计算机网络-1
计算机网络(第5版),清华大学出版社,严伟潘爱民 译ppt Chapter1-Introduction
.
33
Critique of the OSI Model and Protocols
• Bad timing. • Bad technology. • Bad implementations. • Bad politics.
.
34
OSI Model Bad Timing
The apocalypse of the two elephants.
.
12
Metropolitan Area Networks
A metropolitan area network based on cable TV.
.
13
Wide Area Networks (1)
WAN that conne. cts three branch offices in Australia 14
The philosoph. er-translator-secretary architecture 19
Protocol Hierarchies (3)
Example information flow supporting virtual
c. ommunication in layer 5.
20
The reference model used in this book.
.
32
Comparison of the OSI and TCP/IP Reference Models
Concepts central to OSI model • Services • Interfaces • Protocols
Combinations of wireless networks and mobile computing
1第1章 计算机网络概述
通信 装置
章
公用电话网 前置机 主机
通信 装置
概 述
终端
通信 装置
以计算机为中心的计算机网络
第二代 以通信子网为中心的计算机网络
主机和终端构成了用户资源子网. 主机和终端构成了用户资源子网.用户可以共享资源子 网丰富的硬件和软件资源 资源子网 终端 主机 主机 终端 主机 通信子网主机 终端 以通信子网为中心 的计算机网络 主机 主机 终端 终端 终端 资源子网
第
1
章 概 述
1.2.4 计算机网络在我国的发展
1989年11月,我国第一个公用分组交换网 年 月 CNPAC建成运行,在此基础上,1993年9月建成新的 建成运行, 建成运行 在此基础上, 年 月建成新的 中国公用分组交换网. 中国公用分组交换网. 在20世纪 年代后期,公安,银行,军队以及其 世纪80年代后期 世纪 年代后期,公安,银行, 他一些部门也相继建立了各自的专用计算机广域网. 他一些部门也相继建立了各自的专用计算机广域网. 自20世纪 年代起,我国陆续建造了基于因特网 世纪90年代起, 世纪 年代起 技术的,可以和因特网互连的9个全国范围的公用计 技术的,可以和因特网互连的 个全国范围的公用计 算机网络. 算机网络.
第
1
章 概 述
计算机网络的重要性
第
信息化社会的基础上是计算机和互连计算机的信息网络, 信息化社会的基础上是计算机和互连计算机的信息网络, 1 当人类进入二十一世纪的信息化时代, 当人类进入二十一世纪的信息化时代,作为计算机技术和通 章 信技术相结合的产物,信息网络已成为十分重要的基础设施. 信技术相结合的产物,信息网络已成为十分重要的基础设施. 在未来信息化社会里, 在未来信息化社会里,人们必须学会在网络环境下使用计算 通过网络进行交流,获得信息. 机,通过网络进行交流,获得信息.
计算机网络第一章习题解答
第一章概述1-01 计算机网络向用户可以提供那些服务？答：连通性和共享1-02 试简述分组交换的要点。
答：采用存储转发的分组交换技术，实质上是在计算机网络的通信过程中动态分配传输线路或信道带宽的一种策略。
它的工作机理是：首先将待发的数据报文划分成若干个大小有限的短数据块，在每个数据块前面加上一些控制信息（即首部），包括诸如数据收发的目的地址、源地址，数据块的序号等，形成一个个分组，然后各分组在交换网内采用“存储转发” 机制将数据从源端发送到目的端，到达目的端后再按照一定的方式方法进行组装成一个数据块。
分组交换网是由若干节点交换机和连接这些交换机的链路组成，每一结点就是一个小型计算机。
基于分组交换的数据通信是实现计算机与计算机之间或计算机与人之间的通信，其通信过程需要定义严格的协议。
分组交换网的主要优点：1、高效。
在分组传输的过程中动态分配传输带宽。
2、灵活。
每个结点均有智能，可根据情况决定路由和对数据做必要的处理。
3、迅速。
以分组作为传送单位，在每个结点存储转发，网络使用高速链路。
4、可靠。
完善的网络协议；分布式多路由的通信子网。
电路交换相比，分组交换的不足之处是：①每一分组在经过每一交换节点时都会产生一定的传输延时，考虑到节点处理分组的能力和分组排队等候处理的时间，以及每一分组经过的路由可能不等同，使得每一分组的传输延时长短不一。
因此，它不适用于一些实时、连续的应用场合，如电话话音、视频图像等数据的传输；②由于每一分组都额外附加一个头信息，从而降低了携带用户数据的通信容量；③分组交换网中的每一节点需要更多地参与对信息转换的处理，如在发送端需要将长报文划分为若干段分组，在接收端必须按序将每个分组组装起来，恢复出原报文数据等，从而降低了数据传输的效率。
1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。
（教材11—15）1-04 为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革？答：融合其他通信网络，在信息化过程中起核心作用，提供最好的连通性和信息共享，第一次提供了各种媒体形式的实时交互能力。
计算机网络3章 习题-1-1
习题31. 数据链路层中的数据块常被称为（ ）。
A ．信息B ．分组C ．帧D ．比特流2. 如果比特率为10Mb/s ，发送1000位需要多长时间（ ）A ．1usB ．10usC ．100usD ．1000us3. 滑动窗口协议用于（ ）的协议。
A ．差错控制B ．流量控制C ．拥塞控制D ．链路管理4. PPP 协议是哪一层的协议？ （ ）A ．物理层B ．数据链路层C ．网络层D ．高层5. （09-35）数据链路层采用了后退N 帧（GBN ）协议，发送方已经发送了编号为0~7的帧。
当计时器超时时，若发送方只收到0、2、3号帧的确认，则发送方需要重发的帧数是 （ ）A ．2B ． 3C ． 4D ． 56. （11-35）数据链路层采用选择重传协议（SR ）传输数据，发送方已发送了0～3号数据帧，现已收到1号帧的确认，而0、2号帧依次超时，则此时需要重传的帧数是（ ）A ．1B ．2C ．3D ．47. （12-35）以太网MAC 提供的是（ ）A ．无连接的不可靠服务B ．无连接的可靠服务C ．有连接的不可靠服务D ．有连接的不可靠服务8. GBN （Go-Back-N ）协议使用4bit 作为发送、应答序号，不允许使用的最大发送窗口是（ ）个。
A ．15B ．8C ．16D ．79. 以下滑动窗口说明通信双方处于什么状态（ ）？A ．发送了0号帧，准备接收0号帧B ．发送了1号帧，接收了0号帧C ．发送了0号帧，准备接收1号帧D ．发送了1号帧，接收了1号帧 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 0 110.停—等协议的主要缺点是（）。
A．通信不可靠B．信道利用率不高C．不能进行全双工通信D．需要大容量的存储器11.下列不属于PPP协议的是（）。
A．TCP协议B．IP数据报的封装C．链路控制协议D．网络控制协议12.设采用偶校验海明码对10101111进行编码，则编码后的结果为（）。
计算机网络基础教程-第1章 计算机网络概述
1.1.5 计算机网络的应用
计算机网络技术的发展给传统的信息处理工作带来了革命 性的变化，同时也给传统的管理带来了很大的冲击。目前，计 算机网络的应用主要体现在以下几个方面： 数字通信
分布式计算
远程教育
信息查询
计算机网络 的应用
虚拟现实
电子商务
办公自动化
企业管理与决策
20
1.1.5 计算机网络的应用
公用电话网
CCP或FEP 主机
集线器
利用集线器的结构示意图
8
1.1.1 计算机网络的形成与发展
2、多机互联网络阶段 计算机网络要完成数据处理与数据通信两大基本功能，因 此在逻辑结构上可以将其分成两部分：资源子网和通信子网。 (1)资源子网：是计算 机网络的外层，它由提供 主机 资源的主机和请求资源的 CCP CCP 主机 终端组成。资源子网的任 务是负责全网的信息处理。 通信子网
21
1.1.5 计算机网络的应用
4、远程教育 远程教育是利用Internet技术开发的现代在线服务系统， 它充分发挥网络可以跨越空间和时间的特点，在网络平台上 向学生提供各种与教育相关的信息,做到“任何人在任何时间 、任何地点，可以学习任何课程”。 5、虚拟现实 虚拟现实是计算机软硬件技术、传感技术、机器人技术、 人工智能及心理学等高速发展的结晶。虚拟现实与传统的仿 真技术都是对现实世界的模拟,即两者都是基于模型的活动， 而且都力图通过计算机及各类装臵达到现实世界尽可能精确 地再现。随着计算机科学技术的飞速发展，虚拟现实技术与 仿真技术必将在21世纪异彩纷呈，绚丽夺目。
A 图 1-4
B 计算机互连网络系统基本模型
14
1.1.3 计算机网络的主要功能
均衡 负荷
计算机网络技术《ARP协议-1 (ARP协议的作用、报文格式、ARP缓存表的介绍)》
第二页，共五页。
Page 2
ARP
IP: 10.1.1.1/24 MAC: 00-01-02-03-04-AA
IP : 10.1.1.2/24 MAC: 00-01-02-03-04-BB
主机 A
ETH_II IP
DATA
目的IP : 10.1.1.2 源 IP: 10.1.1.1
目的MAC : 未知 源MAC : 00-01-02-03-04-AA
前言
网络设备有数据要发送给另一台网络设备时，必须要知道对方的网络层地址〔即IAC地 址，因此发送端还必须获取到目的MAC地址。通过目的IAC地址的过程是由ARP 〔Address Resolution Protocol〕协议来实现的。
第一页，共五页。
Page 1
学习目标
学Hale Waihona Puke 本课程后，您应该能： 掌握ARP的工作原理 理解ARP缓存表的作用
FCS
主机 B
数据链路层在进行数据封装时，需要目的MAC地址。
第三页，共五页。
Page 3
ARP数据包格式
Ethernet_II
ARP
FCS
0
15
31
Hardware Type
Protocol Type
Hardware Length
Protocol Length
Operation Code
Source Hardware Address Source Protocol Address
Destination Hardware Address
Destination Protocol Address
ARP报文不能穿越路由器，不能被转发到其他播送域。
计算机网络第五版习题答案第1章
第1章概述1-01 计算机网络向用户可以提供哪些服务？答：计算机网络向用户提供的最重要的功能有两个，连通性和共享。
连通性就是计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。
共享就是指资源共享。
1-02 试简述分组交换的特点。
答：分组交换实质上是在“存储——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。
分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据——分组。
每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。
把来自用户发送端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。
到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。
分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。
1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。
答：（1）电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。
当交换机完成续接，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。
在整个通信过程中双方一直占用该电路。
它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。
但同时也带来线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。
电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。
（2）报文交换将用户的报文存储在交换机的存储器中。
当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端，它以“存储——转发”方式在网内传输数据。
报文交换的优点是中继电路利用率高，可以多个用户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间互通。
但它的缺点也是显而易见的。
以报文为单位进行存储转发，网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求高的用户。
报文交换适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。
（3）分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。
计算机网络第一章补充习题
第一章补充习题1.考虑从主机A到主机B发送一个F比特的大文件。
A和B之间有两段链路，并且链路不拥塞（即没有排队时延）。
主机A将该文件分为每个为S比特的报文段，并为每个报文段增加一个40比特的首部形成L=40+S比特的分组。
每条链路的传输速率为R bit/s。
求从A到B移动该文件所花时间最小时的S值（忽略传播时延）。
2.假设用户共享一条1Mb/s的链路，每个用户传输的要求为100kb/s，但是每个用户仅有10%的时间需要传输数据。
a)当采用电路交换时，能够支持多少用户？b)以下假定采用分组交换。
求出给定用户传输的概率？c)限定40个用户。
求出给定时刻，实际有n用户同时传输的概率。
d)求出有11个或更多用户同时传输的概率。
3.在现代分组交换网中，源主机将长的应用层7.5M bits报文（如一个图像或音乐文件）分段为较小的分组并向网络发送。
接收方则将这些分组重新组装为初始报文。
我们称之为报文分段。
下图1-24中从源发送到目的地。
假定途中的每段链路是1.5Mbps。
忽略传播时延、排队时延和处理时延。
a.考虑从源到目的地无报文分段地发送该报文。
从源主机到第一台分组交换机移动报文需要多长时间？记住，每台交换机使用“存储转发”机制交换，从源到目的主机移动该报文需要多长时间？b.现在假定该报文被分段为5000个分组，每个分组1500个比特长。
从源主机到第一台交换机移动第一个分组需要多长时间？第一个分组从第一台交换机发送到第二台交换机，第二个分组从源主机发送到第一台交换机各需要多长时间？什么时候第二个分组能被第一台交换机全部收到？c.当使用报文分段时，从源主机向目的主机移动该文件需要多长时间？将结果与（a）部分答案进行对比解释之。
d.讨论报文分段的缺点。
4.In modern packet-switched networks, the source host segments long, application-layermessages (for example, an image or a music file) into smaller packets and sends the packets into the network. The receiver then reassembles the packets back into the original message.We refer to this process as message segmentation. Figure 1.24 illustrates the end-to-end transport of a message with and without message segmentation. Consider a message that is68 bits long that is to be sent from source to destination in Figure 1.24. Suppose each10link in the figure is 2 Mbps. Ignore propagation, queuing, and processing delays.a. Consider sending the message from source to destination without message segmentation.How long does it take to move the message from the source host to the first packet switch?Keeping in mind that each switch uses store-and-forward packet switching, what is the total time to move the message from source host to destination host?b. Now suppose that the message is segmented into 4,000 packets, with each packet being2,000 bits long. How long does it take to move the first packet from source host to the first switch? When the first packet is being sent from the first switch to the second switch, the second packet is being sent from the source host to the first switch. At what time will the second packet be fully received at the first switch?c. How long does it take to move the file from source host to destination host when messagesegmentation is used? Compare this result with your answer in part (a) and comment.d. Discuss the drawbacks of message segmentation.选择题1.下列说法中,正确的是( )。
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计算机网络 石家庄铁道大学信息学院网络工程系
两种通信方式
在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式 通常可划分为两大类： 客户服务器方式（C/S 方式） 即Client/Server方式 对等方式（P2P 方式） 即 Peer-to-Peer方式
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分组 1 首部 数 据 分组 2 首部 数 据 分组 3 首部 数 据 计算机网络 石家庄铁道大学信息学院网络工程系
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。 分组交换网中的交换设备根据收到的分组的 首部中的地址信息，把分组转发到下一个交 换设备。 用存储转发方式，最后分组就能到达最终目 的地。
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运行 P2P 程序
E
网络边缘
C
运行 P2P 程序
F 运行 P2P 程序
网络核心
D 运行 P2P 程序
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1.3.2
因特网的核心部分
网络核心部分是因特网中最复杂的部分。 网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提 供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够 向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数 据）。 在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。 路由器是实现分组交换(packet switching)的关 键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核 心部分最重要的功能。
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对等连接方式的特点
对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务 器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客 户又同时是服务器。 例如主机 C 请求 D 的服务时，C 是客户，D 是服务器。但如果 C 又同时向 F提供服务， 那么 C 又同时起着服务器的作用。
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1.3
因特网的组成
从因特网的工作方式上看，可以划分为以下 的两大块： (1) 边缘部分 由所有连接在因特网上的主 机组成。这部分是用户直接使用的，用来进 行通信（传送数据、音频或视频）和资源共 享。 (2) 核心部分 由大量网络和连接这些网络 的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服 务的（提供连通性和交换）。
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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 释放连接
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电路交换举例
A 和 B 通话经过四个交换机 通话在 A 到 B 的连接上进行
中继线
交换机
中继线 交换机 交换机
C D
A
用户线 交换机
用户线
B
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电路交换举例
C 和 D 通话只经过一个本地交换机 通话在 C 到 D 的连接上进行
中继线
交换机
中继线 交换机 交换机
C D
A
用户线 交换机
用户线
B
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运行 服务器 程序
客户 A 向服务器 B 发出请求服务， 而服务器 B 向客户 A 提供服务。
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客户软件的特点
被用户调用后运行，在打算通信时主动向远 地服务器发起通信（请求服务）。因此，客 户程序必须知道服务器程序的地址。 不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。
主机
因特网
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1.2.2
因特网发展的三个阶段
第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互联网发 展的过程。
1983 年 TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议。 人们把 1983 年作为因特网的诞生时间。 Internet 和 internet 的区别
D
注意分组路径的变化！
A
H5
H2 向 H6 发送分组 H1 向 H5 发送分组
C
互联网 H3 计算机网络 石家庄铁道大学信息学院网络工程系
注意分组的存储转发过程
在路由器 AC E 暂存 H5 在路由器 暂存 最后到达目的主机 在路由器 暂存 查找转发表 D 查找转发表 查找转发表 路由器 找到转发的端口 找到转发的端口 找到转发的端口 B
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服务器软件的特点
一种专门用来提供某种服务的程序，可同时 处理多个远地或本地客户的请求。 系统启动后即自动调用并一直不断地运行着， 被动地等待并接受来自各地的客户的通信请 求。因此，服务器程序不需要知道客户程序 的地址。 一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。
制订因特网的正式标准要经过以 下的四个阶段
因特网草案(Internet Draft) ——在这 个阶段还不是 RFC 文档。 建议标准(Proposed Standard) ——从这 个阶段开始就成为 RFC 文档。 草案标准(Draft Standard) 因特网标准(Internet Standard)
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收到分组后剥去首部
接收端收到分组后剥去首部还原成报文。
分组 1
首部
数
据
分组 2 首部 数 据 分组 3 首部 数 据
收到的数据
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最后还原成原来的报文
最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来 的报文。
报文
1101000110101010110101011100010011010010 数 据 数 据 数 据
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网络核心部分
H2
路由器 网络 主机
H4 H6
H1
H5 H3
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网络核心部分 路由器 H2 B D E
H4 H6
主机 H1
A
发送的 分组
C
H3
H5
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分组交换网的示意图
H2 路由器 B H6 主机 H 1 E H4
计算机网络
授课教师:胡迎新
第1章
概述
本章主要内容 因特网概述及组成 计算机网络的分类及性能指标 计算机网络的体系结构
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因特网概述
什么是计算机网络
利用通信设备和线路将地理位置不同的、功 能独立的多个计算机系统互连起来，以功能 完善的网络软件，如网络通信协议以及网络 操作系统等来实现网络中信息传递和资源共 享的系统。
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第二阶段：三级结构的因特网
各网络之间需要使用路由器来连接。
国家主干网
地区网
地区网
地区网
校园网
校园网
校园网
校园网
校园网
校园网
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三级结构的因特网
主机到主机的通信可能要经过多种网络。
国家主干网
地区网
地区网
地区网
校园网
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1.2.3关于因特网的标准化工作
因特网协会 ISOC 因特网体系结构 研究委员会 IAB 因特网研究部 IRTF 因特网研究指导小组 IRSG …
因特网工程部 IETF
因特网工程指导小组 IESG
… 领域 领域 WG … WG WG … WG
RG
RG
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因特网
ISP2 根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的 IP 地址数目的不同，ISP 也分成为不同的层次。
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本地 ISP 本地 ISP 第二层ISP 本地 ISP 本地 ISP 第二层ISP 本地 ISP 第二层ISP
第三层 本地 ISP
第二层 第一层 大公司 本地 ISP 本地 ISP
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。
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因特网的核心部分
因特网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的 路由器组成，而主机处在因特网的边缘部分。 在因特网核心部分的路由器之间一般都用高速链路相 连接，而在网络边缘的主机接入到核心部分则通常以 相对较低速率的链路相连接。 主机的用途是为用户进行信息处理的，并且可以和其 他主机通过网络交换信息。路由器的用途则是用来转 发分组的，即进行分组交换的。
假定这个报文较长 不便于传输
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添加首部构成分组
每一个数据段前面添加上首部构成分组。
报文
数 分组 1 据
首部
数
据
数
据
分组 2 首部 分组 3 首部
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分组交换的传输单元
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）。
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。
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2. 分组交换的主要特点
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。