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分组交换网 杨志刚 本章主要内容 电路交换 报文交换 分组交换 分组交换网 因特网的发展历程 电路交换机的内部结构 电路交换工作过程 A和B之间如何通话？ A 和 B 之间建立电路连接 通话在 A 到 B 的连接上进行 通话结束，拆除连接 电路交换的特点 电路交换必定是面向连接的。 电路交换的三个阶段： 建立连接 通信（始终占据线路资源） 释放连接 电路交换传送计算机数据效率低 计算机数据具有突发性。 这导致通信线路的利用率很低。 总结电路交换中“交换”的含义 在这里，“交换”(switching)的含义是： 转接——把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。 从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。 2、报文交换 在 20 世纪 40 年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换(message switching)。 长途报文需要经过报文交换中心转发。在报文交换中心，一份份电报被接受下来，并被穿成纸带，操作员以每份报文为单位，撕下纸带，根据报文的目的地址，拿到相应的发报机转发出去。这是人工报文交换，后来也有自动报文交换。 报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已经很少有人使用了。 报文交换优点 ①报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送报文。 ②通信双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。 报文交换优点 ③由于采用存储转发的传输方式，使之具有下列优点：a.在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施，加之交换结点还具有路径选择，就可以做到某条传输路径发生故障时，重新选择另一条路径传输数据，提高了传输的可靠性；b.在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配，甚至收发双方可以不同时处于可用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间进行通信；c.提供多目标服务，即一个报文可以同时发送到多个目的地址，这在电路交换中是很难实现的；d.允许建立数据传输的优先级，使优先级高的报文优先转换。 报文交换的不足之处 ①由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程，从而引起转发时延（包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等），而且网络的通信量愈大，造成的时延就愈大，因此报文交换的实时性差，不适合传送实时或交互式业务的数据。 ②报文交换只适用于数字信号。 　　 报文交换的不足之处 ③由于报文长度没有限制，而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报文，当输出线路不空闲时，还可能要存储几个完整报文等待转发，要求网络中每个结点有较大的缓冲区。为了降低成本，减少结点的缓冲存储器的容量，有时要把等待转发的报文存在磁盘上，进一步增加了传送时延。 3 分组交换 是 20 世纪 60 年代美苏冷战时期的产物。 60 年代初，美国国防部领导的远景研究规划局ARPA (Advanced Research Project Agency) 提出要研制一种生存性(survivability)很强的网络。 传统的电路交换(circuit switching)的电信网有一个缺点：正在通信的电路中有一个交换机或有一条链路被炸毁，则整个通信电路就要中断。 如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。这将要延误一些时间。 新型网络的基本特点 网络用于计算机之间的数据传送，而不是为了打电话。 网络能够连接不同类型的计算机，不局限于单一类型的计算机。 所有的网络结点都同等重要，因而大大提高网络的生存性。 计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。 网络的结构应当尽可能地简单，同时还能够非常可靠地传送数据。 请注意名词“结点” “结点”的英文名词是 node。 虽然 node 有时也可译为“节点”，但这是指像天线上的驻波的节点，这种节点很像竹竿上的“节”。 在网络中的 node 的标准译名是“结点”而不是“节点”。 分组交换的原理（一） 在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。 分组交换的原理（二） 每一个数据段前面添加上首部构成分组。 分组交换的原理（三） 分组交换网以“分组”作为数据传输单元。 依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。 分组首部的重要性 每一个分组的首部都含有地址等控制信息。 分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。 用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。 分组的形成 分组交换的原理（四） 接收端收到分组后剥去首部还原成报文。 分组交换的原理（五） 最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。 这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。 分组