Es gibt drei Haupttypen von Datenaustauschtechnologien

Es gibt drei Haupttypen der Datenvermittlungstechnologie: Leitungsvermittlung, Nachrichtenvermittlung und Paketvermittlung. Der Vorteil der Leitungsvermittlungstechnik besteht darin, dass die Datenübertragung zuverlässig und schnell erfolgt, die Daten nicht verloren gehen und die ursprüngliche Reihenfolge erhalten bleibt. Das Nachrichtenvermittlungsverfahren eignet sich für Nicht-Echtzeit-Kommunikationsdienste wie Telegramme. Durch Paketvermittlung kann das Verzögerungsphänomen während der Nachrichtenübertragung effektiv verbessert werden, und die Auslastung des Netzwerkkanals ist hoch.

Die Betriebsumgebung dieses Tutorials: Windows 7-System, Dell G3-Computer.

Es gibt drei Haupttypen der Datenvermittlungstechnologie: Leitungsvermittlung, Nachrichtenvermittlung und Paketvermittlung.

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Ein Kommunikationssubnetz ist ein Netzwerk, das durch mehrere Netzwerkknoten und Links gemäß einer bestimmten Topologie miteinander verbunden ist. Diese Vermittlungsknoten in der Mitte werden manchmal Vermittlungsgeräte genannt. Diese Vermittlungsgeräte verarbeiten die durch sie fließenden Daten nicht, sondern übertragen die Daten einfach von einem Vermittlungsgerät zum anderen, bis sie das Ziel erreichen. Ein Subnetz ist ein Pfad, der einen vollständigen Übertragungspfad für alle in das Subnetz eingehenden Daten bereitstellt. Die Technologie, die diesen Datenpfad implementiert, wird als „Datenvermittlungstechnologie“ bezeichnet.

Im Allgemeinen können Datenvermittlungsmethoden entsprechend den verschiedenen Weiterleitungsmethoden, die von Netzwerkknoten im Kommunikationssubnetz für in das Subnetz eingehende Daten implementiert werden, in zwei Kategorien unterteilt werden: Leitungsvermittlung und Store-and-Forward-Vermittlung. Zu den häufig verwendeten Vermittlungstechnologien gehören Leitungsvermittlung, Nachrichtenvermittlung und Paketvermittlung.

Circuit Switching

Circuit Switching (Circuit Switching) Der Arbeitsablauf der Circuit Switching-Methode ist der Telefonvermittlungsmethode sehr ähnlich. Bevor zwei Computer Daten über das Kommunikationssubnetz austauschen, müssen sie zunächst einen tatsächlichen dedizierten physischen Pfad über die Leitungsverbindung zwischen den Vermittlungsgeräten im Kommunikationssubnetz einrichten.

Das Switching-Netzwerk, das diese Methode verwendet, kann einen temporären dedizierten physischen Pfad für alle eingehenden Daten bereitstellen. Es besteht aus jedem Knoten auf dem Pfad, der die Kanalübertragung räumlich oder zeitlich abschließt. Er ist der Quellhost (Ausgangsende) und der Host-Computer . Zwischen den Empfängern wird eine direkte, exklusive physikalische Verbindung hergestellt. Daher stellt das Switching-Netzwerk während der Pfadverbindung unabhängig von der Länge der Leitung die Datenkommunikation über eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung für ein Hostpaar bereit, dh die Geräte an beiden Enden der Verbindung stellen eine exklusive Nutzung her dieser Leitung zur Datenübertragung, bis die Verbindung freigegeben wird. Das Vermittlungsverfahren des öffentlichen Telefonnetzes nutzt die Leitungsvermittlung. Sobald das Gespräch aufgebaut ist, können die beiden Teilnehmer die Leitung exklusiv belegen, bis das Gespräch beendet wird und die Verbindung freigegeben wird.

Der Vorteil der Leitungsvermittlungstechnologie besteht darin, dass die Datenübertragung zuverlässig und schnell ist, die Daten nicht verloren gehen und die ursprüngliche Reihenfolge beibehalten wird. Der Nachteil besteht darin, dass die Kanalauslastung selbst während der intermittierenden Datenübertragungsperiode zwischen zwei Geräten gering ist Sites erlaubt die Rennstrecke keine andere Site-Nutzung. Die Leitungsvermittlung eignet sich für die kontinuierliche Übertragung großer Datenmengen in Echtzeit.

Das wichtigste Merkmal der Leitungsvermittlung ist die Einrichtung eines dedizierten Datenpfads zwischen einem Hostpaar. Der Kommunikationsprozess umfasst drei Prozesse: Leitungsaufbau, Datenübertragung und Leitungsfreigabe. Beim Aufbau eines Pfades ist eine gewisse Anrufaufbauzeit erforderlich. Sobald der Pfad eingerichtet ist, gibt es an jedem Knoten nahezu keine Verzögerung, sodass er für Echtzeit- oder interaktive Konversationskommunikation wie digitale Sprache, Fax und andere Kommunikationsdienste geeignet ist. Da die Leitung jedoch bei der Einrichtung des Pfades reserviert ist, können andere Benutzer sie nicht nutzen, selbst wenn sie inaktiv ist, sodass die Leitungsauslastung nicht hoch ist. Da jeder Knoten (Vermittlungsgerät) im Kommunikationssubnetz keine Daten speichern oder Dateninhalte ändern kann und nicht über Fehlerkontrollfunktionen verfügt, ist das gesamte System nicht in der Lage, Daten zu speichern und Datenfehler, die während der Übertragung auftreten, nicht zu erkennen und zu korrigieren Der Systemwirkungsgrad ist gering. Basierend auf der Leitungsvermittlungsmethode wurde die Store-and-Forward-Vermittlungsmethode vorgeschlagen.

Nachrichtenvermittlung

Nachrichtenvermittlung bedeutet, dass jeder Knoten (Vermittlungsgerät) des Netzwerks zunächst die gesamte Nachricht (Nachricht) vollständig empfängt und speichert und dann den entsprechenden Link auswählt, um sie an den nächsten Knoten weiterzuleiten. Jeder Knoten speichert und leitet die Nachricht weiter und erreicht schließlich das Ziel.

Bei der Nachrichtenvermittlung muss das Zwischengerät über genügend Speicher verfügen, um die gesamte empfangene Nachricht vollständig zu speichern, und dann den nächsten Vermittlungsknoten zum Weiterleiten der Nachricht basierend auf den Header-Steuerinformationen der Nachricht finden. Wenn im Moment kein freier Link vorhanden ist, muss die Nachricht zwischengespeichert werden und auf den Versand warten. Daher ist die von einem Knoten verursachte Verzögerung einer Nachricht oft ungewiss.

Nachrichtendaten werden im Vermittlungsnetzwerk vollständig per Relay übertragen. Die kommunizierenden Parteien kennen im Voraus nicht den Übertragungsweg, den die Nachricht durchlaufen wird, aber jede Nachricht durchläuft einen logisch existierenden Pfad. Da es im Relay-Modus arbeitet, belegt eine Nachricht jeweils nur die Ressourcen einer Verbindung und muss nicht alle Linkressourcen auf dem Pfad belegen, was die gemeinsame Nutzung von Netzwerkressourcen verbessert. Obwohl die Nachrichtenvermittlungsmethode nicht den Prozess des Herstellens und Freigebens einer Leitung erfordert, dauert das Speichern und Weiterleiten von Nachrichtendaten durch jeden Knoten relativ lange. Das Nachrichtenaustauschverfahren ist für Nicht-Echtzeit-Kommunikationsdienste wie Telegramme geeignet; es ist nicht für die Übertragung von Echtzeit- oder interaktiven Diensten wie Sprache, Fax usw. geeignet. Da der Nachrichtenaustausch außerdem die gesamte Nachricht als Speicher- und Weiterleitungseinheit verwendet, muss die gesamte Nachricht erneut übertragen werden, wenn bei der Nachrichtenübertragung ein Fehler auftritt und eine erneute Übertragung erforderlich ist.

Paketvermittlung

Paketvermittlung wird auch Paketvermittlung (Packet Switching) genannt, bei der es sich um eine Store-and-Forward-Vermittlung zusammen mit Nachrichtenvermittlung handelt. Der Unterschied zwischen beiden besteht darin, dass die Länge der am Austausch beteiligten Dateneinheiten unterschiedlich ist. In einem paketvermittelten Netzwerk werden die zwischen Computern auszutauschenden Daten nicht als Ganzes übertragen, sondern zur Übertragung in viele Datenpakete gleicher Größe aufgeteilt. Zusätzlich zu einer bestimmten Länge der zu übertragenden Daten enthält jedes Paket auch einige Steuerinformationen, einschließlich der Zieladresse, an die das Paket gesendet wird. Die maximale Länge eines Pakets ist normalerweise auf 1.000 bis 2.000 Bit begrenzt. Diese Datenpakete können über verschiedene Router an derselben Zieladresse ankommen. Nachdem die Datenpakete am Ziel angekommen sind, werden sie zusammengeführt und wiederhergestellt, um sicherzustellen, dass die empfangenen Daten vollständig mit den gesendeten Daten übereinstimmen.

Diese Kommunikationsmethode ähnelt dem „Single Page Post Office“-Modell. Unter der Annahme, dass das Einseitenpostamt vorschreibt, dass jeder Brief nur eine Seite umfassen darf, muss die Person, die einen langen Brief schreibt, jede Seite des Briefpapiers nummerieren und sie nach Erhalt des Briefes in einen anderen Umschlag stecken, der Empfänger muss ihn sortieren und zusammenführen in der Reihenfolge des Briefpapiers, um den vollständigen Brief zu lesen.

Bei der Paketvermittlung kann sie entsprechend den verschiedenen Übertragungssteuerungsprotokollen und Übertragungspfaden im Netzwerk in zwei Methoden unterteilt werden: Datagramm-Paketvermittlung (Datagram) und virtuelle Schaltung (Virtual Circuit)-Paketvermittlung.

(1) Datagramm-Paketvermittlung. Im Datagrammmodus wird jede Nachrichtengruppierung auch als Datagramm bezeichnet. Jedes Datagramm muss während der Übertragung einen Pfad wählen, und jedes Datagramm kann sein Ziel auf unterschiedlichen Pfaden erreichen. Auf der Senderseite unterscheidet sich die Reihenfolge, in der jedes Datagramm gruppiert wird, von der Reihenfolge, in der jedes Datagramm am Ziel ankommt. Beim Empfänger werden diese Datagramme in der Reihenfolge der Gruppen zu einer vollständigen Nachricht zusammengefasst.

(2) Paketvermittlung über virtuelle Verbindungen. Bei der Virtual-Circuit-Methode wird versucht, die Datagramm-Methode mit der Circuit-Switching-Methode zu kombinieren und dabei die beiden Methoden zu nutzen, um den besten Datenaustauscheffekt zu erzielen. Bevor ein Datagramm in einem Paket gesendet wird, muss im Virtual-Circuit-Modus vorab keine Verbindung zwischen Sender und Empfänger hergestellt werden. Vor dem Senden des Pakets muss zunächst ein Pfad zwischen Sender und Empfänger hergestellt werden. An diesem Punkt ist der Virtual-Circuit-Ansatz derselbe wie der Circuit-Switching-Ansatz. Der gesamte Kommunikationsprozess ist in drei Phasen unterteilt: Aufbau einer virtuellen Verbindung, Datenübertragung und Abbau der virtuellen Verbindung. Im Gegensatz zur Leitungsvermittlung handelt es sich bei dem während der Einrichtung der virtuellen Verbindung eingerichteten Pfad jedoch nicht um eine dedizierte physische Leitung, sondern nur um einen Pfad. Bei der Weiterleitung jedes Pakets entlang dieses Pfads muss es beim Durchlaufen noch gespeichert und abgewartet werden jeder Knoten. Nachdem der Pfad eingerichtet ist, erreicht jedes Paket über diesen Pfad sein Ziel. Daher kommt beim Virtual Circuit Switching jedes Paket der Reihe nach am Ziel an, entsprechend der Paketreihenfolge des Absenders, was sich von der Datagramm-Paketvermittlung unterscheidet.

Im Vergleich zur Nachrichtenvermittlung unterteilt die Paketvermittlung die gesamten zu übertragenden Daten in mehrere Gruppen, und jede Gruppe enthält eine große Menge an Übertragungssteuerungsinformationen. Daher verringert die Paketvermittlungskommunikationsmethode die Effizienz der Datenkommunikation erheblich. Paketvermittlung hat jedoch die folgenden drei Vorteile.

① Die Kommunikationsleitung ist öffentlich und jede Gruppe nimmt nicht zu viel Kommunikationszeit in Anspruch, was einer angemessenen Verteilung der Kommunikationsleitungen und der Berücksichtigung der Kommunikationsanforderungen jedes Hosts im Netzwerk förderlich ist.

② Fehler bei der Datenübertragung sind unvermeidlich. Wenn in einigen Paketen Übertragungsfehler auftreten, müssen Sie nur das Paket erneut übertragen, anstatt die gesamten Daten erneut zu übertragen, was einer schnellen Datenfehlerkorrektur förderlich ist.

③ Es kann das Verzögerungsphänomen während der Nachrichtenübertragung effektiv verbessern und die Auslastung des Netzwerkkanals ist hoch.

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