第四章分组交换原理(20200722083835)
简述电路交换、报文交换和分组交换的原理
简述电路交换、报文交换和分组交换的原理随着互联网的发展，网络通信技术也在不断地进步和发展。
在网络通信中，电路交换、报文交换和分组交换是三种常见的通信方式。
本文将分别介绍这三种通信方式的原理。
一、电路交换电路交换是一种传统的通信方式，它是指在通信双方建立连接之后，一条专用的物理通路被分配给这两个通信方，通信双方可以在这条通路上进行通信。
在通信过程中，这条通路一直被占用，直到通信结束后才被释放。
电路交换的原理是建立一条物理通路，通信双方可以在这条通路上进行通信。
在建立连接时，需要进行三个步骤：呼叫建立、通话和呼叫释放。
呼叫建立是指通信双方通过信令交换建立连接，通话是指通信双方进行实际的通信，呼叫释放是指通信结束后释放连接。
电路交换的优点是通信质量稳定，通信过程中不会出现数据丢失或延迟等问题。
但是，电路交换的缺点是通信效率低下，因为通路被占用，其他通信方无法使用这条通路，导致资源浪费。
二、报文交换报文交换是一种基于报文的通信方式，它是指通信双方通过交换报文进行通信。
在通信过程中，通信双方不需要建立连接，每个报文都是独立的，可以通过不同的路径传输。
报文交换的原理是通信双方通过交换报文进行通信。
在发送报文时，需要将报文分成若干个数据包，每个数据包都包含报文的一部分数据和一些控制信息。
在接收方，需要将接收到的数据包重新组装成完整的报文。
报文交换的优点是通信效率高，因为每个报文都是独立的，可以通过不同的路径传输，不会占用通路。
但是，报文交换的缺点是通信质量不稳定，因为每个数据包都是独立的，可能会出现数据丢失或延迟等问题。
三、分组交换分组交换是一种基于分组的通信方式，它是指通信双方通过交换分组进行通信。
在通信过程中，通信双方不需要建立连接，每个分组都是独立的，可以通过不同的路径传输。
分组交换的原理是通信双方通过交换分组进行通信。
在发送分组时，需要将分组分成若干个数据包，每个数据包都包含分组的一部分数据和一些控制信息。
分组交换原理课件
目
CONTENCT
录
• 分组交换概述 • 分组交换的基本原理 • 分组交换协议 • 分组交换网络 • 分组交换技术的发展趋势
01
分组交换概述
分组交换的定义
分组交换是一种通信方式，它将数据分割成若干个 较小的数据包，每个数据包称为一个分组，然后通 过网络将这些分组逐个进行传输。
在传输过程中，每个分组可以选择不同的路径到达 目的地，因此每个分组可能会独立地经历不同的延 迟和丢失。
分组形成
分组交换中，数据被分割成固定长度的数据段，称 为“分组”，每个分组独立进行传输。
分组传输
分组通过传输网络进行传输，可以经过多个网络节 点，最终到达目的地。
分组标识
每个分组都包含源地址、目的地址和其他控制信息 ，以便在网络中进行路由选择和转发。
分组的路由选择
80%
路由选择算法
根据网络的拓扑结构和状态，选 择最佳路径进行分组的传输。
路由协议的要素
路由协议的要素包括路由表、路由 算法、网络拓扑数据库等，它们共 同决定了数据分组的转发方式和路 径。
分组交换网络的性能优化
流量控制
通过流量控制机制，可以防止网 络拥塞和数据丢失，常见的流量 控制技术包括滑动窗口协议和停
止-等待协议。
拥塞控制
拥塞控制机制用于防止过多的数 据分组同时到达网络节点，导致 节点处理能力不足，常见的拥塞 控制算法包括拥塞避免、拥塞抑
企业可以利用分组交换构建高效的数据中心和广 域网，实现企业内部的通信和协作。
实时通信
分组交换可以用于实现音频、视频和其他实时数 据的传输，如在线会议、视频通话等。
物联网
在物联网中，设备之间需要进行大量的数据传输 和通信，分组交换可以提供高效、可靠的数据传 输服务。
分组交与分组交换网要点
路由选择算法分类
路由选择算法分为非自适应路由选择算法和自适应路由选择算 法两大类。
非自适应路由选择算法也叫静态路由选择策略； 自适应路由选择算法又称为动态路由选择策略，即节点的路由
表根据网络的负载和链路的状态而不断地变化； 静态路由选择策略包括泛射路由选择法、固定路由表法和随机
路由选择法；动态路由选择策略包括路由独立路由选择法、集 中式路由法和分布路由选择选择法。
4.2.1 报文交换与分组交换
报文交换的基本思想是先将用户的报文当做一 个逻辑单元整体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 收交换机或用户终端，所以，报文交换系统是 典型的“存储—转发”系统。
报文交换与分组交换
分组交换的思想是从报文交换而来的，同样采用存储 转发方式，与报文交换的不同在于：分组传输方式由 于受到一次传输数据的最大长度的限制，需要将用户 要传送的信息分割为多个数据段，这些数据称为“分 组”（packet），每分组中有一个分组头，分组头中 主要包含逻辑信道号、分组的序号及其它的控制信息。 由此可见，分组交换的最小信息单元是分组。发送端 把这些“分组”分别发送出去。到达目的地后，接收 端再将一个个“分组”按顺序装好，还原成原来的信 息给用户，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。图4.2是分组形成内容
概述 分组交换的基本原理 分组交换X.25协议 帧中继
4.1 概述
分组交换技术是适应计算机通信的需求而发展起来 的一种先进的通信技术，是重要的数据通信手段之 一；
计算机数据消息对可靠性要求很高，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。
泛射路由选择的特点
洪泛式路由选择的优点是具有很高的可靠性。 所有与源节点直接或间接相连的节点都会被访 问到，所以洪泛式可以被应用于广播。 洪泛式的缺点就是产生的通信量负荷过高，额 外开销过大，导致分组排队时延加大。
现代交换原理第4章分组交换技术
路由选择算法 集中式路由交换
动态法
01
扩散式路由法 固定路由表法
静态法：
02
*
数据通信系统性能指标
有效性质量指标是衡量系统传输能力的主要指标，通常从码元传输速率、信息传输速率、频带利用率和差错率等方面来考虑。
*
信息传输速率&码元传输速率
01
I = log2 1/P = log2 N (bit)
2
当主叫DTE想要建立虚呼叫时，它就发送“呼叫请求”分组，该分组包括可供分配的高端的LCN和被叫DTE地址。
3
X.25分组层的数据传输过程与链路层的情况非常类似，数据发送和接受确认、重发过程、窗口机制、流量控制等方面的设计思想是相同的。
4
在虚呼叫任何一端的DTE都能够清除呼叫，通过发送“呼叫清除”分组和“清除指示”分组来完成呼叫清除过程。
8 7 6 5 4 3 2 1
*
分组的传输
分组装配和拆卸设备
（Packet Assembler/Disassembler ，PAD）
是一个规程转换器或者说是网络服务器，主要功能是向各种不同的终端提供服务，帮助它们进入分组交换网，或者具体说就是帮助终端要发送的数据生成分组，并通过线路发送给网络（交换机）。
X.25协议产生背景
数据通信网发展的重要里程碑是采用分组交换方式，构成分组交换网。和电路交换网相比，分组交换网的两个站之间通信时，网络内不存在一条物理电路供其专用，因此不会像电路交换那样，所有的数据传输控制仅仅涉及到两个站之间的通信协议。
X.25是ITU-T制定的WAN通信协议标准，它定义了用户设备与网络设备之间的连接是如何建立和维护的。X.25在OSI/RM出现之前就制定了，在OSI和CCITT的共同努力下，X.25与OSI/RM的下三层可以对应起来，只是第三层叫做“分组层”，物理层建议采用X.21bis，数据链路层采用平衡型链路接入规程LAP B的异步平衡模式ABM。
分组交换方式的原理是啥
分组交换方式的原理是啥
分组交换是一种网络通信技术，其原理是将数据分割成多个较小的数据包（或称为数据分组或报文），并在发送时独立传输这些数据包。
与电路交换相比，分组交换不需要事先建立专用通路，而是将数据包分别发送给网络中的节点进行转发和交换。
分组交换方式的原理包括以下几个关键点：
1. 数据分组：数据被分割成较小的数据包。
这些数据包包含了发送者和接收者之间通信所需的信息，如源和目的地的地址、序列号、校验和等。
2. 数据包交换：数据包按照一定的路由路径通过网络进行传输。
发送者将数据包发送到网络中的一个节点，这个节点会根据目的地地址将数据包转发给相邻的节点，直到数据包到达目的地。
3. 存储转发：网络节点接收到数据包后会先将其存储下来，然后再进行转发。
这是因为节点之间的传输速度可能不一致，接收节点需要保证能够及时处理这些数据包。
4. 路由选择：为了确定数据包的转发路径，网络节点需要根据一定的路由算法进行路由选择。
路由算法可以根据实时的网络状态和拓扑结构，选择最优的路径来转发数据包。
5. 拥塞控制：由于网络中的资源是有限的，分组交换可能会导致网络拥塞。
为了解决拥塞问题，需要进行拥塞控制，通过限制发送速率、丢弃部分数据包或者设置缓冲区来平衡网络负载。
总的来说，分组交换通过将数据分割成多个数据包进行传输，并通过路由选择和存储转发机制完成数据的交换和传输。
这种方式实现了多路复用、灵活性和高效性，成为现代计算机网络的基础。
第4章 分组交换原理与技术
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2.
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分组交换技术的发展
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分组交换技术的产生背景是通信网以模拟通信为主的年代， 用于传输数据的信道大多数是频分制的电话信道，这种信道 的数据传输速率一般不大于9.6 kb/s，误码率为10-4～10-5。这 样的误码率不能满足数据通信的要求，通过进行复杂的控制， 一方面实现了信道的多路复用，同时把误码率提高到小于1011的水平，满足了绝大多数数据通信的要求。 随着分组交换技术的发展，其性能在不断地提高。分组交换 机的分组处理能力由初期的100个分组每秒发展到今天的几万 个分组每秒，数据分组通过交换机的时延从几十毫秒缩短到 不到1毫秒，分组交换机之间的中继线速率由9.6 kb/s提高到 2.048 Mb/s。但是到了20世纪90年代，用户对数据通信网的速 率提出了更高的要求，而采用现有分组交换技术的分组交换 系统的能力几乎达到了极限，因此人们又开始研究新的分组 交换技术。 8
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虚电路方式
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两终端用户在相互传送数据之前要通过网络建立一条端到端的 逻辑上的虚连接，称为虚电路。一旦这种虚电路建立以后，属 于同一呼叫的数据均沿着这一虚电路传送。 在这种方式中，用户的通信需要经历连接建立、数据传输、连 接拆除三个阶段，也就是说，它是面向连接的方式。 分组交换中的虚电路和电路交换中建立的电路不同： 电路交换中，不但确定了信息所走的路径，同时还为信息 的传送预留了带宽资源。多个用户终端的信息在固定的时 间段内向所复用的物理线路上发送信息，若某个时间段某 终端无信息发送，其它终端也不能在分配给该用户终端的 时间段内向线路上发送信息。 在虚电路中，仅仅是确定了信息所走的端到端的路径，但 并不一定要求预留带宽资源。当某终端暂时无信息发送时， 线路的全部带宽资源可以由其它用户共享。
分组交换的工作原理
分组交换的工作原理
分组交换是一种常见的数据传输方式，它的工作原理如下：
1. 将传输的数据分成较小的数据包，每个数据包包含一定数量的数据以及一些必要的控制信息，如源地址、目标地址等。
2. 数据包通过网络传输时，每个数据包独立地被发送到网络上。
在发送端，数据包会根据目标地址被分配到不同的路由器（交换机）。
3. 在每个路由器中，数据包会根据目标地址进行路由选择，并根据存储器的指令进行交换。
每个路由器都有一个查找表，用于确定数据包应该被发送到哪个端口。
4. 数据包在网络中传输时，可以经过多个路由器进行中转。
每个路由器都会根据目标地址对数据包进行转发。
5. 当数据包到达目标地址时，它们将被重新组装成完整的数据，并交付给目标设备。
通过分组交换，数据可以同时在不同的路径上进行传输，从而提高了数据传输的效率和速度。
此外，每个数据包的独立传输还增加了网络的可靠性，即使某个数据包在传输过程中丢失或损坏，其他数据包仍然可以正常传输。
分组交换的存储转发原理
分组交换的存储转发原理分组交换是一种计算机网络中的数据传输技术，它采用存储转发的方式进行数据传输。
在这种方式下，数据被分成固定大小的数据包（即分组），并通过传输介质从源节点到目标节点进行传输。
下面我将详细介绍分组交换的存储转发原理。
存储转发是指在分组交换中，每当一个数据包到达中间节点时，该节点将会先将该分组完全接收，并在接收完成后再将其转发给下一个节点。
这样的设计可以确保在传输过程中数据的完整性和可靠性。
分组交换的存储转发原理主要包含以下几个步骤：1. 数据分组：源节点将待传输的数据划分为固定大小的数据包。
每个数据包通常会包含一些必要的头部信息，如源地址、目标地址、数据长度等。
2. 数据传输：分组交换的核心是将数据包从源节点传输到目标节点。
在传输过程中，数据包会经过多个中间节点，每个节点都有相应的转发表用于决策下一跳的路径。
3. 最佳路径选择：在传输过程中，每个中间节点都需要根据自身的路由算法和转发表决定下一跳的路径。
这通常会根据网络拓扑、流量负载等因素来选择最佳路径。
4. 存储转发：当一个数据包到达中间节点时，节点会先将该数据包完整地接收，并将其存储在内部的缓存中。
只有在接收完成后，节点才会将该数据包转发给下一个节点。
这样可以确保数据的完整性和可靠性。
5. 数据转发：当数据包在节点接收完成后，节点会根据转发表决定下一跳的路径，并将数据包发送给相应的下一个节点。
这个过程会一直重复，直到数据包到达目标节点。
6. 目标节点接收：当一个数据包到达目标节点时，该节点会将其完整地接收并进行处理。
在处理过程中，目标节点可能会根据需要将数据包进一步分解，提取出实际的数据并进行相应的操作。
总的来说，存储转发的原理可以简单概括为：将待传输的数据划分为固定大小的数据包，并在传输过程中各个中间节点完成存储和转发的操作。
这样可以确保数据的完整性和可靠性，同时也能够适应不同网络拓扑和流量负载的变化。
分组交换的存储转发原理具有以下优点：1. 灵活性：存储转发可以适应不同的网络拓扑和流量负载，能够在网络中自由选择路径，并根据实时情况进行适当调整。