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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，人們除了打電話直接溝通，通過計算機和終端實現(xiàn)計算機與計算機之間的通信，在傳輸線路質(zhì)量不高、網(wǎng)絡技術(shù)手段還較單一的情況下，應運而生的一種交換技術(shù)。
分組交換也稱包交換，它是將用戶傳送的數(shù)據(jù)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(fā)往何地址，然后由交換機根據(jù)每個分組的地址標志，將他們轉(zhuǎn)發(fā)至目的地，這一過程稱為分組交換。進行分組交換的通信網(wǎng)稱為分組交換網(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(shù)據(jù)交換經(jīng)歷了電路交換、報文交換、分組交換和綜合業(yè)務數(shù)字交換的發(fā)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(fā)起呼叫，獨占一條物理線路。當交換機完成接續(xù)，對方收到發(fā)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(xù)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(jīng)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(fā)向接收交換機或終端，它以“存儲——轉(zhuǎn)發(fā)”方式在網(wǎng)內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。報文交換的優(yōu)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(xiàn)不同速率、不同規(guī)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(zhuǎn)發(fā)，網(wǎng)絡傳輸時延大，且占用大量的交換機內(nèi)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?shù)膱笪妮^短、實時性要求較低的網(wǎng)絡用戶之間的通信，如公用電報網(wǎng)。
分組交換
分組交換實質(zhì)上是在“存儲——轉(zhuǎn)發(fā)”基礎上發(fā)展起來的。它兼有電路交換和報文交換的優(yōu)點。分組交換在線路上采用動態(tài)復用技術(shù)傳送按一定長度分割為許多小段的數(shù)據(jù)——分組。每個分組標識后，在一條物理線路上采用動態(tài)復用的技術(shù)，同時傳送多個數(shù)據(jù)分組。把來自用戶發(fā)端的數(shù)據(jù)暫存在交換機的存儲器內(nèi)，接著在網(wǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)。到達接收端，再去掉分組頭將各數(shù)據(jù)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(yè)務數(shù)字網(wǎng)是集語音、數(shù)據(jù)、圖文傳真、可視電話等各種業(yè)務為一體的網(wǎng)絡，適用于不同的帶寬要求和多樣的業(yè)務要求。異步傳輸模式ATM (Asynchronous Transfer Mode)就是用于寬帶綜合業(yè)務數(shù)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(wǎng)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(shù)據(jù)交換業(yè)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(shù)據(jù)的暫存交換，經(jīng)交換機處理后，很容易地實現(xiàn)不同速率、不同規(guī)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(xiàn)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(wǎng)以X.25協(xié)議向用戶提供標準接口，數(shù)據(jù)以分組為單位在網(wǎng)絡內(nèi)存儲轉(zhuǎn)發(fā)，使不同速率終端，不同協(xié)議的設備經(jīng)網(wǎng)絡提供的協(xié)議變換功能后實現(xiàn)互相通信。
信息傳輸可靠性高：在網(wǎng)絡中每個分組進行傳輸時，在節(jié)點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(nèi)發(fā)生故障時，網(wǎng)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(fā)送到不同用戶。
計費與傳輸距離無關(guān)：網(wǎng)絡計費按時長、信息量計費，與傳輸距離無關(guān)，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(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
分組交換網(wǎng)一般由分組交換機、網(wǎng)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(wǎng)絡的基本業(yè)務：交換虛電路和永久虛電路，及其他補充業(yè)務，如閉和用戶群，網(wǎng)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(guī)程，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，維護運行，故障診斷，計費與一些網(wǎng)絡的統(tǒng)計等。
網(wǎng)絡管理中心(NMC)
網(wǎng)絡配置管理與用戶管理，日常運行數(shù)據(jù)的收集與統(tǒng)計。
路由選擇管理，網(wǎng)路監(jiān)測，故障告警與網(wǎng)路狀態(tài)顯示。
根據(jù)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(guī)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(wǎng)。在接受端再還原分組信息為字符，發(fā)送給用戶終端。隨著分組技術(shù)的發(fā)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(xié)議接口，能直接接入分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信終端設備。它可通過一條物理線路與網(wǎng)絡連接，并可建立多條虛電路，同時與網(wǎng)上的多個用戶進行對話。對于那些執(zhí)行非X.25協(xié)議的終端和無規(guī)程的終端稱為非分組終端，非分組終端需經(jīng)過分組裝拆設備，才能連到交換機端口。通過分組交換網(wǎng)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(gòu)成分組數(shù)據(jù)交換網(wǎng)的主要組成部分之一。目前，中繼傳輸線路有PCM數(shù)字信道，數(shù)字數(shù)據(jù)傳輸，也有利用ATM連接及其衛(wèi)星通道。用戶線路一般有數(shù)字數(shù)據(jù)電路或市話模擬線。
中國公用分組交換網(wǎng)(CHINAPAC)網(wǎng)絡現(xiàn)狀
1993 年建立的中國公用分組交換網(wǎng)是向全社會開放的網(wǎng)絡，能提供多種業(yè)務的全國分組交換網(wǎng)。 CHINAPAC 分為骨干網(wǎng)和省內(nèi)網(wǎng)兩極構(gòu)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、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(qū)。匯接中心采用全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其它接點采用不完全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。網(wǎng)內(nèi)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(wǎng)路的可靠性。網(wǎng)內(nèi)中繼電路主要采用數(shù)字電路。最高速率達34Mbps。同時，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)絡規(guī)模，滿足各界客戶的需求，并且與公用數(shù)字交換網(wǎng)(PSTN)，中國公眾計算機互聯(lián)網(wǎng)(CHINANET)，中國功用數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)(CHINADDN)，幀中繼網(wǎng)(CHINAFRN)等網(wǎng)絡互連，以達到資源共享。優(yōu)勢互補。為廣大用戶提供高質(zhì)量的網(wǎng)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(qū)分組網(wǎng)相連，滿足大中型企業(yè)、外商投資企業(yè)、外商在內(nèi)地辦事處等國際用戶的需求。
用戶進網(wǎng)方式
電話撥號入網(wǎng)：用戶采用X.28規(guī)程或X.32規(guī)程，用一個調(diào)制解調(diào)器通過公用電話網(wǎng)(PSTN)連到分組交換網(wǎng)上。
專線入網(wǎng)：專線用戶可租用市話模擬線或數(shù)字數(shù)據(jù)專線，采用X.28或X.25規(guī)程。方便地進入CHINAPAC。
分組交換應用
分組交換提供的業(yè)務
CHINAPAC向用戶提供兩種基本業(yè)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(yè)務功能，主要有閉和用戶群、反向計費、網(wǎng)絡用戶識別、呼叫轉(zhuǎn)移、虛擬專用網(wǎng)、廣播服務、幀中繼等業(yè)務。
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(tǒng)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(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中傳輸?shù)目煽啃�。首先，各大商場�?nèi)部形成局域網(wǎng)，網(wǎng)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(yè)增殖網(wǎng)，它與金卡網(wǎng)絡結(jié)算中心通過數(shù)字專線連接。商業(yè)增殖網(wǎng)主要完成來自各大商場的數(shù)據(jù)線路匯接及對商場銷售情況的統(tǒng)計等。結(jié)算中心又同各大銀行的主機系統(tǒng)連接，實現(xiàn)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)來改善經(jīng)營管理手段，拓展市場，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(tǒng)計。個超市的營業(yè)網(wǎng)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(jié)算、統(tǒng)計等，來擴大超市的消費市場。
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，能同時多路通信的特點，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(gòu)，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(gòu)在本地形成局域網(wǎng)絡，通過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(tǒng)也通過分組交換網(wǎng)實行全程連網(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。
虛擬專用網(wǎng)
虛擬專用網(wǎng)(VPN)是大集團用戶利用公用網(wǎng)絡的傳輸條件，網(wǎng)絡端口等網(wǎng)絡資源組織一個虛擬專用網(wǎng)絡。并可以自己管理屬于專用網(wǎng)絡部分的端口進行狀態(tài)監(jiān)視、數(shù)據(jù)查詢，以及告警、計費、統(tǒng)計等網(wǎng)絡管理操作。VPN主要用于集團用戶，各專業(yè)行業(yè)等。
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