第四章 分组交换技术2
现代交换技术第4章分组交换技术
第4章 分组交换技术
2．分组交换的缺点
上面介绍了分组交换的诸多优点，但任何技术在具有优点 的同时都不可避免地具有一些缺点，分组交换也不例外。它的 这些优点都是有代价的。
(3) 分组交换技术的协议和控制比较复杂，如我们前面提到 的逐段链路的流量控制，差错控制，还有代码、速率的变换方 法和接口，网络的管理和控制的智能化等。这些复杂的协议使 得分组交换具有很高的可靠性，但是它同时也加重了分组交换 机处理的负担，使分组交换机的分组吞吐能力和中继线速率的 进一步提高受到了限制。
第4章 分组交换技术
第4章 分组交换技术
4.1 概述 4.2 分组交换原理 4.3 X.25协议 4.4 分组交换机 4.5 帧中继技术 思考题
第4章 分组交换技术
4.1 概 述
4.1.1 分组交换的产生背景
分组交换PS(Packet Switching)技术的研究是从20世纪60年代开 始的。当时，电路交换技术已经得到了极大的发展。电路交换技 术是最适合于话音通信的，但随着计算机技术的发展，人们越来 越多地希望多个计算机之间能够进行资源共享，即能够进行数据 业务的交换。数据业务不像电话业务那样具有实时性，而是具有 突发性的特点，并要求高度的可靠性。这就要求在计算机之间有 高速、大容量和时延小的通信路径。在计算机之间进行数据通信 时，传统的电路交换技术的缺点越来越明显：固定占用带宽，线 路利用率低，通信的终端双方必须以相同的数据率进行发送和接 收等。所有这些都表明电路交换不适合于进行数据通信。因此， 大约在20世纪60年代末、70年代初，人们开始研究一种新形式的、 适合于进行远距离数据通信的技术——分组交换。
分组交换技术
分组交换技术分组交换技术也称包交换，是将用户传送的数据划分成•定的K度，每个局部叫做•个分组，通过传输分坦的方式传输信息的种技术。
它是通过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信，在传输线路质眼不高、网络技术手段还较单一的情况下.成运而生的一种交换技术.概述分组交换技术是在计算机技术开展到•定程度，人们除了打直接沟通，分组交换在每个分组的前面加上个分组头，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IJ的地.这一过程称为分组交换。
避行分组交换的通信网祢为分组交换KL从交换技术的开展历史看，数据交换经历了业路交换、报文交换、分组交换和粽合业务数字交换的开展过程。
分组交换实质上是在 %储一转发"根底上开展起来的。
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幼态殳用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据一分组•将个分组标识后，在一条物理线路上采用动态发用的技术，同时传送多个数据分组。
把来自用户发端的数据构存在交换机的存储器内，接希在网内转发。
到达接收端，再去掉分组头将&数据字段按顺序重新装配成完整的报文。
分组交换比旭路交换的电路利用率高，比报文交换的传输肘廷小，交互性好。
分如交换对始继电路交换网和报文交换网之后•种新型交换网络，它主要用于数据通信。
分组交换是一种存储转发的交换方式，它将用户的蛭划分成一定长度的分组，以分组为存储转发,因此.它比电路交换的利用率高.比报文交换的时延要小.而具有实时通信的能力。
分组交换利用统计时分夏用原理,将一条数据链路殳用成多个逻辑信道,最终构成条主叫、被叫用尸之间的信息传送通路.称之为爆电路（V.C）实现数据的分组传送.分组交换网具有如卜特点：（1）分组交换具有多逻辑信道的能力，故中继线的电路利用率高：（2）可实现分组交换网上的不同码型、速率和规程之间的终端互通：（3）由于分组交换具有差惜检测和纠正的能力，故电路传送的误捋率.极小:（4）分坦交换的网络管理功能强。
第4章 分组交换技术
4.1.4 虚电路与数据报
1. 数据报服务
• 每个数据分组作为独立的信息单位在网上传输。同一终端发出的数 据分组之间在网上彼此无联系，可以从不同的路由传送，会引起失 序，要靠序号字段来恢复原来的次序。 每个分组中携带的信息称为一个数据报。 适用于短报文的数据通信，如询问/响应型、电子邮件型业务等 节点2
• 由固定长度的53个字节组成。前5个字节 称为信头,后48个字节称为信息段(净荷)。
传统分组交换
ATM
2. ATM信元格式
8 4
GFC/VPI＊ VPI VPI VCI 信头 PTI HEC CLP
1＊
1 2 3 4 5 653
VCI
VCI
净荷 在NNI上为VPI
＊：在UNI上为GFC
说明：NNI信头不需要GFC字段，可使VPI扩展为12比特。
4.1.4 虚电路与数据报
3. 虚电路和数据报的比较
比较项目
建链过程 目的地址 路由选择 节点出故障 分组顺序 差错处理 流量控制 必须有
《分组交换技术》课件
这是一份关于分组交换技术的PPT课件，涵盖了该技术的定义、与电路交换 技术的区别、发展历史、原理和工作方式等内容。让我们一起探索分组交换 技术的优缺点、应用场景和未来发展趋势。
什么是分组交换技术？
分组交换技术是一种网络通信方法，将数据分成块（或称为分组），通过网 络传输。与电路交换技术相比，分组交换技术更加灵活、可靠且适应性强。
常见的分组交换技术标准
IP协议
互联网协议，实现分组交换和数据传输
ATM协议
异步传输模式，提供高速传输和多种服务质量
IP协议和ATM协议的区别
IP协议基于互联网的需求，以灵活性为目标，而ATM协议则专注于高速传输 和多种服务质量的支持。
IP协议的分组交换技术
IP协议是互联网分组交换的基础，通过将数据分为IP包，并使用IP地址在全球范围内进行路由和传输。
分组交换技术与电路交换技术的区别
分组交换技术
数据分割成分组传输，按需分配带宽
电路交换技术
建立独占通信线路，需要预先分配带宽
分组交换技术的发展历史
1
1960年代
出现分组交换技术的初步概念
2
1970年代
引入分组交换网络的实际应用
3
1980年代
TCP/IP协议的广泛应用推动了分组交换技术的发展
分组交换技术的原理和工作方 式
分组交换技术基于数据分组的概念，网络设备根据目的地将数据分成适当大 小的数据包，通过路由器和交换机转发，最终到达目标设备。
分组交换技术的优缺点
1 优点
高度灵活性、可靠性和适应性
2 缺点
较大的延迟和复杂的路由算法
分组交换技术的适用范围
互联网
大规模数据传输和全球性连接
2024计算机三级《网络技术》基础知识分组交换技术的概念
2024计算机三级《网络技术》基础知识分组交换技术的概念基于你的要求，以下是一个关于基础知识分组交换技术的详细解释，超过1200字。
网络技术是现代计算机科学领域的一部分，负责连接和传输数据。
网络技术的发展使得人们能够使用互联网进行快速、高效的数据传输和共享。
而基础知识分组交换技术是网络技术的基石之一在网络通信中，数据是以数据包或数据帧的形式进行传输的，而基础知识分组交换技术正是通过将数据分成更小的单元来进行传输，这些单元通常被称为"分组"。
分组由数据、源和目的地地址组成。
基础知识分组交换技术的核心思想是将数据分成不同的分组，并按顺序将它们发送到目标设备。
与传统的电路交换技术相比，基础知识分组交换技术具有更高的灵活性和可扩展性，因为它能够适应多样的数据传输需求。
首先，基础知识分组交换技术将数据分成较小的分组，这样可以使得互联网上的多个数据流共享网络资源。
由于分组的大小是可变的，因此不同类型的数据可以拥有适合自身需求的分组大小，从而提高网络的效率。
其次，基础知识分组交换技术使用的是存储转发的传输方式。
这意味着每当一个分组到达一个中转节点时，它需要被完全接收并存储，然后再被发送到下一个节点。
这种方式确保了分组的完整性和可靠传输。
基础知识分组交换技术还可以提供更好的错误控制能力。
在传输过程中，如果一些分组发生了错误或丢失，那么只需要重新发送该分组，而不需要重新发送整个数据流。
这大大减少了网络传输的开销。
此外，基础知识分组交换技术还支持多路复用。
多路复用是指多个分组能够同时在同一条链路上传输，从而提高了网络的利用率。
这种模式非常适用于现代互联网，因为互联网上存在大量的数据流，需要同时传输。
基础知识分组交换技术还能够根据网络的拥塞情况进行调整。
当网络拥塞时，分组交换技术可以使用拥塞控制算法来动态调整网络的传输速度，以避免网络的崩溃和数据丢失。
除了上述优点之外，基础知识分组交换技术还有一些挑战需要面对。
现代交换技术-第4章分组交换技术
j
固定路由表算法
图4-5 固定路由表算法示例
• 表4-1所示为网络控制中心计算得到的全 网的路由表。
• 该表列出了所有节点到各个目的节点所 确定的路由。
• 实际上，对于每一个节点仅需存储其中 相应的一列即可。
（2）自适应路由选择。
① 故障。 ② 拥塞。
Flash
4．拥塞控制方法
（1）从拥塞节点向一些或所有的源节点发 送控制分组。 （2）根据路由选择信息调整新分组的产生 速率。 （3）利用端到端的探测分组来控制拥塞。 （4）允许节点在分组经过时添加拥塞指示 信息，具体包括下列两种方法。
4.2.4
路由选择
1．路由选择概述
（1）路由选择准则：路由选择的依据，如路 由跳数、状态（链路距离、带宽、费用、时 延） （2）路由选择协议：路由信息收集和发布的 规程和方法，如静态、动态路由法
（3）路由选择算法：如何获得最佳路径
2．路由选择算法
Fixed routing静态（固定) 路由法: uses fixed (static) routing directory (table), which is unchanged during each active connection.
Adaptive routing 动态路由法: uses adaptive (dynamic) directory , which is periodically adjusted according the changing of network conditions. Packets may take different routes. They must be reassembled at the receiving node.
计算机三级《网络技术》基础知识：分组交换技术的概念
计算机三级《网络技术》基础知识：分组交换技术的概念2022计算机三级《网络技术》基础知识：分组交换技术的概念在学习中，大家都背过不少知识点，肯定对知识点非常熟悉吧！知识点就是“让别人看完能理解”或者“通过练习我能掌握”的内容。
哪些才是我们真正需要的知识点呢？下面是店铺为大家整理的计算机三级《网络技术》基础知识：分组交换技术的概念，仅供参考，希望能够帮助到大家。
1.电路交换的基本概念通信子网的交换方式中分为两类：电路交换和存储转发交换。
其中存储转发交换分为报报文交换和报文分组交换。
其中分组交换技术分为：数据报方式与虚电路方式电路交换分为三个阶段：(1)线路建立：两台主机要传输数据，首先通过子网建立两台主机之间的线路连接。
(2)数据传输：线路连接后，可以实现实时、双向的交换数据。
(3)线路释放：数据传输结束后，原点想目的主机发送释放请求，目的同意后逐步释放连接。
线路交换的优点：实时性强，适应于交互式会话通信。
线路交换的缺点：对突发性通信不适应，系统效率低，不具备存储数据能力，不具备差错控制能力。
2.存储转发交换的特点与线路交换的特点区别：(1)发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按照一定格式组成一个数据单元(报文或报文分组)进入通信子网。
(2)通信子网的结点是通信控制处理机，它负责完成数据单元的接受、差错检验、存储、路径选择和转发功能。
存储转发交换分为报文交换和报文分组交换。
被传送的数据单元分为两种：报文和报文分组。
报文：数据长度不限，增加目的地址、源地址与控制信息组成一个逻辑单元。
分组：限制报文长度，源结点需要将报文分成多个分组，发送结束后，由目的结点按顺序重新组织成报文。
存储转发优点：共享信道，线路利用率高;路由选择功能，提高系统效率;每个路由可进行差错检查和纠错处理，提高系统可靠性;路由器实现不同通信速率的转换，也可对不同数据代码格式进行转换。
3.实际应用中，分组交换技术分为：数据报方式与虚电路方式(1)数据报方式分组传输前不需要预先在源与目的之间建立连接，源主机发送的每一个分组都可以独立选择一条传输路径，每个分组可以在通信子网中通过不同的路径传输到达目的地。
分组交换技术
分组交换技术
什么是分组交换技术
分组交换技术，也称为路由交换技术，是一种应用数据通信技术，是在网络中将数据数据以一定的固定大小的包（分组）的形式传送的技术。
使用的协议可能是不用的，但是主要的协议是TCP/IP，它允许数据在相邻的节点之间进行网络传输。
特点：
1、互联网的支撑：分组交换技术为互联网的流动提供了支撑，因为它允许不同的网络之间的信息交换；
2、传输速度快：分组交换技术使得数据传输速度更快，允许更多的信息以更短的时间进行传输；
3、信息隔离：分组交换技术使得数据可以与其他信息隔离，以避免资料等受到损害；
4、降低延迟：分组交换技术可以有效降低传输数据的时延；
5、节省带宽：分组交换技术提供的节省带宽的机会，能够缩短电路的拥塞程度。
应用：
1、路由协议：分组交换技术在路由协议中大量应用，用来传输报文；
2、网络拓扑设计：它有助于改善网络拓扑设计，提高了网络传输的效
率；
3、无线网络：它既可以应用于有线网络，也可以用于无线网络，例如WLAN；
4、负载均衡：分组交换技术可以帮助更好的实现负载均衡；
5、多播技术：通过分组交换，可以有效实现多播技术。
总结：
分组交换技术是一种应用数据通信技术，是在网络中将数据数据以一定的固定大小的包（分组）的形式传送的技术。
它为互联网的流动提供了支撑，传输速度快，可以与其他信息隔离，降低延迟，节省带宽的特点，以及路由协议、网络拓扑设计、无线网络、负载均衡以及多播技术的应用，使得它在建立网络上发挥着重要作用。
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LCN=60
终端D
LCN=75
节点1
终端C
LCN=30
节点3
LCN=15
节点4
终端B
路由选择
静态法：
（1）扩散式路由法 （2）固定路由表法
动态法
（1）路由选择算法 （2）集中式路由交换
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《现代交换技术》
23
扩散式路由选择
每个节点接收到一个分组后检查是否收到过该分组， 如果收到过就将它丢弃，如果未收到过，则把该分组发 往除了分组来源的那个节点以外的所有相邻的节点。这 样，同一个分组的副本将经过所有的路径到达目的节点。 目的节点接受最先到达的副本，后到的副本将被丢弃。
分组的形成
来自终端的用户数据可能是很长的报文，需要将该报文拆 分成若干段，并加上分组头，组成一个完整的分组
（packet）。
用户报文
分组头 用户数据
分组交换基本概念
交换节点A
分组1
交换节点B
交换节点C
传播时延
发送时延 处理与排队时延
分组2
分组3 分组4 分组5 分组1 分组2 分组3 分组4
复杂的差错控制和流量控制措施，速率不高，
适于广域网。
数据通信系统的构成
数据通信系统由数据终端设备(DTE)、数据电路和计算机系统组成。 对于模拟传输信道，DCE的做用就是A/D和D/A; 如果信道是数字的，则DCE的作用是实现信号码型气电平的变换、信道 特性的均衡、定时供给.
数据终端设备 （DTE）
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《现代交换技术》
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以分组为单位传送数据
源 端 节点C 节点A
目的端
节点B
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分组交换网的服务
虚电路服务：提供面向连接的信息传送。 数据报服务：提供无连接的信息传送。
PSE
DCE
DCE
DTE PSE PSE DCE
DTE－数据终端设备 DCE－数据电路终结设备 PSE－分组交换设备
物理层 DTE
DTE/DCE接口 DCE
比 特 流
(a) X.25 接口逻辑结构
(b) 信息流关系
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《现代交换技术》
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物理层
X.25协议的物理层规定采用X.21建议。物理层 定义了DTE和DCE之间建立、维持和释放物理链 路的过程，包括机械、电气、功能和过程特性， 相当于OSI的物理层。
接口
（DCE）
接口 （DCE）
中央计算机系统 （DTE）
数据 输入
输出
设备
传输 控制 器
数据 电路 终接 设备
传输信道
数据 电路 终接 设备
主 通信 控制 器 机
数据电路
数据链路
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X.25协议应用环境
X.25: “在公用数据网上以分组方式工作的数据终端设备 DTE和数据电路终接设备DCE之间的接口”。
X.25 MODEM PT (DTE) PT：分组型终端 PS：分组交换机 … MODEM PS 分组 交换网 PS
DCE
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《现代交换技术》
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X.25协议的系统结构和信息流关系
用户高层
用户数据
多信道逻辑接口
分组层 网
链路逻辑接口 数据链路层
H
用户数据
F A
C
信息
FCS F
络
物理接口
X.25数据链路层的帧类型
分 类 信息帧 名称 — 缩 写 I帧 作 用 传输用户数据
接收准备好
逻辑信道
逻辑信道的形成过程
终端 复用器
逻辑信道
计算机
A B
255 254
进程 进程 …
…
201
C
进程
分组头格式
8
字节1 字节2 字节3
7
6
5
4
3
2
1
通用格式标识符GFI
逻辑信道组号LCGN
逻辑信道号LCN 分组类型识别符
通用格式标识符：对不同类型分组，其含义是不同的。 逻辑信道号LCN：16×256＝4096条，其中0号被LCN保 留，只开放4095条。 分组类型标识符号：
数据报（Datagram）
在数据报方式中，分组被独立的对待，每一个分组 都包含终点地址信息，彼此之间相互独立的寻找路 径，同一份报文的不同分组可能沿着不同的路径到 达终点。
在这种技术中，一个被独立对待的分组就称为一个 数据报
18
数据报
节点2
终端A
c b a b b c b a
终端B
节点1
节点4
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信息帧
控制字段比特 7
信息（I）帧 监控（S）帧 无编号（U）帧
6
N（R） N（R） M M M
5
4
P P/F P/F
3
2
N（S） S M S M 0 1
1
0
0 1 1
监控帧用于监视和控制数据链路，完成信息帧的接收 确认、重发请求、暂停发送请求等功能。
监控帧的3种类型（由SS两个比特区分）：
接收就绪（RR）：向对方表示已经准备好接收下一个I帧 接收未就绪（RNR）：向对方表示忙状态，这意味着暂 时不接收新的I帧 拒绝帧（REJ）：要求对方重发编号从N(R)开始的I帧
控制字段比特 7
信息（I）帧
监控（S）帧 无编号（U）帧
6
N（R）
N（R） M M M
5
4
P
P/F P/F
3
2
N（S）
S M S M 0 1
1
0
0
1 1
——N(S): 本站当前发送的帧序号 ——N(R): 本站期望收到对方站的帧序号
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信息帧
控制字段比特 7
信息（I）帧 监控（S）帧 无编号（U）帧
一个子频带传输一路信号。
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《现代交换技术》
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同步时分复用
TDM：将信道的传输时间划分成若干时隙，各路信号轮流 在自己的时隙内独占信道传输。 固定分配带宽
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《现代交换技术》
6
统计时分复用
基本概念
统计时分复用（也称为异步时分复用） 异步的含义是指可变的，不固定的。 在给用户分配资源时，不像同步时分那样固定分配，而 是按需动态分配。只有在用户有数据传送时才给它分配
据传输两方面的内容。
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数据通信及其特点
数据通信具有很强的突发性，
数据 业务
峰值比特率和平均比特率相差较大;
数据业务对时延没有严格的要求，
但需要进行无差错的传输.
电路交换的特点：
带宽固定
同步和对称性 没有差错控制
4
频分复用 FDM
FDM：传输信道总带宽划分成若干个子频带，每
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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）。
优点：具有很高 的可靠性 缺点：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
一般只用在可靠性要求特 别高的军事通信网中。
2
3
1
6
4
5
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固定路由表算法
静态路由算法中最常用的一种。每个节点的路由 表在系统配置时生成，表中给出该节点到达其他 各目的节点经由路径的下一节点。 算法简单，适用于网络拓扑结构和业务量相对稳 定的情况。但难以适应网络拓扑和状态的变化， 一旦被选路由故障，就会影响信息的正常传送。
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《现代交换技术》
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数据链路层
X.25链路层规定了在DTE和DCE之间的线路 上交换X.25帧的过程。链路层规程用来在物理 层提供的双向的信息传送管道上实施信息传输 的控制。链路层的主要功能如下： 差错控制，采用CRC循环校验，发现出错时 自动请求重发； 帧的装配和拆卸及帧同步； 帧的排序和对正确接收的帧的确认； 数据链路的建立、拆除和复位控制； 流量控制。
分组5
分组交换过程
逻辑信道
基本概念
在统计时分复用中，对各用户的数据使用标记进行区
分。这样，在一条共享的物理线路上，就形成了逻辑上分
离的多个子信道。这种子信道称为逻辑信道，用逻辑信道
号（LCN）标识。 分组的序号主要是用来标识该分组在原来的数据报文 中的位置，以便于接收端能够将接收到的分组还原为原来 完整的报文。
资源，因此线路的利用率更高。
统计时分复用
工作原理
2 1
缓冲器
b3
b2
b1
缓冲器
c3
c2
2
b3
1
b2
b1
c1
c3
c2
c1
缓冲器
分组交换基本概念
分组交换也叫包交换，它是以分组为信息单位，以存储/ 转发方式在网络中传递信息的交换方式。 基本思想： 将用户信息分割成小的数据块—分组（Packet） 分组具有统一格式，包含用于控制和选路信息 各分组以“存储转发”的方式在网络中传递。
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控制字段比特 7
信息（I）帧
监控（S）帧 无编号（U）帧
6
N（R）
N（R） M M M
5
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