计算机网络通信过程中数据传输方式和交换方式

计算机网络通信过程中，数据在信道上是以何种方式进行传输的呢？下面有几种传输方式：

• 若按数据传输的方向可分为：单工、半双工和全双工数据传输；
• 若按数据传输的顺序可分为：并行传输和串行传输；
• 若按数据传输的同步方式可分为：同步传输和异步传输。

1.单工通信

在单工信道上，信息只能在一个方向传送，发送方不能接收，接收方也不能发送。信道的全部带宽都用于由发送方到接收方的数据传送。无线电广播和电视广播都是单工通信的例子。

2.半双工通信

这种方式通信双方都有发送和接收能力，在半双工信道上，通信的双方可交替发送和接收信息，但不能同时发送和接收。在一段时间内，信道的全部带宽用于在一个方向上传送信息，比如无线对讲机通信方式。

3.全双工通信

这是一种可同时进行双向信息传送的通信方式，全双工通信不仅要求通信双方都有发送和接收能力，而且要求信道能提供双向传输的双倍带宽。例如电话通信方式。

1.串行传输

串行传输是数据流以串行方式在一条信道上传输。该方法易于实现。缺点是要解决收、发双方码组或字符的同步，需要外加同步措施。

2.并行传输

并行传输是将数据以成组的方式在两条以上的并行信道上同时传输。例如采用 8 单位代码字符可以用 8 条信道并行传输，一条信道一次传送一个字符。因此不需额外的措施就天然地实现了收发双方的字符同步。缺点是传输信道多，设备复杂，成本较高，故较少采用。

在计算机网络通信过程中，发送方和接收方必须在时间上保持同步才能准确地传送信息。同步是要接收方按照发送方发送的每个位的起止时刻和速率来接收数据，否则会产生误差。通常可以采用同步或异步的传输方式对位进行同步处理。

1. 异步传输

异步传输把各个字符分开传输，字符之间插入同步信息。在发送每一个字符代码（5～8 bit）的前面均加上一个 “起” 信号（起始位“0”），后面均加一个 “止” 信号（终止位“1”）。字符可以连续发送，也可以单独发送；不发送字符时，连续发送“止”信号。异步传输中每一个字符的起始时刻可以是任意的（这也是异步传输的含意所在），也就是说发送方可以在任何时刻发送这些字符，那么接收端如何区分一个个的字符呢？实际上接收端是根据字符之间的止信号到起信号的跳变（“1”→“0”）来检测识别一个新字符的“起”信号，从而正确地区分出一个个字符。因此，这样的字符同步方法又称起止式同步。

2.同步传输

同步传输的比特分组要大得多。它不是独立地发送每个字符，而是把它们组合起来一起发送，我们将这些组合称为数据帧。数据帧的第一部分包含一组同步字符SYNC，它是一个独特的比特组合，发送方在发送数据之前先发送一串同步字符SYNC，接收方只要检测到连续两个以上SYNC字符就确认已进入同步状态，准备接收信息。随后的传送过程中双方以同一频率工作，直到传送完指示数据结束的控制字符。

一个通信网络由许多交换节点互连而成。信息在这样的网络中传输就像火车在铁路网络中运行一样，要经过一系列交换节点（车站），从一条线路交换到另一条线路，最后才能到达目的地。交换节点信息的方式可分为电路交换、报文交换和分组交换。

1. 电路交换

用户之间要传输数据时，交换中心在用户之间建立一条暂时的数据电路。电路接通后，用户双方便可传输数据，并一直占用到传输完毕拆除电路为止。最典型的电路交换网络：电话网络。其实大家记住电路交换的这个特点就好了：独占连接。用户始终占用端到端的固定传输带宽。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。

2. 报文交换

报文交换不同于电路交换，它无需在两个站点之间建立一条专用通路，其数据传输的单位是报文。报文是网络中交换与传输的数据单元，报文包含了将要发送的完整数据信息，其长短很不一致，长度不限且可变，即站点一次性要发送的数据块。报文含有目标节点的地址，完整的报文在网络中一站一站地向前传送，每一个节点接收整个报文，检查目标节点地址根据网络情况在适当地时候到下一个节点，经过多次的存储——，最后到达目标节点。因而这样的网络叫存储——网络。

3.分组交换

首先我们来了解下分组的概念。所谓分组，就是将一个大的数据包（报文）分成一个个更小的数据包，这些一个个更小的数据包就称为分组。那么在网络中什么时候会使用分组交换呢？当一个网络层的 IP 数据报道从一个主机传输到另一个主机时，它可能通过不同的物理网络。每个物理网络上都有各自的最大帧的大小（即最大传输单元 MTU），若传输的 IP 数据包超过 MTU，此时就会对整个 IP 数据包进行分组，并在每个分组的首部写入发送端和接收端的地址进行传送。分组交换同样采用存储，但是由于将大的报文分割成了若干小分组，所以分组交换的速度比报文交换快得多。