电路交换和分组交换的基本原理
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。
现代交换原理与技术
现代交换原理与技术一、交换原理的概述交换原理是指在通信网络中，通过一种机制将信息从一个通信线路传输到另一个通信线路的过程。
它是实现通信网络中信息传输的核心技术。
随着通信技术的发展，交换原理也在不断地发展和完善。
二、交换原理的分类1. 电路交换电路交换是指在通信网络中，通过建立一条物理连接来传输信息。
这种方式需要预先分配资源，并且在整个通话期间占用这些资源。
常见的电路交换技术包括电话系统中使用的电路交换和ISDN（Integrated Services Digital Network）系统中使用的电路交换。
2. 报文交换报文交换是指在通信网络中，将数据分割成多个报文进行传输，并且每个报文都带有目标地址和源地址等信息。
这种方式可以提高网络资源利用率，但需要额外的控制信息来管理数据包。
3. 分组交换分组交换是指将数据分成固定大小的数据包进行传输，并且每个数据包都带有目标地址和源地址等信息。
这种方式具有灵活性、可靠性高等优点，因此被广泛应用于现代计算机网络中。
三、现代分组交换技术1. 数据包交换数据包交换是指将数据分成固定大小的数据包进行传输，并且每个数据包都带有目标地址和源地址等信息。
这种方式可以提高网络资源利用率，同时也可以提高网络的可靠性。
2. 路由器路由器是一种专门用于处理分组交换的网络设备。
它可以根据目标地址将数据包发送到正确的目标设备，并且可以根据网络拓扑和负载情况来选择最佳路径。
3. 交换机交换机是一种专门用于处理局域网内部通信的网络设备。
它可以根据MAC地址将数据包发送到正确的目标设备，同时也可以通过学习和过滤等技术来保证局域网内部的安全性。
4. VLANVLAN（Virtual Local Area Network）是一种虚拟局域网技术，它可以将一个物理局域网划分成多个逻辑上独立的子网。
这种技术可以提高网络管理和安全性。
5. QoSQoS（Quality of Service）是一种服务质量保证技术，它可以根据不同应用程序对网络资源进行优先级调度，从而保证关键业务在网络拥塞时能够得到优先处理。
现代通信网技术第二章电路交换
专用通信网
01
专用通信网是指为特定行业或企 业提供的内部通信网络，如银行 、证券、保险等金融机构的专用 通信网络。
02
专用通信网通常需要高可靠性和 安全性，因此电路交换技术在此 领域具有广泛应用，可以提供稳 定的语音和数据传输服务。
随着多媒体通信的普及，用户对 通信的实时性要求越来越高，电 路交换技术需要进一步提高传输
速度和降低延迟。
高效压缩技术
为了满足多媒体通信的数据量需求， 需要发展更高效的音视频压缩技术， 以减小传输带宽和存储空间占用。
适应性传输
针对不同网络环境和通信需求，电 路交换技术需要具备自适应传输能 力，以实现高质量的多媒体通信。
随着数字信号处理技术的发展，数字 电路交换技术逐渐取代了模拟电路交 换技术。
电路交换技术的特点
稳定性
可靠性
实时性
电路交换技术能够提供 稳定、可靠的通信服务，
通信质量较高。
在电路交换中，通信双 方之间的连接是固定的， 因此可以保证数据的可
靠传输。
电路交换技术适用于需 要实时通信的场景，如 语音通话、视频通话等。
数字电路交换
采用数字信号传输，具有抗干扰 能力强、传输质量稳定、可复用 等优点，是现代通信网的主流交 换方式。
频分多址电路交换与时分多址电路交换
频分多址电路交换
将通信频带分成若干个小的频带，每 个用户占用一个特定的频带进行通信 ，可以实现多路通信。
时分多址电路交换
将时间分割成若干个小的时隙，每个 用户占用一个特定的时隙进行通信， 可以实现动态分配通信资源。
分组交换和电路交换
分组交换和电路交换⼀、⽹络核⼼主要是由互联⽹端系统的分组交换机和链路组成的⽹状⽹络；1 分组交换与电路交换分组交换在很多⽹络的应⽤中，端系统经常进⾏报⽂（message）的交换。
报⽂能够包含协议设计者需要的任何东西，并可以执⾏⼀种控制功能，也可以包含数据。
我们为了从源端向⽬的端成功发送⼀个报⽂，源端将长报⽂划分为较⼩的数据块，上述操作我们简述为分组，在源和⽬的地之间，每个分组都通过通信链路和分组交换机(常见的有路由器和链路层交换机),分组以等于该链路最⼤传输速率的速度来传输通过通信链路。
由上述可知，我们可将某源端或分组交换机经过⼀条链路发送的分组的⽐特数为O，设当前链路的传输速率为R⽐特/秒，则传输该分组的时间为O/R秒。
存储转发传输机制多数分组交换机在链路的输⼊端使⽤存储转发机制。
所谓存储转发机制是指在交换机能够开始向输出链路传输该分组的第⼀个⽐特之前，必须接受整个分组。
使⽤存储转发(1)错误检验功能CRC的作⽤是对前⾯的数据进⾏校验，防⽌出错,因为存储转发是分组交换机在接受到整个分组才能进⾏传输，所以在我们接受到CRC字段的时候，我们可以进⾏相应的检查，检查其是否已经被破坏。
(2)⾃动缓存(3)策略功能如ACL访问控制列表等存储转发⼜分为报⽂交换和分组交换，这个我们会在接下来的记录。
排队时延和分组丢失对于每条相连的链路，每个分组交换机都会具有⼀个输出缓存（输出队列），它⽤来存储路由器准备发往那条链路的分组。
输出缓存可以应⽤于排队等待的时候，即如果到达的分组需要传输到某条链路，但该链路却忙于传输其他分组，那么该分组便可在输出缓存中进⾏等待，因此除了存储转发的时延外，分组还要承受输出缓存的排队时延，这些时延是变化的，变化的程度取决于⽹络的拥挤程度，⽽输出缓存⼤⼩是有限的，所以会出现所谓的分组丢失（丢包），到达的分组或已经排队的分组之⼀将被丢弃。
转发表和路由选择协议分组在传输的时候会包含⽬的地的IP地址，当分组到达⽹络中的路由器时，路由器会检查该分组的⽬的地址的⼀部分，并向⼀台相邻的路由器转发该分组，每个路由器具有⼀个转发表，其功能是将⽬的地址或⽬的地址的⼀部分映射为输出链路，所以当分组到达路由器时，路由器会先检查其地址，并⽤这个⽬的地址搜索其转发表，以发现适当的输出链路。
《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
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电路交换是一种传输方式，它将被传输的数据通过一个物理连接上的线路建立起一条连续的通路，以保证数据能够稳定、持续地流动。
在电路交换中，传输的数据只能在该通路上单向流动，直到数据传输完成或者通路被中断。
这种传输方式的优点是传输速度快、传输稳定性好，但是占用的资源较多。
报文交换与电路交换不同，它不将数据直接通过物理连接传输，而是将数据以独立的信息包（报文）的形式传递。
在报文交换中，发送端将一个完整的报文发送给网络，由网络负责将其分割并逐个传输，直到接收端收到全部信息并将其重新组合成一个完整的报文。
这种传输方式的优点是资源占用更少，网络性能更加灵活，但是传输速度较慢。
分组交换是一种介于电路交换和报文交换之间的传输方式。
在分组交换中，数据被分割成若干个同样大小的数据块（即分组），每个分组通过网络中的通道单独传输。
接收端则将这些分组重新组合成原始数据。
和报文交换类似，这种传输方式也有较好的资源利用率和灵活性，但是传输速度比电路交换慢。
总体来看，电路交换、报文交换和分组交换利用不同的传输机制来实现数据的传输。
电路交换适用于对传输稳定性和速度要求高的应用场景，报文交换适用于资源占用较少的环境下，而分组交换则是在传输性能和资源利用率之间做出协调的一种传输方式。
在实际应用
中，需要综合考虑传输的特点、网络环境和应用的需求来选择合适的传输方式。
现代交换原理
现代交换原理1.3 主要的交换方式现代通信网中采用的交换方式主要有电路交换、分组交换方式。
1.3.1 电路交换电话交换一般采用电路交换方式。
电路交换方式是指两个用户在相互通信时使用一条实际的物理链路，在通信过程中自始至终使用该条链路进行信息传输，并且不允许其它计算机或终端同时共享该链路的通信方式。
电路交换属于电路资源预分配系统，即在一次接续中，电路资源预先分配给一对用户固定使用，不管电路上是否有数据传输，电路一直被占用着，直到通信双方要求拆除电路连接为止。
电路交换的特点①在通信开始时要首先建立连接，在通信结束时要释放连接；②一个连接在通信期间始终占用该电路，即使该连接在某个时刻没有信息传送，该电路也不能被其它连接使用，电路利用率低。
③交换机对传输的信息不作处理，对交换机的处理要求简单，但对传输中出现的错误不能纠正。
④一旦连接建立以后，信息在系统中的传输时延基本上是一个恒定值。
电路交换适合传输信息量较大且传输速率恒定的业务，如电话通信业务，但不适合突发性要求高和对差错敏感的数据业务。
1.3.2分组交换分组交换原来是为完成数据通信业务发展起来的一种交换方式，由于分组交换技术的迅速发展，现在利用分组交换技术不仅可以用来完成数据通信业务，也可以用来完成话音和视频通信。
分组交换利用存储——转发的方式进行交换。
在分组交换方式中，首先将需传送的信息划分为一定长度的分组，并以分组为单位进行传输和交换。
在每个分组中都有一个3-10个字节的分组头，在分组头中包含有分组的地址和控制信息，以控制分组信息的传输和交换。
分组交换采用的是统计复用方式，电路的利用率较高。
但统计复用的缺点是可能产生附加的随机时延和丢失数据的可能。
这是由于用户传送数据的时间是随机的，若多个用户同时发送分组数据，则必然有一部分分组需要在缓冲区中等待一段时间才能占用电路传送，若等待的分组超过了缓冲区的容量，就可能发生部分分组的丢失。
另外，在分组交换中普遍采用逐段反馈重发措施，以保证数据传送是无差错的。
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。
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从传输技术来说，电话网是采用电路交换方式，即电话通信的电路一旦接通后，电话用户就占用了一个信道，无论用户是否在讲话，只要用户不挂断，信道就一直被占用着。
一般情况下，通话双方总是一方在讲话、另一方在听，听的一方没有讲话也占用着信道，而且讲话过程中也总会有停顿的时间。
因此用电路交换方式时线路利用率很低，至少有50%以上的时间被浪费掉。
而因特网的信息传送是采用分组交换方式，所谓分组交换，是把数字化的信息，按一定的长度“分组”、打“包”，每个“包”加上地址标识和控制信息，在网络中以“存储—转发“的方式传送，即遇到电路有空就传送，并不占用固定的电路或信道，因此被称为是“无连接”的方式。
这种方式可以在一个信道上提供多条信息通路；
请简述电路交换和分组交换(包交换)的基本原理与区别
电路交换
电路交换就是通信的过程中维持的是实际的电子电路（物理线路），这条电子电路建立后用户始终占用从发送端到接收端的固定传输带宽
电路交换的机制有什么缺点？
从电路交换的工作原理看出，电路交换会占用固定带宽，因而限制了在线路上的流量以及连接数量
电路交换常于分组交换进行比较。
其主要不同之处在于：分组交换的通信线路并不专用于源与目的地间的信息传输。
在要求数据按先后顺序且以恒定速率快速传输的情况下，使用电路交换是较为理想的选择。
因此，当传输实时数据时，诸如音频和视频；或当服务质量（QOS）要求较高时，通常使用电路交换网络。
分组交换在数据传输方面具有更强的的效能，可以预防传输过程（如 e-mail 信息和 Web 页面）中的延迟和抖动现象
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
信网称为分组交换网。
从交换技术的发展历史看，数据交换经历了电路交换、报文交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程。
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。
分组交换相对于电路交换的优点是什么？
分组发送的信息不会占用固定的带宽，可以使线路上建立更多的连接
GPRS数据传输以IP协议为基础，因此分组数据的传输是端到端的，包括空中接口部分。
GSM系统的电话业务使用电路交换的空中接口，GPRS系统使用分组交换空中接口，二者都遵循GSM标准，因此一个GPRS网络可看作是GSM 系统的扩展，对于GPRS网络需要一些额外的特殊需求。
通过在GSM系统中引入GPRS系统，它可以接入、认证和处理用户，并且能够同时端接电路交换数据和分组交换数据。
分组数据功能不会影响GSM系统所支持的电路交换业务，GPRS系统同其他分组数据系统一样，无线信道是在多个MS之间共享的，不会为某个MS分配无线信道。
当MS生成一个数据包时，它会利用第一个可利用无线信道把分组转发给下一跳，如前所述，一个MS最多可同时使用8个无线时隙。
当一个消息要传送的数据量很大时，这些数据会被分割成多个包，当这些包到达目的地时，他们会重组成原始消息，所有接收到的分组会存储在一个数据缓冲区中。
MS中的数据包在传输过程中可以使用不同的无线信道。
GPRS系统的MS有两种类型，一种只能用作分组交换通信，另一种可同时用作电路交换和分组交换通信。
一个专用的分组数据MS可以进行分组交换通信或者用作分组交换通信的接入，而具备两种模式的MS除此还可进行电路交换的通信。
GPRS系统实现分组数据交换功能的称作GPRS服务支持节点（SGSN）和GPRS网关支持节点（GGSN），SGSN在自己的服务区域内进行分组路由，GGSN向外部IP网络提供接口。
SGSN/GGSN与现有的GSM系统的电路交换部分相互独立，GPRS系统的其他部分仍使用现有的GSM网络元素
第三代移动通信系统——3G
在介绍第三代移动通信系统（简称3G）前，我们回顾一下目前世界上主要应用的第二代数字蜂窝移动通信系统，包括GSM（主要应用国家欧洲、中国）、PDC（日本）、DAMPS（北美）、IS-95即窄带CDMA（美国和韩国）。
第二
代移动通信系统主要以提供话音业务和低速数据业务为主，且只满足各国及部分区域性漫游。
为了满足对通信服务和质量日益增长的要求，需要引入能提供更广泛的业务，尤其是图、文、声、像的多媒体业务和接入高速因特网业务，并能提供全球漫游的第三代移动通信系统。
第三代移动技术核心网使用的是先进的分组交换技术如MPLS，BGP等，取代了电路交换技术。
优点是能够充合理分配网络资源，大大降低网络成本。
先进分组交换技术的数据传输实时性很强，所以能够满足语音业务的要求。
分组交换网是继电路交换网和报文交换网之后一种新型交换网络，它主要用于数据通信。
分组交换网是数据通信的基础网，利用其网络平台可以开发各种增值业务，如：电子信箱、电子数据交换、可视图文、传真存储转发、数据库检索。
分组交换网的突出优点是可以在一条电路上同时开放多条虚电路，为多个用户同时使用，网络具有动态路由功能和先进的误码纠错功能，网络性能最佳。
电路交换是指按照需求建立连接并允许专用这些连接直至它们被释放这样一个过程。
电路交换网络包含一条物理路径，并支持网络连接过程中两个终点间的单连接方式。
传统的语音电话服务通过公共交换电话网 PSTN（而不是 IP 语音）实现电路交换过程。
电话公司在用户呼叫期间为用户呼叫号码设定一条特定的物理路径，该路径专用于两终点双方间的连接。