分组交换简介

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1、分组交换科技名词定义中文名称：分组交换英文名称：packet switching定义：通过标有地址的分组进行路由选择传送数据，使信道仅在传送分组期间被占用的一 种交换方式。目录基本信息发展历程交换方式1. 数据报方式2. 虚电路方式交换优点1. 线路利用率更高2. 数据率转换3. 排队制4. 支持优先级交换缺点1. 时延2. 时延抖动3. 额外开销大交换原理交换协议网络构成分组交换机的功能用户进网方式交换区别英文名称基本信息分组是由分组头和其后的 用户数据部分组成的。分组头包含接收地址 和控制信息，其长度为3-10B，用户数据部分长度是固定的，平均为128B, 最长不超过256B。这里有一个问

2、题需要 说明：同一分组网内分组长度是固 定的，而不同分组网分组长度可以不同。分组交换：路由选择确定了输出端口和下一个节点后，必须使用交换技术将分组从输入端口传送到输出端 口，实现输送比特通过 网络节点。黑 禺肯冬才式口 Ilta D fAAhh a | Ad! Ll MH*分组交换技术是在计算机技术发展到一定 程度，人们除了打电话直接 沟通，通过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信，在传输线路质量不高、网络技术手段还较单一的情况下，应运而生的一种交换技术。分组交换也称包交换，它是将用户传送的数据划分成多个更小的等长 部分，每个部分叫做一个 数据段。在每个数据段的前面加上一些必要的控 制信息

3、组成的首部，就构成了一个分组。首部用以指明该分组发往何地址， 然后由交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程 称为分组交换。进行分组交换的 通信网称为分组交换网。分组交换实质上 是在“存储一转发”基础上发展起来的。它兼有 电路交换和报文交换的优 点。在分组交换方式中，由于能够以分组方式进行数据的暂存交换，经交 换机处理后，很容易地实现不同速率、不同规程的终端间通信。发展历程1970年左右，人们开始 研究一种新的长途数字 数据通信的体系结构形 式：分组交换。分组交换虽然目前使用的分组交换技术与那时相比已经取得了很大的发展，但是今 天分组交换的基本技术与70年代的网络技术基本上是

4、相同的，而且分组交 换仍然是实现长途数据通信少数有效的技术中的一种。并且两种最新的广 域网技术：帧中继和ATM，基本上是分组交换方式的变种。分组交换是作为一种解决交互式处理应用的技术而发展起来的，它设 计用来支持突发性的数据流的传送，这种 业务流的持续连接时间长而业务 量低。分组交换网络采用了统计复用技术，即多个会话连接可以共享一条 通信信道,这无疑大大提高了传输效率。然而，共享通信链路会引入时延 因此未来我们要考虑的一个关键问题是分组交换网络如何传送时延敏感的 业务流，比如实时业务流。在分组交换网络中，分组通过一系列中间节点 进行选路，通常要跨越多个网络。它们以存储一一转发的方式在一系列分

5、组交换机（即路由器）之间转发，最终到达目的地。在传输过程中 信息被 分割成包含目的地址和序列号的分组。交换方式分组交换有两种方式数据报方式在这种方式中，每个分组按一定格式附加源与-4.rt-i-liEA-aibR在們片町廿冲n*1!分组交换目的地址、分组编号、分组起始、结束标志、差错校验等信息，以分组形 式在网络中传输。网络只是尽力地将分组交付给目的主机，但不保证所传送的分组不丢失，也不保证分组能够按发送的顺序到达接收端。所以网络 提供的服务是不可靠的，也不保证 服务质量。如图9-2（a）所示，主机H1 向H5发送的分组，有的经过节点A-B-E，有的经过A-C-E或A-B-C-E，主 机H2向

6、H6发送的分组，有的经过节点B-D-E，有的经过B-E。数据报方式 一般适用于较短的单个分组的报文。其优点是传输延时小，当某节点发生 故障时不会影响后续分组的传输。缺点是每个分组附加的控制信息多，增 加了传输信息的长度和处理 时间，增大了额外开销。虚电路方式它与数据报方式的区别主要是在信息交换之前，需要在发送端和接收 端之间先建立一个逻辑连接，然后才开始传送分组，所有分组沿相同的 路 径进行交换转发，通信结束后再拆除该逻辑连接。网络保证所传送的分组 按发送的顺序到达接收端。所以网络提供的服务是可靠的，也保证服务质 量。如图9-2（b）所示，主机H1向H5发送的所有分组都经过相同的节点 A-B-

7、E，主机H2向H6发送的所有分组也都经过相同的节点 B-E。这种方式对信息传输 频率高、每次传输量小的用户不太适用，但由于 每个分组头只需标出虚电路 标识符和序号，所以分组头开销小，适用长报 文传送。交换优点分组交换网与电路交换网相比有许多优点C U 1 乂 魁理 8 亠 険:吩！R空第睨!Bx.岛箱廿世虫戾4： la分组交换线路利用率更高因为结点到结点的单个链路可以由很多分组 动态共享。分组被排队, 并被尽可能快速地在链路上传输。数据率转换一个分组交换网络可以实行 数据率的转换：两个不同数据率的站之间 能够交换分组，因为每一个站以它的自己的数据率连接到这个结点上。排队制当电路交换网络上负载很

8、大时，一些呼叫就被阻塞了。在分组交换网 络上，分组仍然被接受，只是其交付时延会增加。支持优先级在使用优先级时，如果一个结点有大量的分组在排队等待传送，它可 以先传送高优先级的分组。这些分组因此将比低优先级的 分组经历更少的 时延。交换缺点分组交换网与电路交换网相比也有一些缺点时延一个分组通过一个分组交换网结点时会产生时延，而在电路交换网中 则包空川剧擴H膻七二二Z分组交换不存在这种时延。时延抖动因为一个给定的源站和目的站之间的各分组可能具有不同的长度，可 以走不同的路径，也可以在沿途的交换机中经历不同的时延，所以分组的 总时延就可能变化很大。这种现象被称为 抖动。抖动对一些应用来讲是不 希望有

9、的（例如：电话话音和实时图像等实时应用中）。额外开销大要将分组通过网络传送，包括目的地址在内的额外开销信息和分组排 序信息必须加在每一个分组里。这些信息降低了可用来 运输用户数据的通 信容量。在电路交换中，一旦电路建立，这些开销就不再需要。另外，分 组交换网络是一个分布的分组交换结点的 集合，在理想情况下，所有的分 组交换结点应该总是了解整个网络的状态。但是，不幸的是，因为结点是 分布的，在网络一部分状态的改变与网络其他部分得知这个改变之间总是 有一个时延。此外，传递状态信息需要一定的 费用，因此一个分组交换网 络从来不会“完全 理想地”运行。交换原理挂在分组交换网上的终端有两类：分组型终端和

10、一般终端。所谓分组 型终端是以分组的形式发送和接收信息；一般终端它发送和接收的信息是 报文，需经分组装拆 设备处理后才能接入分组交换网。若发送终端是一般 终端，要由PAD将其发送的报文拆成若干个分组再送往分组交换网上传输； 若接收终端是一般终端，要由PAD将属于一份报文的若干个分组重新组装 成报文再送给一般终端。分组交换的基本原理是采用“存储转发”技术，从源站发送报文 时，将报文划分成有固定 格式的分组（Packet ），把目的地址添加在分组 中，然后网络中的交换机将源站的分组接收后暂时存储在存储器中，再根 据提供的目的地址，不断通过网络中的其它交换机选择 空闲的路径转发, 最后送到目的地址。

11、这样就解决了不同 类型用户之间的通信，并且不需要 像电路交换那样在传输过程中长时间建立一条 物理通路，而可以在同一条 线路上以分组为单位进行多路复用，所以大大提高了线路的利用率。分组交换是把电路交换和报文交换的优点结合起来产生的一种交换技 术。电路交换过程类似于打电话，当用户需发送数据时，主叫方需通过呼 叫，由交换网完成被叫才与它建立一条物理连接 数据通路,需拆除连接时， 由通信双方中任一方完成。它的特点是适合发送一次性大批量的信息。由 于建立连接时间长，传递短报文时，效率较低。并且对通信双方在信息传输速率、编码格式、通信协议等方面完全兼容，这就限制了不同速率、不 同编码格式、不同通信协议的双

12、方用户进行通信。报文交换的基本原理是 采用“存储一转发”技术，从源站发送报文时，把目的地址添加在报文中， 然后网络中的交换机将源站的报文接收后暂时存储在存储器中，再根据提 供的目的地址，不断通过网络中的其它交换机选择空闲的路径转发，最后 送到目的地址。这样就解决了不同类型用户之间的通信，并且不需要像电 路交换那样在传输过程中长时间建立一条物理 通路，而可以在同一条线路上以报文为单位进行 多路复用，所以大大提高了线路的利用率。但此种方 式时延较长，时延变化大，不适用于实时及会话式通信，但适用于电子邮件、计算机文件、公用电报等业务。分组交换仍采用“存储一转发”技术，但不像报文交换那样以报文为 单位

13、进行交换，而是将报文划分成有固定格式的分组（Packet）进行交换、传输，一般为lkbit数千位，每个分组按一定格式附加源与目的地址，分 组编号、分组起始、结束标志、 差错校验等信息，以分组形式在网络中传 输。当源DTEA将分组以比特串形式传送至本地分组交换机PSE后，本地PSE收到每个分组要求的转发信息，不管是否接通目的地址设备，都先存储起 来，然后检查目的地址，在PSE保存的路由表中找到该目的地址规定的发 送通路，PSE即按允许的最大发送速率转发该分组。同样，每个中转PSE均按此方式存储、转发每个分组，直到将分组送到目的地pSE，再由该PSE送达目的地址DTE（见图8-7）。？按上述方式传

14、送的是分组交换中的数据报方 式。一般适用于较短的单个分组的报文。其优点是传输可靠性高、传输延时小，由于PSE上的存储器容量减小，所以提高了经济性，缺点是每个分 组附加的控制信息多，增加了传输信息的长度和处理时间，增大了额外开 销。分组交换的另一种方式叫虚电路方式，它与数据报方式的区别主要是在信息交换之前，由源DTE向本地PSE发送一特定呼叫请求的分组，其中 含有目的DTE的地址及逻辑信道识别符，并由PSE中转转发。若呼叫被目 的DTE接受，贝U相应的响应“呼叫接受”予以应答，网络即发出一个“呼 叫连通”给源DTE，此时呼叫建立，在两台DTE之间建立一条称作虚电路的 逻辑通路，信息就能在这条虚电

15、路上传输，直到数据交换结束，虚电路被 拆除，相应的逻辑信道识别符被释放。所以虚电路方式在每次通信时都有 虚电路建立、数据传输和拆除三个阶段，类似于电路交换方式，但在网络 中的传输是分组交换方式。这种方式对信息传输频率高、每次传输量小的 用户不太适用，但由于每个分组头只需标出虚电路标识符和序号，所以分 组头开销小，适用长报文传送。交换协议公用分组交换数据网是实现不同类型计St i tchi ns birtu -slot i总 L PI jl 门2 I閘？召圈歩迥甲的转塚略点分组交换算机之间进行远距离数据传送的重要公共通信平台，是目前国际上普遍采用的一种广域连接方式。国际电信联盟的电信标准部门ITU-TSS制定的X.25 协议是世界上许多电信组织和厂商支持和遵守的国际标准。X.25网络是国际上广泛采用的公用数据网络。X.25是Tyltmet于1970年引入的，它是第 一代分组交换系统。X.25网络是为传送数据而发展起来的，因此它与电话 业务供应商不是直接的 竞争关系。X.25分组交换技术是为了满足具有交互 式特性的业务而出现的。交互式处理是在 20世纪60年代末出现的，它是 一种连接时间长，但数据量低的突发性数据流。X.25提供了