【文章內(nèi)容簡介】 ， 其存儲轉(zhuǎn)發(fā)的基本數(shù)據(jù)單元是報文的 分組 （ Packet） 。 在電信網(wǎng)中 ， 電報通信用的是存儲轉(zhuǎn)發(fā)式 ， 存儲轉(zhuǎn)發(fā)的基本單位是電報的數(shù)據(jù)報文 ， 稱為報文交換 。 分組交換是報文交換的繼承和發(fā)展 。 分組交換繼承了存儲轉(zhuǎn)發(fā)這一交換機(jī)制 ， 但存儲轉(zhuǎn)發(fā)的基本數(shù)據(jù)單元是分組 （ 又稱為包 ） 。 報文一般較長 ， 分組通常是報文的一段 。 分組與報文的關(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 文存儲轉(zhuǎn)發(fā)的原理 郵件的傳遞過程就是發(fā)端局（中轉(zhuǎn)局）把一定時間里收到的信件存起來，進(jìn)行分揀，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，信件的傳遞過程就是一個典型的存儲轉(zhuǎn)發(fā)過程。 分組交換里面的每個分組由首部和數(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端口轉(zhuǎn)發(fā)出去 。 一個分組交換網(wǎng)可以容許很多主機(jī)同時進(jìn)行通信 ， 而一個主機(jī)中的多個進(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)通信的過程中斷續(xù) (或動態(tài) )分配傳輸帶寬的策略 ， 這對傳送突發(fā)式的計算機(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 ， 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)計復(fù)用，動態(tài)分配傳輸帶寬 靈活 每個結(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) 分組交換也帶來一些新的 問題 ， 分組在各結(jié)點(diǎn)存儲轉(zhuǎn)發(fā)時 ， 因?yàn)橐抨?duì)等待 ， 總會造成一定的時延 。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通信量大時 ， 這種時延也可能會很大 。 此外 ， 各分組必須攜帶的控制信息也造成了一定的額外開銷 。 整個分組交換網(wǎng)還需要專門的管理和控制機(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)報方式路由靈活 ， 便于繞過過于繁忙或發(fā)生故障的結(jié)點(diǎn)或鏈路 ， 并且比較適合于短報文的傳送 。 缺點(diǎn) 數(shù)據(jù)報方式可能引起屬于同一報文的各個分組的亂序 。 因此 ， 屬于同一報文的分組需要編排序號 。 此外 ， 數(shù)據(jù)報提供的是一種 “ 盡力傳送 ” 的服務(wù) 。 分組交換方式 數(shù)據(jù)報 ( DG ) 虛電路 ( VC ) ｛ 一、數(shù)據(jù)報 數(shù)據(jù)報服務(wù)的特點(diǎn)是：主機(jī)只要想發(fā)送數(shù)據(jù)隨時可以發(fā)送，每個分組獨(dú)立在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部流動，路由靈活，便于繞過過于繁忙或發(fā)生故障的節(jié)點(diǎn)或鏈路，比較適合于短報文傳送，在傳送多分組報文時由于各分組獨(dú)立選路，先發(fā)送的分組不一定先到達(dá)目的地，因此需要對屬于同一報文的分組編排序號。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時，網(wǎng)絡(luò)中的某個節(jié)點(diǎn)可能將一些分組丟失，所以數(shù)據(jù)報提供的服務(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數(shù)據(jù)傳送前 ， 先要通過發(fā)送呼叫請求分組建立端到端之間的連接通路 。 這種連接通路稱為虛通路或虛電路 (VC)。 在虛電路方式下 ， 屬于同一呼叫的各個數(shù)據(jù)分組均沿著同一虛電路流動 (路由相同 )， 分組的路由選擇是以呼叫為單位的 ， 而不是以單個分組為單位進(jìn)行的 。 由于虛電路所經(jīng)過的各條物理鏈路是采用異步時分復(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存在多個虛電路 ， 也就是支持多個邏輯連接 。 虛電路實(shí)際使用的帶寬取決于單位時間內(nèi)傳輸?shù)姆纸M數(shù) ， 因而帶寬的分配是 動態(tài) 的 。 二、虛電路 46 主機(jī)要通信首先要發(fā)起一個虛呼叫 VC即一個特定格式的 “ 呼叫請求 ” 控制分組到目的主機(jī) ， 要求建立連接， 同時尋找合適的路由 ， 目的主機(jī)同意通信就發(fā)回一個“ 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) ， 分組不會因網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞而丟失 (建立虛電路連接時 ， 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)。 通過用戶發(fā)送呼叫請求分組建立的虛電路稱為 SVC。 根據(jù)用戶預(yù)約 ， 由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者為之建立的永久性虛電路 ， 稱之為 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 。 (4) 故障 敏感性 VC方式對故障較為敏感 。 DG方式中各個分組可選擇不同路由 ， 對故障的防衛(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方式提供無連接服務(wù) ， 適用于詢問 /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)先有連接建立過程 ， 每個分組到達(dá)交換結(jié)點(diǎn)時只需查找路由表 ， 而無需進(jìn)行復(fù)雜的選路 。 DG方式對每個分組都要獨(dú)立地進(jìn)行選路 。 (3) 分組 順序 VC方式中 ， 分組不會產(chǎn)生失序現(xiàn)象 。 DG方式中的各個分組是獨(dú)立選路 ， 因而會引起失序 。 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)識在每個分組的標(biāo)頭中 ， 故又稱為 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)到那個端口 (鏈路 )。 因此每個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， 可將這四個結(jié)點(diǎn)的編號和相應(yīng)的鏈路標(biāo)識在分組標(biāo)頭域中 。 被標(biāo)識的結(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 每個結(jié)點(diǎn)交換機(jī)中保持著一個路由表 ， 這個路由表是根據(jù)采用的路由選擇算法預(yù)先或?qū)崟r地計算出來的 ， 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 路由表的簡化 為了消除路由表中的重復(fù)項(xiàng)目 ， 可以用一個 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)先級低 。 下圖為使用了默認(rèn)路由的簡化路由表 ，只有超過一個以上的目的結(jié)點(diǎn)有相同的下一結(jié)點(diǎn)時才使用默認(rèn)路由 ,這樣使路由表更簡潔從而減小搜索時間 。 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 路由表的簡化 路由問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)