第五章分组交换和分组交换网要点
现代交换第5章--分组交换技术及IP技术
分组交换机的缓冲存储器处理能力是动态分配的， 通信线路的资源也是动态复用的，当某一时刻某一 局部区域的待通信业务量过大时，就会超过交换机 与通信线路的承受能力，而使很多分组丢失，丢失 的分组要重传，更加重了网路的负担，最终导致全 网通过量急剧下降。因而从网路角度也要对各虚电 路的流量与链路的流量进行控制，从而使全网的分 组流量在设计范围内防止上述拥塞现象的发生。
分组交换的工作方式
数据交换的三种方式
电路交换、报文交换、分组交换
分组交换的工作方式：
面向无连接 数据报方式 面向连接 虚电路方式
分组交换的工作原理
分组交换的工作原理(续)
DTE:A-C:数据报(datagram)方式
甲
乙
C1
交换机
交换机
甲
丙
乙
C2
交换机
交换机
交换机
分组交换的工作原理(续)
分组头格式
通用格式 识别符
分组头
分组头 格式
QDSS 逻辑信道组号 逻辑信道号
分组类型标识符
QDSS 通用格式识别符的组成 （4比特）
通用格式识别符由分组头第1个字节的8-5位组成。 Q比特(第8比特)称为限定符比特，用来区分传输的分
组是用户数据还是控制信息。Q＝0表示是控制信息， Q＝1表示是用户数据。 D比特（第7比特)为传送确认比特，D=0表示数据组由 本地确认(DTE-DCE之间确认)，D=1表示数据分组进行 端到端(DTE与DTE)确认。 SS比特(第6、5比特)为模式比特，SS=01表示分组的 顺序编号按模8方式工作，SS=10表示按模128方式工作。
1-02、试简述分组交换的要点。
缺点：电路交换的平均连接建立时间长。信道利用低。
（2）分组交换：分组交换采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去.
优点：加速了数据在网络中的传输。简化了存储管理。减少了出错机率和重发数据量。
p=√hx/(k-1)
1-13、面向连接服务与无连接服务各自的特点是什么？
答：面向连接服务的特点是，在服务进行之前必须建立数据链路(虚电路)然后在进行数据传输，传输完毕后，再释放连接。在数据传输时，好象一直占用了一条这样的电路。适合于在一定期间内要向同一目的地发送许多报文的情况。对传输数据安全，不容易丢失和失序。但由于虚电路的建立，维护和释放要耗费一定的资源和时间。
若应用层数据长度为1000字节，数据的传输效率是多少？
答：数据长度为100字节时
传输效率=100/（100+20+20+18）=63.3%
数据长度为1000字节时，
传输效率=1000/（1000+20+20+18）=94.5%
缺点：仍存在存储转发时延。增加了处理的时间，使控制复杂，时延增加。
1-06、试将TCP/IP和OSI的体系结构进行比较。讨论其异同之处。
答：（1）OSI和TCP/IP的相同点是二者均采用层次结构，而且都是按功能分层。
（2）OSI和TCP/IP的不同点：
①OSI分七层，自下而上分为物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层，而TCP/IP分四层：网络接口层、网间网层（IP）、传输层（TCP）和应用层。严格讲，TCP/IP网间网协议只包括下三层，应用程序不算TCP/IP的一部分。
简述分组交换的要点
简述分组交换的要点
分组交换是计算机网络中常用的数据传输方式之一，它以数据包为单
位进行传输，可以高效地传输大量数据。
其主要要点包括以下几个方面：
1. 分组的结构
每个数据包都由头部和数据两部分组成，头部包含了控制信息，例如
源地址、目的地址、校验和、数据包长度等，数据部分是要传输的实
际数据。
分组的长度可以根据网络状况和传输速度进行调整。
2. 分组的传输流程
分组交换采用存储转发的方式进行传输，每个路由器都会接收到分组，根据头部信息决定将其转发至哪一条路径，直至到达目的主机。
在传
输过程中，路由器可以根据网络拥塞情况对分组进行排队等待，以保
证传输效率。
3. 网络拓扑结构
分组交换可适用于各种不同的网络拓扑结构，例如星型、环形、网状等。
各种不同的拓扑结构可以基于不同的物理媒介进行实现，例如有
铜线、光纤、无线等。
4. 控制协议
分组交换使用的是一种分布式的控制协议，每个路由器都可以根据收
到的分组信息进行自主的路由选择。
有诸多不同的路由选择算法可供
选择，例如距离矢量算法、链路状态算法等。
5. 质量服务
分组交换可以提供各种不同的服务质量，例如保证数据包传输的可靠性、传输速度和带宽保障等。
根据不同的应用场景，可以选择不同的
服务质量方式。
总的来说，分组交换作为计算机网络的一种基本通信方式，具有很多
优点，例如灵活性强、能够提供多种服务质量、支持多种拓扑结构等，在现代网络通信中被广泛使用。
现代 第5章 交换技术
重复，以保证接收到的消息无差错。
No.7信号系统能满足多种通信业务的要求，可用于电话网、智能网和 综合业务网等。还能作为一种可靠的传送系统，在交换局和特种服务中心 之间进行其它形式的信息传递（如管理和维护信息）。No.7信号系统是通 信网向综合化、智能化发展不可缺少的支撑系统。
统中使用的交叉接点大多是由大规模集成电路构成的交换矩阵，具有开 关速度快（微秒级）、体积小、功耗小、无机械磨损、寿命长等优点。 有M条入线和N条出线的阵列称为M×N矩阵。为了能把M条入线中的任 何一条接到N条出线中的任何一条，它需要M×N个交叉接点。这种能 使每一条入线皆可和每一条出线相接的交叉矩阵称为“全利用度”的交 叉矩阵，它要使用数量巨大的交叉接点，很不经济。 减少交叉接点数量的根本途径是使用多级交叉矩阵或采用数字交换。
第5.1节、交换的必要性
单单位位用用户户
家家庭庭用用户户
电电视视机机
同轴电缆
便便携携计计算算机机
网线 电话线
交换网
固固定定电电话话
无线信道
节节目目提提供供商商 内内容容提提供供商商 服服务务提提供供商商
移移动动终终端端
第5.1节、交换的必要性
通信网的目的是使一个用户能在任何时间、以任何方式、与任何地点的 任何人、实现任何形式的信息交流（5W）。显然，不可能把千百万用 户的通信终端都以直达通信电路一一连接起来，因为，N个用户彼此直 连需要N(N−1) / 2条电路，即使只有100个用户（N=100）的小单位， 彼此直连也需4950对线，何况用户可能还有移动通信的要求。
一般的用户可能并没有感受到交换网的存在，那么你拨打的电话是如 何找到对方并建立通话？你的计算机又是如何在Internet找到需要的内容？
分组交换技术的要点
分组交换技术的要点
分组交换技术是一种计算机网络通信方式，它将数据分成多个数据包并通过网络传输。
以下是分组交换技术的要点：
1. 数据分组：将数据分成多个数据包，每个数据包都有独立的头部和尾部，其中头部包含源地址、目标地址等信息。
2. 分组传输：将数据包通过网络传输，每个包都可通过不同的路由器或链路传输。
3. 动态路由：通过动态路由协议，路由器可以自动选择最佳路径传输数据包。
4. 拥塞控制：分组交换技术可以通过拥塞控制算法来避免网络拥塞，保证网络的稳定性和可靠性。
5. 可靠性：在分组传输过程中，数据包可能会丢失或损坏，因此分组交换技术需要提供可靠的传输机制，如错误检测和重传机制。
6. 网络安全：分组交换技术需要提供网络安全机制，如加密、认证和防火墙等，来保护网络数据的安全性和隐私性。
分组交换技术的要点包括数据分组、分组传输、动态路由、拥塞控制、可靠性和网络安全，这些要点都是保证分组交换技术高效、稳定、可靠和安全的关键。
1请简述分组交换技术的要点
1请简述分组交换技术的要点
分组交换技术是一种在计算机网络中使用的通信方式，其要点如下：
1.数据被分割成多个固定大小的数据包（分组）进行传输。
2.分组包含了源地址和目的地址等必要信息，以便于在网络中正确路由。
3.路由器是分组交换网络的核心设备，它们负责将分组从发送端路由到接收端。
路由器会对接收到的分组进行存储转发，即先将分组存储到缓存中，然后再继续发送。
4.分组在网络中的传输是异步的，即不需要在发送端和接收端之间建立一条专用的连接通路。
5.分组交换网络可以实现多路复用，即多个不同的通信会话可以同时传输，提高了网络的利用率。
6.分组交换网络具有良好的可扩展性，支持增加更多的节点和链路。
7.分组交换网络能够容忍链路故障和拓扑结构的变化，具有较好的健壮性。
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。
计算机网络各章重点总结
第一章：概述1、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(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边缘部分：由各主机构成,用户直接进行信息处理和信息共享；低速连入核心网。
核心部分:由各路由器连网，负责为边缘部分提供高速远程分组交换.2、计算机之间的通信方式：主机A 的某个进程和主机B 上的另一个进程进行通信”简称为“计算机之间通信”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：（1）客户服务器方式（C/S 方式）客户(client)和服务器（server）都是指通信中所涉及的两个应用进程。
客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。
(2）对等方式（P2P 方式）对等连接是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。
两者的相同点与区别：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。
前者严格区分服务和被服务者，后者无此区别.后者实际上是前者的双向应用。
3、因特网的核心部分：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的关键，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.因特网核心部分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。
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。
4、（1）电路交换的主要特点:“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。
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（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（3)报文交换：电报通信：采用了基于存储转发原理的报文交换。
电路交换整个报文的比特流连续的从源点直达终点。
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几种常见的路由选择策略：
1. 固定路由选择 2. 泛法路由选择 3. 随机路由选择 4. 自适应路由选择
固定路由选择举例
各节点的路由表
洪泛式路由选择示例
扩散式路由
虚电路路由表
虚电路重连接过程
5.2.5 流量控制
分组交换网中各个节点交换机的处理能力和各条线路 的传输容量是一定的，但是用户终端发送分组的时间和数 量具有随机性。如果不对数据流进行控制，有可能造成网 内数据流分布不均匀，部分节点和线路上的数据流超过其 处理能力或传输容量，造成网络的阻塞。严重时，分组在 网络中无法传送，不断被丢弃，源节点无法发送新的数据， 目的节点也收不到分组，造成死锁。
物理层完成的主要功能如下： 在DTE和DCE接口处提供数据传输； 在设备之间提供控制信号； 提供时钟信号，用以同步数据流和规定比特速率； 提供电气地； 提供机械的连接器（如针、插头和插座）。
5.3.3 X.25的数据链路层——LAPB
X.25数据链路层规程是要在物理层提供的双向的信 息输送管道上实施信息传输的控制。一般情况下，X.25 的数据链路层采用的是HDLC（高级数据链路控制规程） 的一个子集LAPB（平衡型链路访问规程）。
（3）在数据报方式下，由于每个数据分组都要独立的寻找路径， 所以单个数据分组传输的时延较大。而虚电路一旦建立，单个 数据分组的传输时延则会小得多。
（4）数据报方式对网络的适应能力较强。
5.2.4 路由选择
分组交换网的主要功能就是接受来自源站点的分组， 并将它们传送到目的站点。因为通常在网络中存在多条从 源站点到目的站点的路径也就是路由，所以为了完成分组 传送这个任务，必须选择其中的一条路径，这就是路由选 择功能 .
分组交换网提供的虚电路交换方式有两种，一种是交换虚 电路（SVC：Switch Virtual Circuit），又称为虚呼叫 （Virtual Call），另一种是永久虚电路（PVC：Permanent Virtual Circuit）。
虚电路路由表
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。
数据报和虚电路的对比
（1）数据报省掉了呼叫的建立和清除过程，如果只传送少量的分 组，那么采用数据报方式的传输效率会比较高。
（2）对于数据报方式，由于每个分组是各自独立在网络中传输的， 所以分组不一定按照发送时的顺序到达网络终点，因此在网络 终点必须对分组重新排序。而对于虚电路的方式，分组按已建 立的路径顺序通过网络，在网络终点不需要对分组重新排序。
分组交换网。
5.2 分组交换的基本原理
5.2.1 分组传送方式（资源共享方式）
1
2
1
2
2
3
1
3
图5.1 统计时分复用（STDM）
用户 用户 数据 标识
分组传送采用的是统计时分复用（STDM）的方式。
5.2.2 分组的形成
来自数据终端的用户数据可能是很长的报文，我们需要 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），如图5.2所示。
第五章 分组交换与分组交换网
1. 分组交换技术的产生于发展 2. 分组交换的基本原理 3. 分组交换协议—X.25协议 4. 分组交换机 5. 分组交换网 6. 帧中继
5.1 分组交换技术与分组交换网
分组交换也称为包交换。将要传送的数据按一定的长 度分成多个数据段，这些数据段称为“分组”，发送端把 这些“分组”分别发送出去。到达目的地，目的交换机将 一个个“分组”按顺序装好，还原成原文件发送给收端用 户，这一过程称为分组交换。进行分组交换的通信网称为
用户数据
分组 头
用户数据
分组
分组 头
用户数据
分组 头
用户数据
图5.2 分组的形成
分组 头
用户数据
5.2.3 分组交换
一个分组从发送终端传送到接收终端，必须沿一定的路 径经过分组交换网络。那么分组是如何穿过网络的呢？目前 有两种方法实现：数据报（Datagram）和虚电路（Virtual Circuit）。
X.25协议分为三层：物理层、数据链路层和分组层，各 层在功能上相互独立，如图5.7所示。
高层协议
X.25
分组层
数据链路 层
物理层
与远程DTE之间的高层协议
分组级协议 帧级协议
物理级协议
分组层
数据链路 层
物理层
DTE
物理连接 接口
图5.7 X.25的分层结构
DCE
分组交换网的协议及其相互关系
5.3.2 X.25的物理层
1.虚电路（Virtual Circuit） 2.数据报（Datagram）
虚电路（Virtual Circuit）
虚电路方式就是指通信终端在收发数据之前，先在网络中 建立一条逻辑连接，在通信过程中，用户数据按照顺序沿着该 逻辑连接到达终点。注意虚电路指的是一条逻辑连接，而不是 指一条专门的物理通路。同一条线路可能同时被多条虚电路使 用。
无控制的
吞吐量（交付的分组） 平均分组时延
理想的
1.0
开销
受控制的
理想的
无控制的
0.8 1.0 提供负荷（发送的分组）
（a）吞吐量
受控制的
0.8 1.0 提供负荷（发送的分组）
（b）时延
图5.5 拥塞的影响
流量控制的方法
1. 证实法 2. 预约法 3. 许可证法
5.2.6 分组交换的工作过程
存储器一Βιβλιοθήκη 终端AC可拆分成两个 分组的报文
分组交换机1
C 1
2 C
3D
2D
分组型终端B
分组
1D
3D
2D
1D
2C
分组交换机3
分组交换机2 2C
1C
3 2 1D
分组型终端C
一般终端D
存储器
存储器 分组拆装设备
5.3 分组交换协议——X.25协议
5.3.1 分组交换协议的结构
X.25协议是数据终端设备（DTE）和数据电路端接设备 （DCE）之间的接口规程。它最初于1976年颁布，在1980年、 1984年、1988年、1993年又进行了多次修改。它是目前使 用最广泛的分组交换协议。