データ交換テクノロジには、回線交換、メッセージ交換、パケット交換の 3 つの主なタイプがあります。回線交換技術の利点は、データ送信が信頼性が高く高速であること、データが失われることがなく、元のシーケンスが維持されること、メッセージ交換方式が電報などの非リアルタイム通信サービスに適していることです。パケット交換はメッセージ送信時の遅延現象を効果的に改善でき、ネットワーク チャネルの利用率が高くなります。
このチュートリアルの動作環境: Windows 7 システム、Dell G3 コンピューター。
データ交換テクノロジには、回線交換、メッセージ交換、パケット交換の 3 つの主なタイプがあります。
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通信サブネットは、特定のトポロジに従って複数のネットワーク ノードとリンクによって相互接続されたネットワークです。これらの中間のスイッチング ノードは、スイッチング デバイスと呼ばれることもありますが、これらのスイッチング デバイスは、そこを流れるデータを処理せず、宛先に到達するまで 1 つのスイッチング デバイスから別のスイッチング デバイスにデータを送信するだけです。サブネットとは、サブネットに入るすべてのデータを完全に伝送する経路のことで、このデータ経路を実現する技術を「データスイッチング技術」と呼びます。
一般に、サブネットに入るデータに対して通信サブネット内のネットワーク ノードによって実装されるさまざまな転送方法に応じて、データ スイッチング方法は回線交換とストア アンド フォワード スイッチングの 2 つのカテゴリに分類できます。一般的に使用されるスイッチング技術には、回線交換、メッセージ交換、パケット交換などがあります。
回線交換
#回線交換 (回線交換) 方法は、電話交換方法の作業プロセスと非常によく似ています。 2 台のコンピュータが通信サブネットを通じてデータを交換する前に、まず通信サブネット内のスイッチング デバイス間の回線接続を通じて実際の専用物理パスを確立する必要があります。 この方式を使用するスイッチング ネットワークは、あらゆる受信データに対して一時的な専用の物理パスを提供できます。空間的または時間的にチャネル転送を完了するパス上の各ノードで構成されます。ソース ホスト (出力端) です。 . ) とホスト (受信側) の間で直接の排他的な物理回線を確立します。したがって、パス接続中は、回線の長さに関係なく、スイッチング ネットワークは 1 対のホストにポイントツーポイント リンクでデータ通信を提供します。つまり、接続の両端のデバイスが排他的使用を確立します。接続が解放されるまで、この回線はデータ送信のために使用されます。公衆電話網の交換方式は回線交換方式を採用しており、一度通話が確立すると、通話が終了して接続が解放されるまでは双方が回線を独占的に占有し、この間は他の利用者がその回線を使用することができます。 回線交換技術の利点は、データ伝送が信頼性が高く高速であること、データが失われることがなく、元のシーケンスが維持されることですが、欠点は、断続的な通信期間中であってもチャネル使用率が低いことです。 2 つのサイト間のデータ伝送、回線、また他のサイトによる使用も許可されません。回線交換は、リアルタイムで大量の連続データ送信に適しています。 回線交換の最も重要な機能は、ホストのペア間に専用のデータ パスを確立することです。通信処理には回線確立、データ送信、回線解放の３つの処理が含まれます。パスを確立する際には、一定のコール セットアップ時間が必要です。経路が確立されると、各ノードでの遅延がほとんどないため、デジタル音声、FAX などの通信サービスなど、リアルタイムまたは双方向の会話通信に適しています。ただし、パス確立時は回線が専用となるため、空いていても他のユーザーが使用することができず、回線使用率は高くありません。通信サブネット内の各ノード (スイッチング デバイス) はデータを保存したり、データの内容を変更したりすることができず、エラー制御機能もないため、システム全体ではデータを保存する機能がなく、送信中に発生するデータ エラーを検出して修正することができません。プロセスが多く、システム効率が低くなります。回線交換方式に基づいて、ストアアンドフォワード交換方式が提案されました。メッセージ スイッチング
メッセージ スイッチング (メッセージ スイッチング) とは、ネットワークの各ノード (スイッチング デバイス) が最初にメッセージ全体 (メッセージ) を完全に受信し、保存することを意味します。次に、次のノードに転送する適切なリンクを選択します。各ノードはメッセージを保存および転送し、最終的に宛先に到達します。 メッセージ交換では、中間デバイスは、受信したメッセージ全体を完全に保存し、メッセージのヘッダー制御情報に基づいてメッセージを転送する次のステップを見つけるのに十分なメモリを備えている必要があります。現時点でアイドル状態のリンクがない場合、メッセージは一時的に保存され、送信されるまで待つ必要があります。したがって、ノードによってメッセージに対して引き起こされる遅延は、多くの場合不確実です。メッセージ データは、交換ネットワーク内ですべて中継方式で送信されます。通信当事者は、メッセージが通過する伝送経路を事前に知りませんが、各メッセージは論理的に存在する経路を通過します。リレー モードで動作するため、メッセージは常に 1 つのリンクのリソースのみを占有し、パス上のすべてのリンク リソースを占有する必要がなく、ネットワーク リソースの共有が向上します。メッセージ交換方式は回線の確立や回線の解放といった処理を必要としないが、各ノードでのメッセージデータの蓄積や転送に比較的長い時間がかかる。メッセージ交換方法は、電報などの非リアルタイム通信サービスに適していますが、音声、FAX などのリアルタイムまたは対話型サービスの送信には適していません。また、メッセージ交換ではメッセージ全体を保存・転送単位として使用するため、メッセージ送信時にエラーが発生して再送が必要な場合には、メッセージ全体を再送する必要がある。
パケットスイッチング
パケットスイッチングは、パケットスイッチング(Packet Switching)とも呼ばれ、メッセージスイッチングと合わせてストアアンドフォワードスイッチングです。 2 つの違いは、交換に含まれるデータユニットの長さが異なることです。パケット交換網では、コンピュータ間でやり取りされるデータを一括して送信するのではなく、同じサイズの多数のデータパケットに分割して送信します（このデータパケットを「パケット」と呼びます）。各パケットには、送信する必要がある一定の長さのデータに加えて、パケットの送信先アドレスなどの制御情報も含まれています。パケットの最大長は通常、1 000 ～ 2 000 ビットに制限されます。これらのデータ パケットは、異なるルータを経由して同じ宛先アドレスに到着する可能性があり、データ パケットが宛先に到着すると、受信データが送信データと完全に一致するようにマージおよび復元されます。
この通信方法は、「シングル ページ ポスト オフィス」モデルに似ています。単ページ郵便局が各手紙に使用できるのは 1 ページのみであると規定していると仮定すると、長い手紙を書く人は便箋の各ページに番号を付け、別の封筒に入れなければならず、手紙を受け取った後、受信者は仕分けして結合しなければなりません。便箋の順序で、手紙全体を読んでください。
パケット交換では、ネットワーク内の伝送制御プロトコルと伝送経路の違いに応じて、データグラム (Datagram) パケット交換と仮想回線 (Virtual Circuit) パケット交換の 2 つの方式に分けることができます。
(1) データグラム パケット スイッチング。データグラム モードでは、各メッセージ グループはデータグラムとも呼ばれます。各データグラムは送信中にパスを選択する必要があり、各データグラムは異なるパスに従って宛先に到達できます。送信側では、各データグラムがグループ化される順序は、各データグラムが宛先に到着する順序とは異なります。受信側では、これらのデータグラムがグループの順序で完全なメッセージに結合されます。
(2) 仮想回線パケット交換。仮想回線方式は、データグラム方式と回線交換方式を組み合わせて、2 つの方式を利用して最高のデータ交換効果を実現しようとします。データグラムをパケットとして送信する前に、送信側と受信側の間で事前に接続を確立する必要はありませんが、仮想回線モードでは、パケットを送信する前に、まず送信側と受信側の間でパスを確立する必要があります。この時点では、仮想回線アプローチは回線交換アプローチと同じです。通信プロセス全体は、仮想回線の確立、データ送信、仮想回線の解除の 3 つの段階に分かれています。ただし、回線交換とは異なり、仮想回線確立フェーズで確立されるパスは専用の物理回線ではなく、単なるパスであり、このパスに沿って各パケットを転送するプロセスでは、パケットが通過するときに格納して待機する必要があります。各ノードのキュー出力。パスが確立されると、各パケットはこのパスを通って宛先に到着します。したがって、仮想回線交換では、データグラム パケット交換とは異なり、各パケットは送信者のパケット順序に従って順番に宛先に到着します。
パケット交換は、メッセージ交換と比較して、送信するデータ全体をいくつかのグループに分割し、各グループに大量の送信制御情報が含まれるため、グループ交換の通信方式によりデータ通信量が大幅に削減されます。効率。ただし、パケット交換には次の 3 つの利点があります。
① 通信回線は公共であり、各グループが通信回線時間をあまり長く占有しないため、通信回線の合理的な分散に役立ち、ネットワーク上の各ホストの通信要件が考慮されます。 。
② データ伝送には必ずエラーが発生しますが、一部のパケットに伝送エラーがあった場合でも、データ全体を再送するのではなく、パケットのみを再送すればよいため、データのエラー訂正が迅速に行えます。
③ メッセージ送信時の遅延現象を効果的に改善でき、ネットワークチャネルの利用率が高くなります。
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