【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ， 其存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的基本數(shù)據(jù)單元是報(bào)文的 分組 （ Packet） 。 在電信網(wǎng)中 ， 電報(bào)通信用的是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式 ， 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的基本單位是電報(bào)的數(shù)據(jù)報(bào)文 ， 稱(chēng)為報(bào)文交換 。 分組交換是報(bào)文交換的繼承和發(fā)展 。 分組交換繼承了存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)這一交換機(jī)制 ， 但存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的基本數(shù)據(jù)單元是分組 （ 又稱(chēng)為包 ） 。 報(bào)文一般較長(zhǎng) ， 分組通常是報(bào)文的一段 。 分組與報(bào)文的關(guān)系如下圖所示 。 1 0 1 0 0 1 1 1 0 1 0 … … … … … … 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0首 部 數(shù) 據(jù) 首 部 數(shù) 據(jù) 首 部 數(shù) 據(jù)分 組發(fā) 送 在 前報(bào) 文存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的原理 郵件的傳遞過(guò)程就是發(fā)端局（中轉(zhuǎn)局）把一定時(shí)間里收到的信件存起來(lái)，進(jìn)行分揀，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，信件的傳遞過(guò)程就是一個(gè)典型的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程。 分組交換里面的每個(gè)分組由首部和數(shù)據(jù)兩部分組成，分組的首部包含比如目的地和源地址等重要的控制信息，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，只需處理首部即可獲知將分組發(fā)往何處。 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換39 采用分組交換技術(shù)的通信網(wǎng)或通信子網(wǎng)稱(chēng)為 分組交換網(wǎng) (如下圖 )。 分組交換網(wǎng)由交換結(jié)點(diǎn)和鏈路組成 ， 鏈路的傳輸采用分組復(fù)用 ， 而結(jié)點(diǎn)的交換采用分組交換 。 分組交換網(wǎng) BACED H1HHHHH32456 （ a ） 通 信 子 網(wǎng) 和 主 機(jī) 通 信 子 網(wǎng)H1H2H4H6H5H3結(jié) 點(diǎn)交 換 機(jī)ABDEC1 2 3 4123441 2 31 2 341234 （ b ） 結(jié) 點(diǎn) 交 換 機(jī) 的 兩 組 端 口 結(jié) 點(diǎn)交 換 機(jī)結(jié) 點(diǎn)交 換 機(jī)結(jié) 點(diǎn)交 換 機(jī)結(jié) 點(diǎn)交 換 機(jī)高 速 鏈 路交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換40 結(jié)點(diǎn)交換機(jī)處理分組的過(guò)程是：將收到的分組先放入緩沖區(qū) ， 再查找 路由表 ， 然后確定將該分組交給某個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)出去 。 一個(gè)分組交換網(wǎng)可以容許很多主機(jī)同時(shí)進(jìn)行通信 ， 而一個(gè)主機(jī)中的多個(gè)進(jìn)程也可以各自和不同主機(jī)中的不同進(jìn)程進(jìn)行通信 。 采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的分組交換 ， 實(shí)質(zhì)上是采用了在數(shù)據(jù)通信的過(guò)程中斷續(xù) (或動(dòng)態(tài) )分配傳輸帶寬的策略 ， 這對(duì)傳送突發(fā)式的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)非常合適 ， 使得通信線路的 利用率 大大提高 。 分組交換網(wǎng)常采用網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ， 當(dāng)發(fā)生網(wǎng)絡(luò) 擁塞 或少數(shù)結(jié)點(diǎn) 、 鏈路出現(xiàn)故障時(shí) ， 可靈活地改變路由而不致引起通信的中斷或全網(wǎng)的癱瘓 。 交換機(jī)處理分組的過(guò)程 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換41 分組交換的優(yōu)點(diǎn)和存在的問(wèn)題 優(yōu)點(diǎn) 所采用的手段 高效 在分組傳輸中鏈路被統(tǒng)計(jì)復(fù)用，動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬 靈活 每個(gè)結(jié)點(diǎn)均有智能 ， 可根據(jù)情況決定路由 迅速 以分組為單位，結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)；網(wǎng)絡(luò)使用高速鏈路 可靠 采用完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和分布式多路由的通信子網(wǎng) 分組交換也帶來(lái)一些新的 問(wèn)題 ， 分組在各結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí) ， 因?yàn)橐抨?duì)等待 ， 總會(huì)造成一定的時(shí)延 。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通信量大時(shí) ， 這種時(shí)延也可能會(huì)很大 。 此外 ， 各分組必須攜帶的控制信息也造成了一定的額外開(kāi)銷(xiāo) 。 整個(gè)分組交換網(wǎng)還需要專(zhuān)門(mén)的管理和控制機(jī)制 。 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換42 分組交換方式 數(shù)據(jù)報(bào)分組交換在傳送數(shù)據(jù)之前 ， 不需要預(yù)先建立任何連接 ， 而是直接按照每個(gè)分組首部中的目的地址獨(dú)立選擇轉(zhuǎn)發(fā)路徑 。 優(yōu)點(diǎn) 數(shù)據(jù)報(bào)方式路由靈活 ， 便于繞過(guò)過(guò)于繁忙或發(fā)生故障的結(jié)點(diǎn)或鏈路 ， 并且比較適合于短報(bào)文的傳送 。 缺點(diǎn) 數(shù)據(jù)報(bào)方式可能引起屬于同一報(bào)文的各個(gè)分組的亂序 。 因此 ， 屬于同一報(bào)文的分組需要編排序號(hào) 。 此外 ， 數(shù)據(jù)報(bào)提供的是一種 “ 盡力傳送 ” 的服務(wù) 。 分組交換方式 數(shù)據(jù)報(bào) ( DG ) 虛電路 ( VC ) ｛ 一、數(shù)據(jù)報(bào) 數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)的特點(diǎn)是：主機(jī)只要想發(fā)送數(shù)據(jù)隨時(shí)可以發(fā)送，每個(gè)分組獨(dú)立在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部流動(dòng)，路由靈活，便于繞過(guò)過(guò)于繁忙或發(fā)生故障的節(jié)點(diǎn)或鏈路，比較適合于短報(bào)文傳送，在傳送多分組報(bào)文時(shí)由于各分組獨(dú)立選路，先發(fā)送的分組不一定先到達(dá)目的地，因此需要對(duì)屬于同一報(bào)文的分組編排序號(hào)。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)可能將一些分組丟失，所以數(shù)據(jù)報(bào)提供的服務(wù)是不能保證服務(wù)質(zhì)量，是一種“盡力傳送”服務(wù)。 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換44 數(shù)據(jù)報(bào)方式示意圖 BACED H1HHHHH32456 通 信 子 網(wǎng)交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換45 虛電路方式是在用戶(hù)數(shù)據(jù)傳送前 ， 先要通過(guò)發(fā)送呼叫請(qǐng)求分組建立端到端之間的連接通路 。 這種連接通路稱(chēng)為虛通路或虛電路 (VC)。 在虛電路方式下 ， 屬于同一呼叫的各個(gè)數(shù)據(jù)分組均沿著同一虛電路流動(dòng) (路由相同 )， 分組的路由選擇是以呼叫為單位的 ， 而不是以單個(gè)分組為單位進(jìn)行的 。 由于虛電路所經(jīng)過(guò)的各條物理鏈路是采用異步時(shí)分復(fù)用方式傳輸分組的 ， 故虛電路連接不同于電路交換中的物理連接 ， 而是 邏輯連接 ， 并不獨(dú)占物理線路 。 在一條物理線路上可以同時(shí)存在多個(gè)虛電路 ， 也就是支持多個(gè)邏輯連接 。 虛電路實(shí)際使用的帶寬取決于單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)姆纸M數(shù) ， 因而帶寬的分配是 動(dòng)態(tài) 的 。 二、虛電路 46 主機(jī)要通信首先要發(fā)起一個(gè)虛呼叫 VC即一個(gè)特定格式的 “ 呼叫請(qǐng)求 ” 控制分組到目的主機(jī) ， 要求建立連接， 同時(shí)尋找合適的路由 ， 目的主機(jī)同意通信就發(fā)回一個(gè)“ 呼叫接受 ” 的響應(yīng)分組 ， 然后就可以傳送數(shù)據(jù)分組 ，數(shù)據(jù)傳送完畢后要釋放該虛電路 。 需要注意的是采用了存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù) ， 虛電路的分組交換只是斷續(xù)的占用一段又一段的鏈路 ， 并沒(méi)有真正獨(dú)占該物理電路 ， 這一點(diǎn)跟電路交換里面在通話期間自始至終占用一條端到端的物理信道是不同的 。 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換47 虛電路方式示意圖 BACED H1HHHHH32456 通 信 子 網(wǎng)V C 2V C 1交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換48 虛電路的好處是所有發(fā)送的分組都按發(fā)送的前后順序進(jìn)入管道 ， 然后按照先進(jìn)先出的原則沿著虛電路傳送到目的主機(jī) ， 分組不會(huì)因網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞而丟失 (建立虛電路連接時(shí) ， 在結(jié)點(diǎn)交換機(jī)中預(yù)留了緩沖區(qū) )， 而且分組到達(dá)目的主機(jī)的順序與發(fā)送時(shí)的順序一致 。 此外 ， 還可以采取連接接納控制等措施進(jìn)行流量控制 。因此虛電路對(duì)通信的服務(wù)質(zhì)量 QoS有比較好的保證 。 虛電路有兩種建立方式：交換虛電路 (SVC)和永久虛電路 (PVC)。 通過(guò)用戶(hù)發(fā)送呼叫請(qǐng)求分組建立的虛電路稱(chēng)為 SVC。 根據(jù)用戶(hù)預(yù)約 ， 由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者為之建立的永久性虛電路 ， 稱(chēng)之為 PVC， 不需建立連接直接傳輸 。 采用虛電路方式的好處 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換49 三 、 虛電路與數(shù)據(jù)報(bào)的比較 (1) 分組 首部 DG方式的分組首部包含詳細(xì)的目的地址 ，而 VC方式的分組首部只含有建立的 VC的邏輯信道標(biāo)識(shí) 。 (4) 故障 敏感性 VC方式對(duì)故障較為敏感 。 DG方式中各個(gè)分組可選擇不同路由 ， 對(duì)故障的防衛(wèi)能力較強(qiáng) ， 從而可靠性較高 。 (5) 提供的 服務(wù) 和 應(yīng)用 VC方式支持面向連接的服務(wù) ， 適用于連續(xù)的數(shù)據(jù)流傳送 。 DG方式提供無(wú)連接服務(wù) ， 適用于詢(xún)問(wèn) /響應(yīng)型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù) 。 采用 DG方式的典型例子是 IP網(wǎng)；而采用 VC方式的典型例子是 (2) 選路 VC方式預(yù)先有連接建立過(guò)程 ， 每個(gè)分組到達(dá)交換結(jié)點(diǎn)時(shí)只需查找路由表 ， 而無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的選路 。 DG方式對(duì)每個(gè)分組都要獨(dú)立地進(jìn)行選路 。 (3) 分組 順序 VC方式中 ， 分組不會(huì)產(chǎn)生失序現(xiàn)象 。 DG方式中的各個(gè)分組是獨(dú)立選路 ， 因而會(huì)引起失序 。 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換50 分組交換網(wǎng)的路由選擇 路由問(wèn)題概述 非自適應(yīng)路由選擇 自適應(yīng)路由選擇 分組交換網(wǎng)的主要功能是將分組從源結(jié)點(diǎn)傳送到目的結(jié)點(diǎn) 。 由于源結(jié)點(diǎn)和目的結(jié)點(diǎn)不一定相鄰 ， 中間可能要經(jīng)過(guò)若干結(jié)點(diǎn)和結(jié)點(diǎn)間的鏈路 ， 因此必須為分組選擇路由 ， 即確定傳送路徑 。 那么路由應(yīng)該如何表示 ？ 網(wǎng)絡(luò)依據(jù)什么信息來(lái)進(jìn)行路由選擇 ？ 路由選擇應(yīng)該采取哪些策略和算法 ？ 這些就是本節(jié)要討論的問(wèn)題 。 本節(jié)的主要內(nèi)容 交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換51 (1) 標(biāo)頭指示法 標(biāo)頭指示法是由源結(jié)點(diǎn)將路由信息標(biāo)識(shí)在每個(gè)分組的標(biāo)頭中 ， 故又稱(chēng)為 源路由法 。 中轉(zhuǎn)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)根據(jù)分組的標(biāo)頭 ， 可知道將該分組轉(zhuǎn)發(fā)到那個(gè)端口 (鏈路 )。 因此每個(gè)分組的傳送路徑在它進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)之前就必須確定 。 如圖所示 ， 假定分組的路徑為 A－ C－ E－ D， 可將這四個(gè)結(jié)點(diǎn)的編號(hào)和相應(yīng)的鏈路標(biāo)識(shí)在分組標(biāo)頭域中 。 被標(biāo)識(shí)的結(jié)點(diǎn)和鏈路的出現(xiàn)順序 ， 應(yīng)與分組穿越網(wǎng)絡(luò)的次序相符 。 路由問(wèn)題概述 一、路由表示法 路由表示法 標(biāo)頭指示法 路由表法 ｛ A C E DI2I4I7分 組 數(shù) 據(jù)分 組 標(biāo) 頭路 由 信 息交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換52 (2) 路由表法 每個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)中保持著一個(gè)路由表 ， 這個(gè)路由表是根據(jù)采用的路由選擇算法預(yù)先或?qū)崟r(shí)地計(jì)算出來(lái)的 ， 它以 表格的形式 列出了分組從該結(jié)點(diǎn)傳送到任意目的結(jié)點(diǎn)的路由信息 。 右圖網(wǎng)絡(luò)各結(jié)點(diǎn)的路由表如下圖 。 1243路 由 表 結(jié) 點(diǎn) 1 的 路 由 表目 的 結(jié) 點(diǎn)下 一 結(jié) 點(diǎn)1 2 33 34 3結(jié) 點(diǎn) 2 的 路 由 表1 32 3 34 4結(jié) 點(diǎn) 3 的 路 由 表1 12 23 4 4結(jié) 點(diǎn) 4 的 路 由 表1 32 23 34 下 一 結(jié) 點(diǎn) 下 一 結(jié) 點(diǎn)下 一 結(jié) 點(diǎn)目 的 結(jié) 點(diǎn)目 的 結(jié) 點(diǎn)目 的 結(jié) 點(diǎn)交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換53 路由表的簡(jiǎn)化 為了消除路由表中的重復(fù)項(xiàng)目 ， 可以用一個(gè) 默認(rèn)路由(“*”)代替所有具有相同 “ 下一站 ” 的項(xiàng)目 。 默認(rèn)路由比其它項(xiàng)目的優(yōu)先級(jí)低 。 下圖為使用了默認(rèn)路由的簡(jiǎn)化路由表 ，只有超過(guò)一個(gè)以上的目的結(jié)點(diǎn)有相同的下一結(jié)點(diǎn)時(shí)才使用默認(rèn)路由 ,這樣使路由表更簡(jiǎn)潔從而減小搜索時(shí)間 。 目前廣域分組交換網(wǎng)大都采用路由表法實(shí)現(xiàn)分組的轉(zhuǎn)發(fā) ，同時(shí)也可以支持標(biāo)頭指示法 ， 下面集中討論得到最廣泛應(yīng)用的路由表法 ,大型網(wǎng)絡(luò)使用路由選擇算法來(lái)產(chǎn)生路由表 。 目 的 結(jié) 點(diǎn) 下 一 結(jié) 點(diǎn)1 * 3目 的 結(jié) 點(diǎn) 下 一 結(jié) 點(diǎn)24 4* 34結(jié) 點(diǎn) 3 的 路 由 表目 的 結(jié) 點(diǎn) 下 一 結(jié) 點(diǎn)1 12 23 4結(jié) 點(diǎn) 2 的 路 由 表結(jié) 點(diǎn) 1 的 路 由 表目 的 結(jié) 點(diǎn) 下 一 結(jié) 點(diǎn)224 * 3結(jié) 點(diǎn) 4 的 路 由 表交 換 技 術(shù)第 5 章分 組 交 換54 路由表的簡(jiǎn)化 路由問(wèn)題就是解決分組交換網(wǎng)中的各結(jié)點(diǎn)交換機(jī)應(yīng)該如何進(jìn)