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第二章 数据通信基础
2022年考纲解读
1. 基础知识。
（2）计算机网络基础知识
④数据通信的基本知识。
考纲要求
考情分析
考点 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023
数据交换技术 选择18 电路交换
主要技术指标 选择15 比特率
带宽和数据传输速率 选择18 传输速率最高
数据通信系统模型 选择15 DCE
数据线路的通信方式 选择16 单工通信
该章内容近几年考点分布在主要技术指标、数据传输方式、数据交换技术。本章中还有基本概念、差错控制技术也是属于基础知识部分的考点。另外，数据交换技术中只考了电路交换。复习时，这几个部分的知识也不能偏废，以识记为主，考试题型为1个选择题，5分。
复习策略
2.3 数据交换技术
2.3.1 电路交换
电路交换（CS:circuit switching）是通信网中最早出现的一种交换方式，也是应用最普遍的一种交换方式，主要应用于电话通信网中，完成电话交换。
电路交换必定是面向连接的。
面向连接的服务就是通信双方在通信时,要事先建立一条通信线路,其过程有建立连接、使用连接和释放连接三个过程。TCP协议就是一种面向连接服务的协议,电话系统是一个面向连接的模式。
通信三个阶段:
电路建立阶段
数据传输阶段
电路释放阶段
2.3.1 电路交换
2.3.1 电路交换
呼叫应答
呼叫请求
报文
应答
释放请求
释放应答
电路建立
数据传输
电路释放
节点A
节点B
节点C
节点D
电路交换的优点：
独占性
在建立电路之后、释放线路之前，即使站点之间无任何数据可以传输，整个线路仍不允许其他站点共享。就和打电话一样，人们讲话之前总要拨完号之后把这个连接建立，不管你讲不讲话，只要不挂机，这个连接是专为你所用的，如果没有可用的连接，用户将听到忙音。
实时性好
一旦电路建立，通信双方的所有资源（包括线路资源）均用于本次通信，除了少量的传输延迟之外，不再有其他延迟，具有较好的实时性。
可靠性高
由于电路交换对线路资源的独占性，使得通信过程中，数据传输可靠、迅速、数据不会丢失，基本不会出现抖动现象，通信可靠性高，延时也非常小，仅仅是电磁信号传输时所花费的延时。
2.3.1 电路交换
电路交换的缺点：
通信效率低
电路空闲时的信道容量被浪费，当传输短信息时，链路建立和释放时间造成通信效率低。因此，它适用于远程批处理信息传输或系统间实时性要求高的大量数据传输的情况。
利用率较低
从电路交换的工作原理看出，电路交换会占用固定带宽，因而限制了在线路上的流量以及连接数量。
2.3.1 电路交换
2.3.1 电路交换
电路交换的应用
服务质量要求较高-电话、传真通信
实时数据-音频、视频（金融交易、医疗数据传输）
在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储，待信道空闲时再转发出去，一级一级中转，直到目的地。这种数据传输技术称为存储-转发。
过程：信息从数据源到目的地一般要经过多级转发，中间经过的每个交换机（路由器）都有一个缓冲区，在交换机进行转发时，先把信息存放到数据缓冲区，等到线路空闲时，将信息传输出去。
特点：可靠性高，不需要一条专用的通路，提高了信道的利用率。
方式：报文交换和分组交换
2.3.2 存储转发交换
（1）报文交换
以报文为单位发送信息。整个报文作为一个整体一起发送。报文就是计算机一次性要发送的数据块，其长度不限且可变。
报文包括三部分内容：报头、报文正文和报尾。报头由源地址、目的地址及控制信息组成，报尾一般是校验信息。
2.3.2 存储转发交换
（1）报文交换
优点：
线路利用率比电路交换高。
缺点：
1）报文大小不一，造成缓冲区管理复杂。
2）大报文造成存储转发的延时过长；
3）出错后整个报文全部重发。
现在已经很少使用——更好的技术取代
2.3.2 存储转发交换
（2）分组交换
过程
a.在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段，每个部分称为一个分组；
b.每个分组的前面加一个分组头，由交换机根据目的地址转发至目的地，这个过程称为分组交换。
c.接收端收到所有分组后，还原得到报文。
分组交换也称为包交换
进行分组交换的通信网络称为分组交换网。
2.3.2 存储转发交换
（2）分组交换
两种方式：
数据报方式
虚电路方式
数据报特点
优点：
短报文数据，传输速率较高，对网络故障的适应能力强。
缺点：传输时延较大
2.3.2 存储转发交换
（2）分组交换
虚电路方式：
优点：数据量较大的通信传输速率高，分组传输延时短，不容易产生数据分组丢失。
缺点：对网络的依赖性较大。
目前，广域网大都采用分组交换方式，同时，提供数据报和虚电路两种服务由用户选择。
2.3.2 存储转发交换
2.3.3 信元交换技术
信元交换是一种高速分组交换方式。在信元交换中，信元为基本单位。信元是一种极短的固定长度的数据分组，每个信元长为53字节，分为信头和信息两部分。信头占5个字节，包括信元标识等信息；信息域占48个字节，承载用户的数据。
信元交换是指异步传输模式（ATM），它是一种面向连接的交换技术。ATM是一种广域网主干线的较好选择。
四种交换技术的比较
1、对于交互式通信来说，报文交换是不合适的。
2、对于较轻的间歇式负载来说，电路交换是合适的，因为可以通过电话拨号线路来使用公用电话系统。
3、对于两个站之间很重的和持续的负载来说，使用租用的电路交换线是最合适的。
4、当有一批中等数量数据必须交换到大量的数据设备时，宁可用分组交换方法，这种技术的线路利用率是最高的。
5、数据报分组交换适用于短报文和具有灵活性的报文。
6、虚电路分组交换适用于大批量数据交换和减轻各站的处理负担。
7、信元交换适用于对带宽要求高和对服务质量要求高的应用。
名称 优点 缺点
电路 交换 实时性好，通信效率高 线路利用率低，通信效率低
报文 交换 线路利用率高；双方无须同时工作；可同时向多个目的地发送同一报文；可在网络上实现报文差错控制和纠错处理；能进行速度和代码的转换。 不适宜实时通信和交互式场合
数据报 对于短报文数据，通信传输率较高，对网络故障适应能力强 传输延时较大，时延离散度大
虚电路 对于数据量较大的通信传输率高，分组传输延时短，且不易产生数据分组丢失。 对网络的依赖性较大
四种交换技术比较
思维导图
（2016）18.下列数据交换技术中，需要建立实际的物理连接的是（ ）
A.报文交换 B.电路交换 C.数据报交换 D.信元交换
高考真题
（2020模3）14.下列交换技术中，延迟最小的是（ ）
Ａ.电路交换　Ｂ.报文交换　Ｃ.分组交换　Ｄ.信元交换
模拟练习
1.不同的交换方式具有不同的性能。为了使数据在网络中的传输延迟最小，首选的交换方式是__________。为了保证数据无差错地传送，不应选用的交换方式是__________。分组交换对报文交换的主要改进是__________，这种改进产生的直接结果是__________在出错率高的传输系统中，选用__________更合适。
（1）A.线路交换 B报文交换合 C.分组交换 D.信元交换
（2）A.线路交换 B.报文交换 C.分组交换 D.信元交换
（3）A.传输单位更小且定长 B.传输单位更大且定长
C.差错控制更完善 D.路由算法更简单
（4）A.降低误码率 B.提高数据率 C.减少延迟解 D.增加延迟
（5）A.虚电路分组交换 B.数据报分组交换
C.虚电路加数据报分组交换 D.线路交换
2.下面关于信元交换（Cell Switch）的描述中，不正确的是（ ）
A.信元的大小为固定长度 B.信元交换主要用 于局域网
C.信元交换的实时性好 D.信元交换结合了分组交换和电路交换的优点
3.ATM是一种面向______的交换技术。（ ）
A.服务器 B.客户机 C.连接 D.终端
4.电路交换适用的场合为 （ ）
A.实时通信 B.传输信息量较小 C.传输信息量较大 D.A和C
5.当通过电话线上网时，因为电话线路输出信号为______信号，所以必须通过调制解调
器同电话网连接。（ ）
A.数字 B.模拟数字 C.音频 D.模拟
6.下列哪种交换方法最有效地使用网络带宽？（ ）
A.各种方法都一样 B.线路交换 C.报文交换 D.分组交换
7.在各种交换技术中，目前使用最广泛的是_______ 。（ ）
A.电路交换 B.报文交换 C.分组交换 D.帧中继交换
完成配套习题
绘制本小节思维导图。
课堂作业

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