戶發端的數據暫存在交換機的存儲器內，接著在網內轉發。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延小，交互性好。

　　異步傳輸模式(ATM)

　　綜合業務數字網是集語音、數據、圖文傳真、可視電話等各種業務為一體的網絡，適用于不同的帶寬要求和多樣的業務要求。異步傳輸模式ATM (Asynchronous Transfer Mode)就是用于寬帶綜合業務數字網的一種交換技術。ATM是在分組交換基礎上發展起來的。它使用固定長度分組，并使用空閑信元來填充信道，從而使信道被等長的時間小段。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終端，網絡只負責信息的交換和傳送，從而使傳輸時延減小。所以ATM適用于高速數據交換業務。

　　分組交換的特點

　　在分組交換方式中，由于能夠以分組方式進行數據的暫存交換，經交換機處理后，很容易地實現不同速率、不同規程的終端間通信。分組交換的特點主要有：

　　線路利用率高：分組交換以虛電路的形式進行信道的多路復用，實現資源共享，可在一條物理線路上提供多條邏輯信道，極大地提高線路的利用率。使傳輸費用明顯下降。

　　不同種類的終端可以相互通信：分組網以X.25協議向用戶提供標準接口，數據以分組為單位在網絡內存儲轉發，使不同速率終端，不同協議的設備經網絡提供的協議變換功能后實現互相通信。

　　信息傳輸可靠性高：在網絡中每個分組進行傳輸時，在節點交換機之間采用差錯校驗與重發的功能，因而在網中傳送的誤碼率大大降低。而且在網內發生故障時，網絡中的路由機制會使分組自動地選擇一條新的路由避開故障點，不會造成通信中斷。

　　分組多路通信：由于每個分組都包含有控制信息，所以分組型終端可以同時與多個用戶終端進行通信，可把同一信息發送到不同用戶。

　　計費與傳輸距離無關：網絡計費按時長、信息量計費，與傳輸距離無關，特別適合那些非實時性，而通信量不大的用戶。

　　分組交換的網絡結構

　　分組交換網一般由分組交換機、網絡管理中心、遠程集中器、分組裝拆設備、分組終端/非分組終端和傳輸線路等基本設備組成。

　　分組交換機功能：提供網絡的基本業務：交換虛電路和永久虛電路，及其他補充業務，如閉和用戶群，網路用戶識別等。

　　在端到端計算機之間通信時，進行路由選擇，以及流量控制。能提供多種通信規程，數據轉發，維護運行，故障診斷，計費與一些網絡的統計等。

　　網絡管理中心(NMC)

　　網絡配置管理與用戶管理，日常運行數據的收集與統計。

　　路由選擇管理，網路監測，故障告警與網路狀態顯示。

　　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，可以把每個終端集中起來接入至分組交換機的中、高速線路上交織復用。

　　分組裝拆設備(PAD)

　　將來自異步終端(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。在接受端再還原分組信息為字符，發送給用戶終端。隨著分組技術的發展，RSU與PAD的功能已沒什么差別。

　　分組終端/非分組終端(PT/NPT)

　　分組終端是具有X.25協議接口，能直接接入分組交換數據網的數據通信終端設備。它可通過一條物理線路與網絡連接，并可建立多條虛電路，同時與網上的多個用戶進行對話。對于那些執行非X.25協議的終端和無規程的終端稱為非分組終端，非分組終端需經過分組裝拆設備，才能連到交換機端口。通過分組交換網絡，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。

　　傳輸線路

　　是構成分組數據交換網的主要組成部分之一。目前，中繼傳輸線路有PCM數字信道，數字數據傳輸，也有利用ATM連接及其衛星通道。用戶線路一般有數字數據電路或市話模擬線。

　　中國公用分組交換網(CHINAPAC)網絡現狀

　　1993 年建立的中國公用分組交換網是向全社會開放的網絡，能提供多種業務的全國分組交換網。 CHINAPAC 分為骨干網和省內網兩極構成。骨干網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、武漢、成都、西安、廣州及南京等8個城市為匯接中心。覆蓋全國所有省、市、自治區。匯接中心采用全網狀結構，其它接點采用不完全網狀結構。網內每個接點都有2個或2個以上不同方向的電路，從而保證網路的可靠性。網內中繼電路主要采用數字電路。最高速率達34Mbps。同時，各地的本地分組交換網也已延伸到了地、市、縣。CHINAPAC 以其龐大的網絡規模，滿足各界客戶的需求，并且與公用數字交換網(PSTN)，中國公眾計算機互聯網(CHINANET)，中國功用數字數據網(CHINADDN)，幀中繼網(CHINAFRN)等網絡互連，以達到資源共享。優勢互補。為廣大用戶提供高質量的網絡服務。并與美國、日本、加拿大、韓國、香港等幾十個國家和地區分組網相連，滿足大中型企業、外商投資企業、外商在內地辦事處等國際用戶的需求。

　　用戶進網方式

　　電話撥號入網：用戶采用X.28規程或X.32規程，用一個調制解調器通過公用電話網(PSTN)連到分組交換網上。

　　專線入網：專線用戶可租用市話模擬線或數字數據專線，采用X.28或X.25規程。方便地進入CHINAPAC。

　　分組交換應用

　　分組交換提供的業務

　　CHINAPAC向用戶提供兩種基本業務功能：

　　交換虛電路——指在兩個用戶之間建立的臨時邏輯連接。

　　永久虛電路——指在兩個用戶之間建立的永久性的邏輯連接。用戶一開機，一條永久虛電路就自動建立起來了。

　　CHINAPAC還向用戶提供任選業務功能，主要有閉和用戶群、反向計費、網絡用戶識別、呼叫轉移、虛擬專用網、廣播服務、幀中繼等業務。

　　分組交換在商業中的應用

　　分組交換在商業中的應用較廣泛。如銀行系統在線式信用卡(POS機)的驗證。由于分組交換提供差錯控制的功能，保證了數據在網絡中傳輸的可靠性。首先，各大商場內部形成局域網，網上的服務器提供卡的管理作用，用戶刷卡后，通過服務器上的X .25分組端口或路由器設備連到商業增殖網，它與金卡網絡結算中心通過數字專線連接。商業增殖網主要完成來自各大商場的數據線路匯接及對商場銷售情況的統計等。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來改善經營管理手段，拓展市場，取得了良好的經濟效益。在超市中設立電子消費通道，消費者手持的儲金卡經刷卡后，信息送到該超市的后臺服務器。服務器的作用是對儲金卡的金額計算和超市的銷售情況的統計。個超市的營業網點通過話上復用DOV(Data Over Voice)的專線方式，連到超市管理中心，進行一系列的結算、統計等，來擴大超市的消費市場。

　　分組交換在其它領域中的應用

　　分組交換網的利用率高，傳輸質量好，能同時多路通信的特點，因此它的經濟性能也較好。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濟。中遠集團在全國各地的分支機構在本地形成局域網絡，通過路由器連到分組交換網，與海關、EDI中心等互通信息。它的主機系統也通過分組交換網實行全程連網，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。

　　虛擬專用網

　　虛擬專用網(VPN)是大集團用戶利用公用網絡的傳輸條件，網絡端口等網絡資源組織一個虛擬專用網絡。并可以自己管理屬于專用網絡部分的端口進行狀態監視、數據查詢，以及告警、計費、統計等網絡管理操作。VPN主要用于集團用戶，各專業行業等。

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