《第七讲分组交换原理.ppt

第4章 分组交换原理 基本概念、网络形式、网络体系结构、路由选择、流量和拥塞控制、设备结构 4.1 概述 回顾电路交换模式的特点 起源于语音通信需求，直接将表示语音的电信号传送和交换则利用实线传输和机械/电子模拟交换。 将语音信号波形数字编码（PCM）后用数字代表某瞬间的幅度，采用同步时分复用和数字电路交换。 语音数字，每字节代表一个幅度值，以时间顺序的比特流表示语音波形，接收端按顺序还原，不必对数据进行额外处理。 交换时，用户先进行拨号申请，由交换机分配传送通路，通信中始终占用该通路直至通信结束。 通信带宽固定，控制简单，瞬时响应好，但无通话信号传送时浪费资源，不对数据纠错会引入杂音干扰。 4.1 概述 分组交换模式的诞生 计算机技术诞生后，人类信息交互中的文件、数据等消息用数据表示和传送。 计算机数据消息对出错率要求很高，对时延和对数据抵达顺序要求不严，因此需将数据封装成有纠错能力的分组进行传送和交换。 数据被封装成分组后，对于占用的传送位置无要求，可采用统计复用，先来先传。 由于要求交换节点对数据进行纠错检验，必须等一个分组完全抵达交换节点后才能执行，所以分组交换采用“存储-检查-转发”的交换方式。 4.1 概述 分组交换的本质特征是数据以分组为单位，采用统计复用与存储转发工作模式。 统计复用，也称异步时分复用，指将用户数据划分数据单元，若干比特，用逻辑标号标识数据单元，构成分组，按照先来先服务复用传输信道。属于动态分配共享资源，可提高传输信道的带宽利用率。 存储转发，指分组数据抵达交换机先进行缓存，检查无错后再根据分组中携带的目的地址和资源状况选择路由，将分组经出口连路转发输出。 分组的形成 图4.1 统计复用示意 分组交换过程 分组交换与电路交换的对比 报文交换 报文交换，也属于分组型数据交换，区别是数据单元包含用户一次通信中的全部数据内容。 报文交换也采用存储转发模式，特点是分组长度较大，有较大传送时延。 图4.3 报文交换与分组交换的对比 4.2 分组交换网的主要形式 两种主要形式：面向连接和无连接 面向连接，通信前先要分配资源和进行通信参数协商，然后进行数据交换传送，通信结束后释放所占用资源。 无连接，随时可进行数据传送，网络总是处于准备好状态。 4.2.1 面向连接分组交换网 通信过程，类似电路交换网，连接发起者通过信令协议分组请求建立连接，交换机负责按照目的地址选择下一节点，直至目的节点建立虚通路。 源目的节点间虚通路建立后，通信双方沿已建立的逻辑虚通路互传数据分组。 通信结束时，发送释放连接的信令分组，双向资源置闲。 4.2.1 面向连接分组交换网 面向连接分组交换，目的节点地址只在虚连接建立过程中有效，用作交换机选路由和分配逻辑信道标记。 一条虚电路（源节点到目的节点）由多段通信链路组成，每段链路由一个逻辑信道标号标记，该标记只在两节点间的直连链路上有效。 传送分组数据时，源节点将分配的局部有效的逻辑信道标号装配在数据分组头部一起传送，历经的中间交换机根据标号查表确定转发路径和下一段链路的逻辑信道标号。 虚通路和逻辑信道的概念 逻辑信道，是两端点之间建立数据分组传送连接的标志，即对某个通信分配的标识，主要用途是在交换传送过程中能正确识别分组所属和正确转交。 虚电路，是源端到目的端所历经的各个逻辑信道的组合，一条虚电路可由多段逻辑信道组成。 所谓虚电路，就是对用户传送数据而言似乎存在着一条通路，但是虚电路没有物理上的对应，只是一种标记。 虚电路和逻辑信道的概念 一条虚电路具有呼叫建立、数据传输和呼叫释放过程，永久虚电路可预约并通过网络永久建立，也可以预约清除。 逻辑信道的几个状态： 准备好，没有呼叫，逻辑信道号未分配； 呼叫建立，正在建立过程中，逻辑信道已分； 数据传输，可以通过逻辑信道收发数据； 呼叫释放，正在断开连接，完成后返回准备好状态。 4.2.1 面向连接分组交换网 4.2.2 无连接分组交换网 不必事先建立通路，没有逻辑子信道概念。通信时源端直接将源和目的地址装配在分组中一起发送，交换节点根据目的地址查表确定出口链路。 网络以“无状态”方式工作，转发过程只依赖路由表、目的地址和出口链路的状态随机转发。 链路状态或网络拓扑变化，网络会自动调整路由，同一用户的数据分组会经历不同路径传送，不保证分组的端到端顺序。 网络以尽力而为方式传送分组，不保证路由和服务质量，但分组传送受局部网络故障的影响较低。 4.2.3 两种网络的比较 不同领域专家的不同理念。 计算机域专家提出无连接，认为计算机是主体，网络只是辅助实现相互通信。 电信领域专家基于已有的数字交换网，引入统计复用和存储转发技术，提出面向连接网络，主要针对电报、传真等数据通信。 4.2.3 两种网络的比较 4.