资源简介

(共67张PPT)
第4课
数据交换技术
第1课时
（赣科技版）七年级
上
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
探究新知
04
课堂练习
05
课堂总结
课后作业
06
教学目标
理解数据交换技术的基础概念，了解其在电话通话、短信及互联网视频中的具体应用和重要性。
01
02
03
04
计算思维
信息社会责任
数字化学习与创新
信息意识
掌握电路交换、报文交换和分组交换的工作原理，能分析数据传输的不同方式并比较其优缺点。
通过模拟数据交换过程和讨论，培养对实际问题的分析和解决能力，提升对数据通信技术的兴趣和理解。
认识到在数据交换过程中释放线路的重要性，理解合理分配和有效使用网络资源的重要性，养成负责任的网络使用习惯。
新知导入
新知讲解
想一想
数据交换技术
1、什么是数据交换技术
在通信的目的就是为了实现信息的传递，实现通信必须具备三个基本的要素，即终端、传输、交换。
新知讲解
想一想
数据交换技术
1、什么是数据交换技术
在数据通信网络中，通过网络节点的某种转接方式来实现从任一端系统到另一端系统之间接通数据通路的技术称为数据交换技术。
新知讲解
想一想
电路交换
2、电路交换的概念
电路交换（Circuit Switching）方式与电话交换方式的工作过程很类似。两台计算机通过通信子网交换数据之前，首先要在通信子网中通过交换设备间的线路连接，建立一条实际的专用物理通路。
新知讲解
做一做
1、请同学们思考在平常打电话时，声音信息是如何传递的，把你的思考写在下方。
（1）声音转换为电信号：我们说话时，声音通过电话的麦克风变成电信号。
（2）电信号传输：电信号通过电线或无线电波传到对方的电话。
（3）信号中继与交换：在传输过程中，信号会经过一些基站或交换机，再传到对方。
（4）电信号还原为声音：对方的电话接收到电信号后，扬声器会把电信号变回声音。
新知讲解
想一想
电路交换
2、电路交换的概念
用此方式的交换网能为任意一个人网数据提供一条临时的专用物理通路，由通路上各节点在空间上或时间上完成信道转接而构成，为源主机（输出端）和宿主机（接收端）之间建立起一条直通的、独占的物理线路。
新知讲解
想一想
电路交换
2、电路交换的概念
因此，在通路连接期间，不论这条线路有多长，交换网为一对主机提供的都是点到点链路上的数据通信，即建立连接的两端设备独占这条线路进行数据传输，直至该连接被释放。
新知讲解
想一想
电路交换
2、电路交换的概念
公用电话网的交换方式采用的就是电路交换，通话双方一旦建立通话，则可以一直独占这条线路，直至通话结束，释放线路，这时其他用户才能使用这条线路。
新知讲解
议一议
1、想象一下，如果很多人同时使用电路交换，会发生什么情况？
（1）线路繁忙：像高峰时交通堵塞一样，线路会被占用，大家都在用电话时很难找到空闲的线路。
（2）等待时间增加：如果线路都被占用了，新用户需要等待，直到有空闲线路。
（3）资源浪费：即使不说话，线路也被占用，无法被别人使用，这会浪费资源。
（4）通话中断风险：如果线路出现故障，会影响通话的连续性和质量。
新知讲解
想一想
电路交换
3、电路交换的流程
电路交换方式最重要的特点是在一对主机之间建立起一条专用的数据通路。通信过程包括线路建立、数据传输和线路释放3个过程。
新知讲解
想一想
电路交换
3、电路交换的流程
（1）呼叫建立。网络中的站点在传输数据之前，要先经过呼叫过程建立一条源站点到目标站点的电路。
新知讲解
想一想
电路交换
3、电路交换的流程
（2）信息传送。电路建立以后，信息就可以在两个站点之间进行传送，在整个信息传送过程中，所建立的电路必须始终保持连接状态。
新知讲解
想一想
电路交换
3、电路交换的流程
（3）连接释放。信息传送结束后，由源站点或目标站点发出拆除请求，然后逐节点进行拆除，最终释放由该电路占用的节点和信道资源。
新知讲解
议一议
1、打完电话后，为什么需要释放线路？
（1）让别人使用：打完电话后，释放线路可以让其他人使用这条线路。就像用完公用电话，需要让给别人用一样。
（2）节省资源：不用的线路占着资源，会浪费。如果释放线路，能节省资源，提高整体效率。
（3）避免占用时间：如果不释放线路，其他人就要等很久，不能及时打电话或传输信息。
（4）保持系统顺畅：释放线路能保持整个通信系统的顺畅运行，避免出现线路堵塞或拥挤的情况。
新知讲解
做一做
1、请同学们相互组队，在现实中模拟电路交换的过程。
（1）角色分配：学生分成三组，呼叫者、接听者、交换中心。
（2）步骤模拟：
呼叫建立：呼叫者通过交换中心发送连接请求。交换中心检查并建立连接。
信息传送：建立连接后，呼叫者和接听者传递信息（如纸条消息）。
连接释放：信息传送结束后，释放线路。
（3）讨论分享：每组分享体验和感受。讨论模拟中遇到的问题和解决方法。
新知讲解
想一想
电路交换
3、电路交换的特点
电路交换技术的优点是数据传输可靠、迅速，数据不会丢失且保持原来的序列；其缺点是信道利用率低，即使在两个站点之间数据传输的间歇期，电路也不让其他站点使用。电路交换适用于实时大量连续的数据传输。
新知讲解
想一想
电路交换
3、电路交换的特点
通路建立时需要一定的呼叫建立时间。一旦通路建立，在各个节点上几乎没有延时因此适用于实时或交互式会话类通信，如数字语音、传真等通信业务。但由于通路建立时，线路是专用的，即使是空闲的，其他用户也不能使用，因此线路利用率不高。
新知讲解
想一想
电路交换
3、电路交换的特点
由于通信子网中的各个节点（交换设备）不能存储数据，也不能改变数据内容，并且不具备差错控制能力，因而整个系统不具备存储数据的能力，无法发现与纠正传输过程中发生的数据差错,系统效率较低。在电路交换方式的基础上，人们提出了存储转发交换方式。
新知讲解
议一议
1、为什么电路交换的数据传输可靠且迅速？
（1）专用线路：因为在两个站点之间建立了专用线路，数据传输不会被其他人干扰，因此传输可靠。
（2）保持连接：数据传输过程中线路一直连接着，这样可以确保数据按顺序传输，不会丢失。
（3）无延时：一旦连接建立，传输过程中几乎没有延时，所以数据传输迅速。
（4）固定路径：电路交换使用固定的路径传输数据，所以不会因路径变化而发生丢包或延迟。
新知讲解
想一想
存储转发交换
1、存储转发交换
存储转发交换（Store-and-Forward Switching）是指网络节点（交换设备）先将途经的数据按传输单元接收并存储下来，然后选择一条适当的链路转发出去。根据转发的数据单元的不同，存储转发交换又分为报文交换和分组交换。
新知讲解
想一想
存储转发交换
2、报文交换
报文交换（Message Switching）是指网络的每一个节点（交换设备）先将整个报文（Message）完整地接收并存储下来，然后选择合适的链路转发到下一个节点。每个节点都对报文进行存储转发，最终到达目的地。
新知讲解
想一想
存储转发交换
2、报文交换
在报文交换中，中间设备必须有足够的内存，以便将接收到的整个报文完整地存储下来，然后根据报文的头部控制信息，找出报文转发的下一个交换节点。
新知讲解
想一想
存储转发交换
2、报文交换
若一时没有空闲的链路，报文就只好暂时存储，并等待发送。因此，一个节点对于一个报文造成的时延往往不确定。
新知讲解
想一想
存储转发交换
2、报文交换
报文数据在交换网中完全是按接力式传送的。通信的双方事先并不知道报文所要经过的传输通路，但每个报文确实经过了一条逻辑上存在的通路。
新知讲解
想一想
存储转发交换
2、报文交换
由于按接力方式工作，任何时刻一个报文只占用一条链路的资源，不必占用通路上的所有链路资源，提高了链路资源的利用率。报文交换方式虽然不要求呼叫建立线路和释放线路的过程，但每一个节点对报文数据的存储转发时间比较长。
新知讲解
想一想
存储转发交换
2、报文交换
报文交换方式适合于非实时的通信业务，如电报；而不适合于实时的或交互式的通信业务，如语音、传真等。另外，由于报文交换是以整个报文作为存储转发单位的，因此，当报文传输出现错误需要重传时，必须重传整个报文。
新知讲解
议一议
1、如果一个节点的内存不够，可能会发生什么？
（1）报文无法存储：如果内存不够，节点无法把接收到的整个报文存储下来，导致报文无法继续传输。
（2）数据丢失：报文可能会被丢弃，导致数据丢失。
（3）传输延迟：节点需要等待更多的时间才能有足够的内存存储报文，这会增加传输的延迟。
（4）网络堵塞：如果多个节点都内存不足，报文会在网络中排队等待，造成网络堵塞。
（5）通信中断：由于报文无法及时传输，通信双方可能会出现中断。
新知讲解
想一想
存储转发交换
3、分组交换
分组交换又称包交换（Packet Switching），与报文交换同属于存储转发式交换。两者之间的差别在于参与交换的数据单元长度不同。在分组交换网络中，计算机之间要交换的数据不是作为一个整体进行传输，而是划分为大小相同的许多数据分组来进行传输，这些数据分组称为“包”（Packet）。
新知讲解
想一想
存储转发交换
3、分组交换
每个分组除含有一定长度需要传输的数据外，还包括一些控制信息，其中包括分组将被发送的目的地址。一个分组的最大长度通常被限制在1000~2000bit。
新知讲解
想一想
存储转发交换
3、分组交换
这些数据分组可以通过不同的路由器先后到达同一目的地址，数据分组到达目的地后进行合并还原，以确保收到的数据在整体上与发送的数据完全一致。
新知讲解
想一想
存储转发交换
3、分组交换
这种通信方式类似于“单页邮局”的模式。假设单页邮局规定每封信只能用一页纸写长信的人就必须给每页信纸编号，放在不同的信封中；收信人在收到信件后，必须按信纸的顺序整理合并，才能读到完整的信件。
新知讲解
想一想
扩展阅读
什么是时延
时延是指一个报文或分组从网络的一端传送到另一个端所需要的时间，它包括了发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。通常情况下，发送时延与传播时延是我们主要考虑的。对于报文长度较大的情况，发送时延是主要矛盾；报文长度较小的情况，传播时延是主要矛盾。
新知讲解
议一议
1、为什么要将数据分成小的分组进行传输？
（1）提高传输速度：小的分组可以更快地通过网络，每个分组可以通过不同的路径，更快到达目的地。
（2）减少传输错误：如果数据分成小的分组，出现错误时只需重新传输出错的分组，而不是整个数据，减少了重新传输的时间和资源。
（3）避免网络拥堵：小的分组占用网络资源较少，传输更灵活，可以避免某条路径过于拥堵。
（4）提高网络利用率：小分组更容易在网络中找到空闲的路径，提高了整体网络的利用率。
新知讲解
做一做
1、请同学们比较报文交换和分组交换的示意图，在下面分析二者的不同之处。
新知讲解
做一做
1、请同学们比较报文交换和分组交换的示意图，在下面分析二者的不同之处。
（1）传输方式：报文交换：整个报文作为一个整体传输。分组交换：数据分成多个小分组传输。
（2）时延：报文交换：时延较大，每个节点需完整接收报文。分组交换：时延较小，分组可以并行传输。
（3）网络利用率：报文交换：占用整个线路，利用率低。分组交换：分组独立传输，利用率高。
新知讲解
想一想
存储转发交换
3、分组交换的方式
在分组交换中，根据网络中传输控制协议和传输路径的不同，可分为两种方式：数据报（Datagram）分组交换和虚电路（Virtual Circuit）分组交换。
新知讲解
想一想
存储转发交换
4、数据报分组交换的方式
在数据报方式中，每个报文分组又称为数据报。每个数据报在传输的过程中都要选择路径，各个数据报可以按照不同的路径到达目的地。
新知讲解
想一想
存储转发交换
4、数据报分组交换的方式
在发送方每个数据报的分组顺序与每个数据报到达目的地的顺序是不同的。
新知讲解
想一想
存储转发交换
4、数据报分组交换的方式
在接收方，再按分组的顺序将这些数据报组合成一个完整的报文。
新知讲解
议一议
1、数据报分组交换和虚电路分组交换有什么不同？
（1）路径选择：数据报分组交换，每个数据报可以选择不同的路径到达目的地。虚电路分组交换，所有数据分组都使用同一条预先建立的路径到达目的地。
（2）顺序：数据报分组交换，数据报到达目的地的顺序可能与发送顺序不同。虚电路分组交换，数据分组按发送顺序到达目的地。
（3）连接建立：数据报分组交换，无需建立连接，每个数据报独立传输。虚电路分组交换，需要先建立虚拟路径（连接），然后再传输数据。
新知讲解
想一想
存储转发交换
5、虚电路分组交换的方式
虚电路方式试图将数据报方式与电路交换方式结合起来，发挥两种方式的优点，达到最佳的数据交换效果。
新知讲解
想一想
存储转发交换
5、虚电路分组交换的方式
数据报在分组发送之前，发送方和接收方之间不需要预先建立连接；在虚电路方式中，发送分组之前，首先必须在发送方和接收方建立一条通路。
新知讲解
想一想
存储转发交换
5、虚电路分组交换的方式
在这一点上，虚电路方式和电路交换方式相同。整个通信过程分为3个阶段：虚电路建立、数据传输、虚电路拆除。
新知讲解
想一想
存储转发交换
5、虚电路分组交换的方式
但与电路交换不同的是，虚电路建立阶段建立的通路不是一条专用的物理线路，而只是一条路径，在每个分组沿此路径转发的过程中经过每个节点时仍然需要存储，并且等待队列输出。
新知讲解
想一想
存储转发交换
5、虚电路分组交换的方式
通路建立后，每个分组都由此路径到达目的地。因此在虚电路交换中，各个分组是按照发送方的分组顺序依次到达目的地的，这一点又和数据报分组交换不同。
新知讲解
议一议
1、在什么情况下使用虚电路分组交换更合适？
（1）稳定的连接：当需要稳定的连接，并且需要确保数据按顺序到达时，例如视频通话或在线教学。
（2）长时间传输：当数据传输时间较长，需要建立一个持久连接时，例如在线看电影或下载大文件。
（3）有序传输：当数据需要按发送顺序到达时，例如实时在线游戏或直播。
（4）避免频繁建立连接：当频繁建立和释放连接影响效率时，虚电路分组交换可以减小这种开销，例如持续传输的数据链路。
新知讲解
想一想
扩展阅读
分组交换的优势
与报文交换相比，分组交换把要传输的数据分成了若干分组，而每一个分组又包含有大量的传输控制信息，因此分组交换的通信方式会明显降低数据通信的效率。
新知讲解
想一想
扩展阅读
分组交换的优势
通信线路是公用的，每个分组都不会占用太长的通信线路时间，有利于合理分配通信线路，兼顾网络上各个主机的通信要求。
新知讲解
想一想
扩展阅读
分组交换的优势
数据传输难免会出错，若某些分组出现传输错误，只需重传该分组即可，而不需要重传整个数据，有利于迅速进行数据纠错。
新知讲解
想一想
扩展阅读
分组交换的优势
能够有效地改善报文传输时的时延现象，网络信道利用率较高。
新知讲解
议一议
1、分组交换是如何改善报文传输时的时延现象的？
（1）数据分组更小：数据被分成小的分组，比起整个报文更容易快速传输，减少等待时间。
（2）分组并行传输：多个分组可以通过不同路径同时传输，而不是按顺序传递一个整体的报文，加快传输速度。
（3）避免长时间占用线路：每个分组在一条线路上停留的时间很短，不会长时间占用一条线路，提高线路的使用效率。
（4）快速纠错：如果某个分组出错，只需重传该分组，而不是整个报文，减少了重传的时间。
新知讲解
光交换
知识拓展
光交换是一种利用光信号来进行数据传输的技术，适用于高速和大数据传输场景。
新知讲解
光交换
知识拓展
1、光信号传输：光交换利用光信号来传输数据，速度非常快。
新知讲解
光交换
知识拓展
2、适用场景：它适用于需要发送大量数据的场景，比如大数据中心。
新知讲解
光交换
知识拓展
3、高效传输：光交换不需要将信号转换为电信号，因此效率更高。
新知讲解
光交换
知识拓展
4、应用范围：它常用于高速互联网骨干网，保证网络的高效和稳定。
新知讲解
光交换
知识拓展
总的来说，光交换是应对大量数据高速传输的关键技术，保证了现代网络的高效运作。
新知讲解
议一议
1、为什么光交换的速度比传统的电信号传输快？
（1）光速更快：光在光纤中的传输速度比电信号在电缆中的传输速度快，因为光速接近于真空中的光速，非常迅速。
（2）更少的延迟：光信号在传输过程中延迟更小，所以信息能更快到达目的地。
（3）高带宽：光纤可以传输更多的信息，因为它的带宽很高，能够同时传输大量数据。
（4）抗干扰能力强：光不会受到电磁干扰，所以信号传输更稳定，减少了出错和重传的时间。
新知讲解
议一议
2、你觉得未来的互联网是否会更多地使用光交换技术？为什么？
（1）速度更快：光交换传输速度快，满足越来越高的网速需求。
（2）更大容量：光纤能同时传输大量数据，支持更多用户同时在线。
（3）连接更稳定：光不受电磁干扰，提供稳定的网络连接。
（4）满足未来技术需求：支持虚拟现实、人工智能等需要高速网络的技术。
（5）节能环保：光交换能耗低，传输效率高，更加节能环保。
课堂总结
1
了解数据交换的技术
数据交换技术
2
认识电路交换的特点
3
掌握数据交换的方法
4
理解释放线路重要性
板书设计
开展问卷调查活动
开展问卷调查活动
了解敬老爱老美德
认识需要帮助的老人
熟悉问卷调查的方法
劳动之识——设计问卷需注意问题
劳动之行——能合作完善问卷设计
数据交换技术
1、了解数据交换的技术
2、认识电路交换的特点
3、掌握数据交换的方法
4、理解释放线路重要性
课后作业：
1、讨论什么是数据交换技术？为什么数据需要分成小分组进行传输？
课后作业
1、讨论什么是数据交换技术？为什么数据需要分成小分组进行传输？
数据交换技术概述
定义: 数据交换技术是指通过网络节点的转接方式，实现从一端系统到另一端系统之间数据通路接通的技术。
作用: 它在通信网络中用于传递数据、提高通信效率、优化网络资源利用。
为什么需要分成小分组进行传输
提高传输速度和效率: 小分组可以更快通过网络，每个分组可以通过不同的路径同时传输，加速数据到达目的地。
减少传输错误: 如果某个分组在传输中出错，只需重传该分组，而不是整个数据包，节省时间和资源。
66
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
让备课更有效
www.21cnjy.com
Thanks!中小学教育资源及组卷应用平台
第4.1课《》教学设计
课题 数据交换技术 单元 第四单元 学科 信息技术 年级 七年级上
核心素养目标 1、信息意识：理解数据交换技术的基础概念，了解其在电话通话、短信及互联网视频中的具体应用和重要性。2、计算思维：掌握电路交换、报文交换和分组交换的工作原理，能分析数据传输的不同方式并比较其优缺点。3、数字化学习与创新：通过模拟数据交换过程和讨论，培养对实际问题的分析和解决能力，提升对数据通信技术的兴趣和理解。4、信息社会责任：认识到在数据交换过程中释放线路的重要性，理解合理分配和有效使用网络资源的重要性，养成负责任的网络使用习惯。
教学重点 了解数据交换的技术认识电路交换的特点
教学难点 掌握数据交换的方法理解释放线路重要性
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 视频导入：《什么是数据交换》 观看视频，了解讨论什么是数据交换技术？。 培养学生的观察力和创造力， 培养学生对信息技术的热爱。
讲授新课 一、想一想数据交换技术1、什么是数据交换技术在通信的目的就是为了实现信息的传递，实现通信必须具备三个基本的要素，即终端、传输、交换。在数据通信网络中，通过网络节点的某种转接方式来实现从任一端系统到另一端系统之间接通数据通路的技术称为数据交换技术。2、电路交换的概念电路交换（Circuit Switching）方式与电话交换方式的工作过程很类似。两台计算机通过通信子网交换数据之前，首先要在通信子网中通过交换设备间的线路连接，建立一条实际的专用物理通路。二、做一做1、请同学们思考在平常打电话时，声音信息是如何传递的，把你的思考写在下方。（1）声音转换为电信号：我们说话时，声音通过电话的麦克风变成电信号。（2）电信号传输：电信号通过电线或无线电波传到对方的电话。（3）信号中继与交换：在传输过程中，信号会经过一些基站或交换机，再传到对方。（4）电信号还原为声音：对方的电话接收到电信号后，扬声器会把电信号变回声音。三、想一想电路交换2、电路交换的概念电路交换（Circuit Switching）方式与电话交换方式的工作过程很类似。两台计算机通过通信子网交换数据之前，首先要在通信子网中通过交换设备间的线路连接，建立一条实际的专用物理通路。用此方式的交换网能为任意一个人网数据提供一条临时的专用物理通路，由通路上各节点在空间上或时间上完成信道转接而构成，为源主机（输出端）和宿主机（接收端）之间建立起一条直通的、独占的物理线路。因此，在通路连接期间，不论这条线路有多长，交换网为一对主机提供的都是点到点链路上的数据通信，即建立连接的两端设备独占这条线路进行数据传输，直至该连接被释放。公用电话网的交换方式采用的就是电路交换，通话双方一旦建立通话，则可以一直独占这条线路，直至通话结束，释放线路，这时其他用户才能使用这条线路。四、议一议1、想象一下，如果很多人同时使用电路交换，会发生什么情况？（1）线路繁忙：像高峰时交通堵塞一样，线路会被占用，大家都在用电话时很难找到空闲的线路。（2）等待时间增加：如果线路都被占用了，新用户需要等待，直到有空闲线路。（3）资源浪费：即使不说话，线路也被占用，无法被别人使用，这会浪费资源。（4）通话中断风险：如果线路出现故障，会影响通话的连续性和质量。五、想一想电路交换的流程电路交换方式最重要的特点是在一对主机之间建立起一条专用的数据通路。通信过程包括线路建立、数据传输和线路释放3个过程。（1）呼叫建立。网络中的站点在传输数据之前，要先经过呼叫过程建立一条源站点到目标站点的电路。（2）信息传送。电路建立以后，信息就可以在两个站点之间进行传送，在整个信息传送过程中，所建立的电路必须始终保持连接状态。（3）连接释放。信息传送结束后，由源站点或目标站点发出拆除请求，然后逐节点进行拆除，最终释放由该电路占用的节点和信道资源。六、议一议1、打完电话后，为什么需要释放线路？（1）让别人使用：打完电话后，释放线路可以让其他人使用这条线路。就像用完公用电话，需要让给别人用一样。（2）节省资源：不用的线路占着资源，会浪费。如果释放线路，能节省资源，提高整体效率。（3）避免占用时间：如果不释放线路，其他人就要等很久，不能及时打电话或传输信息。（4）保持系统顺畅：释放线路能保持整个通信系统的顺畅运行，避免出现线路堵塞或拥挤的情况。七、做一做1、请同学们相互组队，在现实中模拟电路交换的过程。（1）角色分配：学生分成三组，呼叫者、接听者、交换中心。（2）步骤模拟：呼叫建立：呼叫者通过交换中心发送连接请求。交换中心检查并建立连接。信息传送：建立连接后，呼叫者和接听者传递信息（如纸条消息）。连接释放：信息传送结束后，释放线路。（3）讨论分享：每组分享体验和感受。讨论模拟中遇到的问题和解决方法。八、想一想3、电路交换的特点电路交换技术的优点是数据传输可靠、迅速，数据不会丢失且保持原来的序列；其缺点是信道利用率低，即使在两个站点之间数据传输的间歇期，电路也不让其他站点使用。电路交换适用于实时大量连续的数据传输。通路建立时需要一定的呼叫建立时间。一旦通路建立，在各个节点上几乎没有延时因此适用于实时或交互式会话类通信，如数字语音、传真等通信业务。但由于通路建立时，线路是专用的，即使是空闲的，其他用户也不能使用，因此线路利用率不高。由于通信子网中的各个节点（交换设备）不能存储数据，也不能改变数据内容，并且不具备差错控制能力，因而整个系统不具备存储数据的能力，无法发现与纠正传输过程中发生的数据差错,系统效率较低。在电路交换方式的基础上，人们提出了存储转发交换方式。九、议一议1、为什么电路交换的数据传输可靠且迅速？（1）专用线路：因为在两个站点之间建立了专用线路，数据传输不会被其他人干扰，因此传输可靠。（2）保持连接：数据传输过程中线路一直连接着，这样可以确保数据按顺序传输，不会丢失。（3）无延时：一旦连接建立，传输过程中几乎没有延时，所以数据传输迅速。 （4）固定路径：电路交换使用固定的路径传输数据，所以不会因路径变化而发生丢包或延迟。十、想一想存储转发交换1、存储转发交换存储转发交换（Store-and-Forward Switching）是指网络节点（交换设备）先将途经的数据按传输单元接收并存储下来，然后选择一条适当的链路转发出去。根据转发的数据单元的不同，存储转发交换又分为报文交换和分组交换。2、报文交换报文交换（Message Switching）是指网络的每一个节点（交换设备）先将整个报文（Message）完整地接收并存储下来，然后选择合适的链路转发到下一个节点。每个节点都对报文进行存储转发，最终到达目的地。在报文交换中，中间设备必须有足够的内存，以便将接收到的整个报文完整地存储下来，然后根据报文的头部控制信息，找出报文转发的下一个交换节点。若一时没有空闲的链路，报文就只好暂时存储，并等待发送。因此，一个节点对于一个报文造成的时延往往不确定。报文数据在交换网中完全是按接力式传送的。通信的双方事先并不知道报文所要经过的传输通路，但每个报文确实经过了一条逻辑上存在的通路。由于按接力方式工作，任何时刻一个报文只占用一条链路的资源，不必占用通路上的所有链路资源，提高了链路资源的利用率。报文交换方式虽然不要求呼叫建立线路和释放线路的过程，但每一个节点对报文数据的存储转发时间比较长。报文交换方式适合于非实时的通信业务，如电报；而不适合于实时的或交互式的通信业务，如语音、传真等。另外，由于报文交换是以整个报文作为存储转发单位的，因此，当报文传输出现错误需要重传时，必须重传整个报文。十一、议一议1、如果一个节点的内存不够，可能会发生什么？（1）报文无法存储：如果内存不够，节点无法把接收到的整个报文存储下来，导致报文无法继续传输。（2）数据丢失：报文可能会被丢弃，导致数据丢失。（3）传输延迟：节点需要等待更多的时间才能有足够的内存存储报文，这会增加传输的延迟。（4）网络堵塞：如果多个节点都内存不足，报文会在网络中排队等待，造成网络堵塞。（5）通信中断：由于报文无法及时传输，通信双方可能会出现中断。十二、想一想存储转发交换3、分组交换分组交换又称包交换（Packet Switching），与报文交换同属于存储转发式交换。两者之间的差别在于参与交换的数据单元长度不同。在分组交换网络中，计算机之间要交换的数据不是作为一个整体进行传输，而是划分为大小相同的许多数据分组来进行传输，这些数据分组称为“包”（Packet）。每个分组除含有一定长度需要传输的数据外，还包括一些控制信息，其中包括分组将被发送的目的地址。一个分组的最大长度通常被限制在1000~2000bit。这些数据分组可以通过不同的路由器先后到达同一目的地址，数据分组到达目的地后进行合并还原，以确保收到的数据在整体上与发送的数据完全一致。这种通信方式类似于“单页邮局”的模式。假设单页邮局规定每封信只能用一页纸写长信的人就必须给每页信纸编号，放在不同的信封中；收信人在收到信件后，必须按信纸的顺序整理合并，才能读到完整的信件。扩展阅读什么是时延时延是指一个报文或分组从网络的一端传送到另一个端所需要的时间，它包括了发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。通常情况下，发送时延与传播时延是我们主要考虑的。对于报文长度较大的情况，发送时延是主要矛盾；报文长度较小的情况，传播时延是主要矛盾。十三、议一议1、为什么要将数据分成小的分组进行传输？（1）提高传输速度：小的分组可以更快地通过网络，每个分组可以通过不同的路径，更快到达目的地。（2）减少传输错误：如果数据分成小的分组，出现错误时只需重新传输出错的分组，而不是整个数据，减少了重新传输的时间和资源。（3）避免网络拥堵：小的分组占用网络资源较少，传输更灵活，可以避免某条路径过于拥堵。（4）提高网络利用率：小分组更容易在网络中找到空闲的路径，提高了整体网络的利用率。十四、做一做1、请同学们比较报文交换和分组交换的示意图，在下面分析二者的不同之处。（1）传输方式：报文交换：整个报文作为一个整体传输。分组交换：数据分成多个小分组传输。（2）时延：报文交换：时延较大，每个节点需完整接收报文。分组交换：时延较小，分组可以并行传输。（3）网络利用率：报文交换：占用整个线路，利用率低。分组交换：分组独立传输，利用率高。十五、想一想存储转发交换3、分组交换的方式在分组交换中，根据网络中传输控制协议和传输路径的不同，可分为两种方式：数据报（Datagram）分组交换和虚电路（Virtual Circuit）分组交换。4、数据报分组交换的方式在数据报方式中，每个报文分组又称为数据报。每个数据报在传输的过程中都要选择路径，各个数据报可以按照不同的路径到达目的地。在发送方每个数据报的分组顺序与每个数据报到达目的地的顺序是不同的。在接收方，再按分组的顺序将这些数据报组合成一个完整的报文。十六、议一议1、数据报分组交换和虚电路分组交换有什么不同？（1）路径选择：数据报分组交换，每个数据报可以选择不同的路径到达目的地。虚电路分组交换，所有数据分组都使用同一条预先建立的路径到达目的地。（2）顺序：数据报分组交换，数据报到达目的地的顺序可能与发送顺序不同。虚电路分组交换，数据分组按发送顺序到达目的地。（3）连接建立：数据报分组交换，无需建立连接，每个数据报独立传输。虚电路分组交换，需要先建立虚拟路径（连接），然后再传输数据。十七、想一想存储转发交换5、虚电路分组交换的方式虚电路方式试图将数据报方式与电路交换方式结合起来，发挥两种方式的优点，达到最佳的数据交换效果。数据报在分组发送之前，发送方和接收方之间不需要预先建立连接；在虚电路方式中，发送分组之前，首先必须在发送方和接收方建立一条通路。在这一点上，虚电路方式和电路交换方式相同。整个通信过程分为3个阶段：虚电路建立、数据传输、虚电路拆除。但与电路交换不同的是，虚电路建立阶段建立的通路不是一条专用的物理线路，而只是一条路径，在每个分组沿此路径转发的过程中经过每个节点时仍然需要存储，并且等待队列输出。通路建立后，每个分组都由此路径到达目的地。因此在虚电路交换中，各个分组是按照发送方的分组顺序依次到达目的地的，这一点又和数据报分组交换不同。十八、议一议1、在什么情况下使用虚电路分组交换更合适？（1）稳定的连接：当需要稳定的连接，并且需要确保数据按顺序到达时，例如视频通话或在线教学。（2）长时间传输：当数据传输时间较长，需要建立一个持久连接时，例如在线看电影或下载大文件。（3）有序传输：当数据需要按发送顺序到达时，例如实时在线游戏或直播。（4）避免频繁建立连接：当频繁建立和释放连接影响效率时，虚电路分组交换可以减小这种开销，例如持续传输的数据链路。十九、想一想扩展阅读分组交换的优势与报文交换相比，分组交换把要传输的数据分成了若干分组，而每一个分组又包含有大量的传输控制信息，因此分组交换的通信方式会明显降低数据通信的效率。通信线路是公用的，每个分组都不会占用太长的通信线路时间，有利于合理分配通信线路，兼顾网络上各个主机的通信要求。数据传输难免会出错，若某些分组出现传输错误，只需重传该分组即可，而不需要重传整个数据，有利于迅速进行数据纠错。能够有效地改善报文传输时的时延现象，网络信道利用率较高。二十、议一议1、分组交换是如何改善报文传输时的时延现象的？（1）数据分组更小：数据被分成小的分组，比起整个报文更容易快速传输，减少等待时间。（2）分组并行传输：多个分组可以通过不同路径同时传输，而不是按顺序传递一个整体的报文，加快传输速度。（3）避免长时间占用线路：每个分组在一条线路上停留的时间很短，不会长时间占用一条线路，提高线路的使用效率。（4）快速纠错：如果某个分组出错，只需重传该分组，而不是整个报文，减少了重传的时间。二十一、知识拓展光交换光交换是一种利用光信号来进行数据传输的技术，适用于高速和大数据传输场景。1、光信号传输：光交换利用光信号来传输数据，速度非常快。2、适用场景：它适用于需要发送大量数据的场景，比如大数据中心。3、高效传输：光交换不需要将信号转换为电信号，因此效率更高。4、应用范围：它常用于高速互联网骨干网，保证网络的高效和稳定。总的来说，光交换是应对大量数据高速传输的关键技术，保证了现代网络的高效运作。二十二、议一议1、为什么光交换的速度比传统的电信号传输快？（1）光速更快：光在光纤中的传输速度比电信号在电缆中的传输速度快，因为光速接近于真空中的光速，非常迅速。（2）更少的延迟：光信号在传输过程中延迟更小，所以信息能更快到达目的地。（3）高带宽：光纤可以传输更多的信息，因为它的带宽很高，能够同时传输大量数据。（4）抗干扰能力强：光不会受到电磁干扰，所以信号传输更稳定，减少了出错和重传的时间。2、你觉得未来的互联网是否会更多地使用光交换技术？为什么？（1）速度更快：光交换传输速度快，满足越来越高的网速需求。（2）更大容量：光纤能同时传输大量数据，支持更多用户同时在线。（3）连接更稳定：光不受电磁干扰，提供稳定的网络连接。（4）满足未来技术需求：支持虚拟现实、人工智能等需要高速网络的技术。（5）节能环保：光交换能耗低，传输效率高，更加节能环保。 教师用白板上画出通信示意图，学生在图上标记出终端、传输和交换设备。学生分组讨论并简单绘制声音信息传递过程的流程图。学生在指导下绘制一条从源主机到宿主机的电路交换示意图，标注出各个节点和连接路径。通过模拟多用户通话，学生学会测量等待时间等活动，帮助学生了解高并发情况下的问题。学生分组利用纸杯电话（或绳子和纸杯）模拟电路交换的呼叫建立、信息传送和连接释放过程。学生通过模拟电话机的使用和释放过程，理解为什么需要在打完电话后释放线路。同学们相互组队，在现实中模拟电路交换的过程。利用纸条模拟数据传输过程，体验电路交换的迅速和可靠性。学生分组讨论电路交换的数据传输可靠且迅速的原因，并记录讨论结果。学生通过简易实验（如纸条传递），模拟存储转发交换的过程。学生分组讨论报文交换的优缺点，结合实例理解其适用性。学生利用纸条和不同容量的盒子模拟报文传输，体验内存不足时的数据丢失和传输延迟情况。学生利用纸片或其他物品，模拟数据分组的拆分、传输和重组过程。学生制作图示展示分组传输过程及其优点。学生分组比较报文交换和分组交换的示意图，讨论并记录二者的不同之处。使用纸片模拟数据报分组交换，将数据分成若干“报”，随机选择不同路径传递，并在接收方再组合成完整的报文。绘制数据报分组交换和虚电路分组交换的流程图，展示路径选择和顺序方面的差异。学生查找资料了解虚电路分组交换的特点和过程，并在小组内讨论分享。学生分组讨论虚电路分组交换相比于其他方式优缺点。学生分组讨论分组交换与报文交换的优缺点，并做课堂报告展示。学生分组讨论分组交换如何通过数据分组更小、分组并行传输、避免长时间占用线路以及快速纠错来改善时延现象，并列举实际例子。学生查找光交换技术在实际应用中的案例，如大数据中心和高速互联网骨干网等，并分析其应用效果。学生学会简单地绘制光交换和电信号传输的示意图，展示速度差异和传输特点。每组学生查找一个光交换技术已应用的实际案例，如高速互联网、数据中心等，并简要介绍应用情况。 培养学生对通信要素的认知。通过角色扮演和模拟演示，培养他们的逻辑思维、科学素养、信息处理和批判性思维能力培养学生的逻辑思维和空间想象能力。培养学生对资源合理利用、时间管理和应急处理的意识和能力。培养动手能力和团队协作精神。培养学生的资源管理意识、团队合作精神和批判性思维能力。培养他们的批判性思维和团队合作意识。培养学生对通信技术的理解力。增强学生对通信技术原理和实际应用的理解力。提升学生动手操作和模拟实验的能力。培养学生对不同通信方式进行分析和评估的能力。增强学生用简单材料动手实验并理解复杂原理的能力。提升学生的动手操作和对理论知识的实际理解能力。提高学生对技术原理的视觉表达能力。培养学生的逻辑分析和团队协作能力。增强学生对数据报方式传输过程的直观理解和动手实践能力。通过绘制流程图，培养学生的图示表达能力和细节对比能力。培养学生的逻辑分析能力和团队协作能力。通过优缺点比较，培养学生的批判性思维和比较分析能力。通过优缺点对比，培养学生的逻辑分析和比较评估能力。通过小组讨论，培养学生的逻辑分析能力和团队合作意识。通过案例分析，培养学生的信息搜集能力和实际应用意识。通过绘制和展示图示，提高学生的图示表达能力和口头表达能力。通过实际例子的调查，增强学生的信息搜集能力和实际应用理解。
课堂小结 数据交换技术1、了解数据交换的技术2、认识电路交换的特点3、掌握数据交换的方法4、理解释放线路重要性 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 讨论什么是数据交换技术？为什么数据需要分成小分组进行传输？ 布置作业 拓展学生的学习能力
板书 观看板书 强调教学重点内容
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑