分组交换与分组交换网一课件.ppt

1、1基本概念、网络形式、网络基本概念、网络形式、网络体系结构、路由选择、流量体系结构、路由选择、流量和拥塞控制、设备结构和拥塞控制、设备结构分组交换是为数据通信而设计的交换方式，在出现分分组交换是为数据通信而设计的交换方式，在出现分组交换之前，采用电路交换和报文交换传输数据，但这两组交换之前，采用电路交换和报文交换传输数据，但这两种交换方式不能完全适应数据通信的要求，因此后来出现种交换方式不能完全适应数据通信的要求，因此后来出现了针对数据通信特点而设计的分组交换方式。了针对数据通信特点而设计的分组交换方式。数据通信的特点数据通信的特点(1)(1)完全是机器与机器之间的通信。完全是机器与机器之间的

2、通信。(2)(2)业务突发性。业务突发性。(3)(3)误码率要求高。误码率要求高。(4)(4)时延要求不高。时延要求不高。分组交换方式是一种存储分组交换方式是一种存储-转发的交换方式，它结合转发的交换方式，它结合电路交换和报文交换的特点，克服了电路交换线路利用率电路交换和报文交换的特点，克服了电路交换线路利用率低、不能动态利用线路资源等缺点，同时又不像报文交换低、不能动态利用线路资源等缺点，同时又不像报文交换那样时延非常大。因此，分组交换技术自从产生后便在数那样时延非常大。因此，分组交换技术自从产生后便在数据通信领域得到了迅速的发展。且随着数据业务量的不断据通信领域得到了迅速的发展。且随着数据

3、业务量的不断增大，现在更有用分组交换方式增大，现在更有用分组交换方式IPIP交换。交换。3资源分配资源分配1 1.固定分配资源法固定分配资源法 固定分配资源法也称为预分配资源方法，它是根据用固定分配资源法也称为预分配资源方法，它是根据用户要求预先把线路传输容量的某一部分固定地分配给某个户要求预先把线路传输容量的某一部分固定地分配给某个用户。它采取的方式是把线路传输时间轮流分配给每个用用户。它采取的方式是把线路传输时间轮流分配给每个用户，每个用户只在分配的时间里向线路发送信息和接收信户，每个用户只在分配的时间里向线路发送信息和接收信息息 缺点：缺点：当在分配的时间内用户没有信息要传输时，这段时间

4、当在分配的时间内用户没有信息要传输时，这段时间也不能由其他用户使用，而保持空闲状态，所以线路的利也不能由其他用户使用，而保持空闲状态，所以线路的利用率较低。用率较低。固定分配资源法又分固定分配资源法又分“时分复用时分复用”（TDMTDM，Time Time Division MultiplexingDivision Multiplexing）和）和“频分复用频分复用”（FDMFDM，Frequency Division MultiplexingFrequency Division Multiplexing）两种。时分复用）两种。时分复用就是将线路传输的时间轮流分配给每个用户，每个用就是将线路传

5、输的时间轮流分配给每个用户，每个用户只在分配的时间里使用线路发送和接收信息。而且，户只在分配的时间里使用线路发送和接收信息。而且，当在分配的时间里用户没有信息要传输时，也不能给当在分配的时间里用户没有信息要传输时，也不能给其他用户使用，即这段时间只由它来独享。其他用户使用，即这段时间只由它来独享。位置化信道位置化信道在固定分配资源的方式下，每个用户的数据都在固定在固定分配资源的方式下，每个用户的数据都在固定的子信道中传输，具体的实现方法是，在电路上按时间分割的子信道中传输，具体的实现方法是，在电路上按时间分割成等长的时间单元（称为帧），在每帧里又按时间分成等长成等长的时间单元（称为帧），在每帧

6、里又按时间分成等长的时隙，并按照时间顺序编号。每帧中相同时间位置的时隙的时隙，并按照时间顺序编号。每帧中相同时间位置的时隙用来传输同一信源的信息，接收很容易根据时间位置区分不用来传输同一信源的信息，接收很容易根据时间位置区分不同的用户信息同的用户信息 2.2.动态资源分配技术动态资源分配技术 为了克服固定分配资源方式的缺点，采取用户有为了克服固定分配资源方式的缺点，采取用户有数据传输时才给他分配资源的方法，称为动态分配或数据传输时才给他分配资源的方法，称为动态分配或按需分配。当用户暂停发送数据时，不给他分配线路按需分配。当用户暂停发送数据时，不给他分配线路资源，线路的传输能力可用于为其他用户传

7、输数据。资源，线路的传输能力可用于为其他用户传输数据。因为在许多情况下，各单路信号并非连续不断，而是因为在许多情况下，各单路信号并非连续不断，而是断断续续的，传送单路信号的线路上有很多时间空闲，断断续续的，传送单路信号的线路上有很多时间空闲，因此可将此空闲时间分配给其他用户使用。这种根据因此可将此空闲时间分配给其他用户使用。这种根据用户实际需要分配线路资源的方法也称为统计时分复用户实际需要分配线路资源的方法也称为统计时分复用（用（STDMSTDM）。每个用户的数据传输速率可以高于平均速率，最高可以每个用户的数据传输速率可以高于平均速率，最高可以达到线路总的传输能力。例如，对达到线路总的传输能力

8、。例如，对3232路的路的E1E1线路，传输速率线路，传输速率为为2Mb/s2Mb/s，3232个用户的平均速率为个用户的平均速率为64Kb/s64Kb/s，当用固定分配复，当用固定分配复用方式时，每个用户最高传输速率为用方式时，每个用户最高传输速率为64kb/s64kb/s，而在统计时分，而在统计时分复用方式下，每个用户的最高速率可以达到复用方式下，每个用户的最高速率可以达到2Mb/s2Mb/s（包含用（包含用户信息的分组头在内）。统计时分复用原理如图所示。户信息的分组头在内）。统计时分复用原理如图所示。统计时分复用统计时分复用o 标志化信道标志化信道 在统计时分复用方式下，各个用户数据在通

9、信线路上在统计时分复用方式下，各个用户数据在通信线路上互相交织传输，没有固定的时间位置，为了识别来自不同互相交织传输，没有固定的时间位置，为了识别来自不同终端的用户数据，在发送到线路之前先给这些数据打上与终端的用户数据，在发送到线路之前先给这些数据打上与终端或子信道有关的终端或子信道有关的“标记标记”，通常是在用户数据的开头，通常是在用户数据的开头加上终端号或子信道号，这样在接收端就可以通过识别用加上终端号或子信道号，这样在接收端就可以通过识别用户数据的户数据的“标记标记”把它们区分开来。因为统计时分复用对把它们区分开来。因为统计时分复用对每个单路信号使用一个独有的标志码，通过该标志码来区每个

10、单路信号使用一个独有的标志码，通过该标志码来区分不同用户的数据分不同用户的数据 o统计时分复用的优点是可以获得较高的信道利用率。统计时分复用的优点是可以获得较高的信道利用率。由于在分组交换方式中，每个终端的数据使用一个自由于在分组交换方式中，每个终端的数据使用一个自己独有的己独有的“标记标记”，可以把传送的信道按照需要动态，可以把传送的信道按照需要动态地提供给每个终端用户，从而提高了传送信道的利用地提供给每个终端用户，从而提高了传送信道的利用率。率。o统计复用的缺点是会产生附加的随机时延和丢失数据统计复用的缺点是会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和间隔都是随的可能

11、。这是由于用户传送数据的时间和间隔都是随机的，若多个用户同时发送数据，则必然会有一部分机的，若多个用户同时发送数据，则必然会有一部分用户数据需要等待一段时间才能占用信道进行传输。用户数据需要等待一段时间才能占用信道进行传输。若这种情况持续下去，由于缓冲器容量的限制，就有若这种情况持续下去，由于缓冲器容量的限制，就有可能发生部分数据被丢失的情况。可能发生部分数据被丢失的情况。2008.4 把用户要传送的信息分成若干个小的数据块，即分组，把用户要传送的信息分成若干个小的数据块，即分组，这些分组长度较短，并具有统一的格式，每个分组有一个这些分组长度较短，并具有统一的格式，每个分组有一个分组头，包含用

12、于控制和选路的有关信息。这些分组以分组头，包含用于控制和选路的有关信息。这些分组以“存储存储-转发转发”的方式在网内传输，即每个交换节点首先的方式在网内传输，即每个交换节点首先对收到的分组进行暂时存储，分析该分组头中有关选路的对收到的分组进行暂时存储，分析该分组头中有关选路的信息，进行路由选择，并在选择的路由上进行排队，等到信息，进行路由选择，并在选择的路由上进行排队，等到有空闲信道时转发给下一个交换节点或用户终端。有空闲信道时转发给下一个交换节点或用户终端。分组交换可以实现分组交换可以实现资源共享资源共享，并为用户提供可靠、有，并为用户提供可靠、有效的数据传输服务。它克服了电路交换中独占线路

13、、线路效的数据传输服务。它克服了电路交换中独占线路、线路利用率低的缺点。同时，由于分组的长度短、格式统一，利用率低的缺点。同时，由于分组的长度短、格式统一，便于交换机进行处理，因此它又比传统的便于交换机进行处理，因此它又比传统的“报文交换报文交换”有有较小的时延。较小的时延。在统计时分复用方式下，虽然没有为各个终端分配固定的物理上的子信道，但是通过对数据分组的编号，仍然可以把各个终端的数据在线路上严格地区分开来，就好像线路也分成了许多子信道一样，每个子信道用相应的号码表示，因此把这种子信道称为逻辑信道。逻辑信道为终端提供独立的数据传输通路，线路的逻辑信道号可以独立于终端的编号，逻辑信道号作为线

14、路的一种资源可以在终端要求通信时由STDM分配给它。对同一个终端，每次呼叫可以分配不同的逻辑信道号，用线路的逻辑信道号给终端的数据分组作“标记”比用终端号更加灵活方便，这样一个终端可以同时通过网络建立多个数据通路，STDM可以为每个通路分配一个逻辑信道号，并在STDM中建立终端号和逻辑信道号对照表，网络通过逻辑信道号识别出是哪个终端发来的数据，图7-4 逻辑信道的概念(1)(1)由于分组交换采用动态统计时分复用方法，因此是在终端每次由于分组交换采用动态统计时分复用方法，因此是在终端每次呼叫时，根据当时的实际情况分配呼叫时，根据当时的实际情况分配“逻辑信道号逻辑信道号”的。的。说明：同一个终端可

15、以同时通过网络建立多个数据通路，它们说明：同一个终端可以同时通过网络建立多个数据通路，它们之间通过之间通过LCNLCN来进行区分来进行区分 在同一次呼叫连接中，来自某一个终端的数据的逻辑信道号应在同一次呼叫连接中，来自某一个终端的数据的逻辑信道号应该是相同的。该是相同的。(2)(2)逻辑信道号是在用户至交换机或交换机之间的网内中继线上可逻辑信道号是在用户至交换机或交换机之间的网内中继线上可以被分配的、代表了信道的一种编号资源。以被分配的、代表了信道的一种编号资源。逻辑信道号并不在全网中有效，而是在每段链路上局部有效，逻辑信道号并不在全网中有效，而是在每段链路上局部有效，或者说，它只具有局部意义

16、。网内的节点设备要负责出或者说，它只具有局部意义。网内的节点设备要负责出/入线上逻入线上逻辑信道号的转换。辑信道号的转换。(3)(3)逻辑信道号是一种客观的存在。逻辑信道总是处于下列状态中逻辑信道号是一种客观的存在。逻辑信道总是处于下列状态中的某一种：的某一种：“准备好准备好”状态、状态、“呼叫建立呼叫建立”状态、状态、“数据传输数据传输”状态、状态、“呼叫清除呼叫清除”状态。状态。形成分组后，为了区分分组的类型，每个分组都有形成分组后，为了区分分组的类型，每个分组都有一个分组头，它由一个分组头，它由3个字节构成，其格式如图个字节构成，其格式如图7-6所示。所示。分组头包含三个部分：通用格识别

17、符分组头包含三个部分：通用格识别符GFI、逻辑信道组号、逻辑信道组号LCGN和逻辑信道号和逻辑信道号LCN、分组类型识别符、分组类型识别符。通用格式识别符由分组头第通用格式识别符由分组头第1 1个字节的个字节的8 85 5位组成，位组成，如图所示。其中，如图所示。其中，Q Q比特比特第第8 8比特比特)称为限定符比特，用称为限定符比特，用来区分传输的分组是用户数据还是控制信息，来区分传输的分组是用户数据还是控制信息，Q Q比特是任比特是任选的，如不需要，则选的，如不需要，则Q Q比特总是置比特总是置0 0。D D比特比特(第第7 7比特比特)为传为传送确认比特，送确认比特，D D0 0表示数据

18、分组由本地表示数据分组由本地(DTE(DTE与与DCEDCE之间之间)确确认，认，D Dl l表示数据分组进行端到端表示数据分组进行端到端(DTE(DTE与与DTEDTE之间之间)确认。确认。SSSS比特比特(第第6 6、5 5比特比特)为模式比特，为模式比特，SSSS0101表示分组的顺序表示分组的顺序编号按模编号按模8 8方式工作，方式工作，SSSS1010表示按模表示按模128128方式工作。方式工作。逻辑信道组号和逻辑信道号共逻辑信道组号和逻辑信道号共1212比特，用以表示在比特，用以表示在DTEDTE与交换机之间的时分复用信道上以分组为单位的时隙号，与交换机之间的时分复用信道上以分组

19、为单位的时隙号，在理论上可以同时支持在理论上可以同时支持40964096个呼叫，实际上支持的逻辑信个呼叫，实际上支持的逻辑信道数取决于接口的传输速率、与应用有关的信息流的大小道数取决于接口的传输速率、与应用有关的信息流的大小和时间分布。逻辑信道号在分组头的第和时间分布。逻辑信道号在分组头的第2 2字节中，当编号大字节中，当编号大于于256256时，用逻辑信道组号扩充，扩充后的编号可达时，用逻辑信道组号扩充，扩充后的编号可达40964096。o 分组类型识别符为分组类型识别符为8 8比特，区分各种不同的分比特，区分各种不同的分组，共分组，共分4 4类；类；呼叫建立分组用于在两个呼叫建立分组用于在

20、两个DTEDTE之间建立交换虚电路。之间建立交换虚电路。这类分组包括：呼叫请求分组、入呼叫分组、呼这类分组包括：呼叫请求分组、入呼叫分组、呼叫接受分组和呼叫连接分组。叫接受分组和呼叫连接分组。数据传输分组用于两个数据传输分组用于两个DTEDTE之间实现数据传输。这之间实现数据传输。这类分组包括：数据分组、流量控制分组、中断分类分组包括：数据分组、流量控制分组、中断分组和在线登记分组。组和在线登记分组。恢复分组实现分组层的差错恢复，包括复位分组、恢复分组实现分组层的差错恢复，包括复位分组、再启动分组和诊断分组。再启动分组和诊断分组。呼叫释放分组用在两个呼叫释放分组用在两个DTEDTE之间断开虚电

21、路，包括之间断开虚电路，包括释放请求分组、释放指示分组和释放证实分组。释放请求分组、释放指示分组和释放证实分组。o 数据链路控制协议可分为两大类：面向字数据链路控制协议可分为两大类：面向字符的协议和面向比特的协议。符的协议和面向比特的协议。n 面向字符的协议以字符作为传输的基本单位，面向字符的协议以字符作为传输的基本单位，并用并用1010个专用字符控制传输过程。这类协议个专用字符控制传输过程。这类协议发展较早，至今仍在使用。发展较早，至今仍在使用。n 面向比特的协议以比特作为传输的基本单位，面向比特的协议以比特作为传输的基本单位，它的传输效率高，已广泛应用于公用数据网它的传输效率高，已广泛应用

22、于公用数据网o 分组交换中都采用高级数据链路控制分组交换中都采用高级数据链路控制(HDLC)(HDLC)规程来封装，通过规程来封装，通过HDLCHDLC帧结构的帧结构的形式在链路上传输。形式在链路上传输。在在HDLCHDLC中，基本的数据传送单位是帧，每个帧中有多少个中，基本的数据传送单位是帧，每个帧中有多少个bitbit是任意的，不必是任意的，不必恰好是多少个字符。这种规程又叫做面向比特的通信规程。恰好是多少个字符。这种规程又叫做面向比特的通信规程。HDLCHDLC中中F F、A A、C C、I I、FCSFCS称为字段，各个字段的含义如下：称为字段，各个字段的含义如下：F F：标志字段，它

23、是一个恒定的：标志字段，它是一个恒定的8bit8bit字符字符0111111001111110。它的作用是作为帧的定界。它的作用是作为帧的定界。A A：地址字段，因为链路层的作用是保证相邻节点之间的可靠传输，不存在地：地址字段，因为链路层的作用是保证相邻节点之间的可靠传输，不存在地址选择问题，这里的址选择问题，这里的A A字段并不是网络层的地址含义，它只是用来表示字段并不是网络层的地址含义，它只是用来表示相连节点之间的方向。相连节点之间的方向。C C：控制字段，用于规定该帧的具体类型，并含有某些其他参数。其他参数和：控制字段，用于规定该帧的具体类型，并含有某些其他参数。其他参数和类型的具体规定

24、涉及分组交换的过多细节，与本书的目标不一致，因此类型的具体规定涉及分组交换的过多细节，与本书的目标不一致，因此忽略它。若需要了解请参阅其他书籍。忽略它。若需要了解请参阅其他书籍。I I：信息字段，就是需要发送的信息正文。即前面网络层形成的分组。：信息字段，就是需要发送的信息正文。即前面网络层形成的分组。FCSFCS：校验字段，校验字段用来判断接收的帧是否正确。它采用循环冗余校验：校验字段，校验字段用来判断接收的帧是否正确。它采用循环冗余校验（CRCCRC）方式，使用的多项式为）方式，使用的多项式为X16+X12+X5+1X16+X12+X5+1。27两种主要形式：面向连接和无连接两种主要形式：

25、面向连接和无连接面向连接，通信前先要分配资源和进行通信参数协商，通信前先要分配资源和进行通信参数协商，然后进行数据交换传送，通信结束后释放所占用资源。然后进行数据交换传送，通信结束后释放所占用资源。无连接，随时可进行数据传送，网络总是处于准备好状，随时可进行数据传送，网络总是处于准备好状态。态。28通信过程，类似电路交换网，连接发起者通过信令协议，类似电路交换网，连接发起者通过信令协议分组请求建立连接，交换机负责按照目的地址选择下一分组请求建立连接，交换机负责按照目的地址选择下一节点，直至目的节点建立虚通路。节点，直至目的节点建立虚通路。源目的节点间虚通路建立后，通信双方沿已建立的逻辑源目的节

26、点间虚通路建立后，通信双方沿已建立的逻辑虚通路互传数据分组。虚通路互传数据分组。通信结束时，发送释放连接的信令分组，双向资源置闲。通信结束时，发送释放连接的信令分组，双向资源置闲。29 面向连接分组交换，目的节点地址只在虚连接建立面向连接分组交换，目的节点地址只在虚连接建立过程中有效，用作交换机选路由和分配逻辑信道标记。过程中有效，用作交换机选路由和分配逻辑信道标记。一条虚电路（源节点到目的节点）由多段通信链路一条虚电路（源节点到目的节点）由多段通信链路组成，每段链路由一个逻辑信道标号标记，该标记只在组成，每段链路由一个逻辑信道标号标记，该标记只在两节点间的直连链路上有效。两节点间的直连链路上

27、有效。传送分组数据时，源节点将分配的局部有效的逻辑传送分组数据时，源节点将分配的局部有效的逻辑信道标号装配在数据分组头部一起传送，历经的中间交信道标号装配在数据分组头部一起传送，历经的中间交换机根据标号查表确定转发路径和下一段链路的逻辑信换机根据标号查表确定转发路径和下一段链路的逻辑信道标号。道标号。30逻辑信道逻辑信道，是两端点之间建立数据分组传送连接的标志，是两端点之间建立数据分组传送连接的标志，即对某个通信分配的标识，主要用途是在交换传送过程即对某个通信分配的标识，主要用途是在交换传送过程中能正确识别分组所属和正确转交。中能正确识别分组所属和正确转交。虚电路虚电路，是源端到目的端所历经的

28、各个逻辑信道的组合，是源端到目的端所历经的各个逻辑信道的组合，一条虚电路可由多段逻辑信道组成。一条虚电路可由多段逻辑信道组成。所谓虚电路，就是对用户传送数据而言似乎存在着一条所谓虚电路，就是对用户传送数据而言似乎存在着一条通路，但是虚电路没有物理上的对应，只是一种标记。通路，但是虚电路没有物理上的对应，只是一种标记。31o一条虚电路具有呼叫建立、数据传输和呼叫释放过一条虚电路具有呼叫建立、数据传输和呼叫释放过程，永久虚电路可预约并通过网络永久建立，也可程，永久虚电路可预约并通过网络永久建立，也可以预约清除。以预约清除。o逻辑信道的几个状态：逻辑信道的几个状态：n 准备好，没有呼叫，逻辑信道号未

29、分配；准备好，没有呼叫，逻辑信道号未分配；n 呼叫建立，正在建立过程中，逻辑信道已分；呼叫建立，正在建立过程中，逻辑信道已分；n 数据传输，可以通过逻辑信道收发数据；数据传输，可以通过逻辑信道收发数据；n 呼叫释放，正在断开连接，完成后返回准备好呼叫释放，正在断开连接，完成后返回准备好状态。状态。32 33o不必事先建立通路，没有逻辑子信道概念。通信不必事先建立通路，没有逻辑子信道概念。通信时源端直接将源和目的地址装配在分组中一起发时源端直接将源和目的地址装配在分组中一起发送，交换节点根据目的地址查表确定出口链路。送，交换节点根据目的地址查表确定出口链路。o网络以网络以“无状态无状态”方式工作

30、，转发过程只依赖路方式工作，转发过程只依赖路由表、目的地址和出口链路的状态随机转发。由表、目的地址和出口链路的状态随机转发。o链路状态或网络拓扑变化，网络会自动调整路由，链路状态或网络拓扑变化，网络会自动调整路由，同一用户的数据分组会经历不同路径传送，不保同一用户的数据分组会经历不同路径传送，不保证分组的端到端顺序。证分组的端到端顺序。o网络以尽力而为方式传送分组，不保证路由和服网络以尽力而为方式传送分组，不保证路由和服务质量，但分组传送受局部网络故障的影响较低。务质量，但分组传送受局部网络故障的影响较低。34o 不同领域专家的不同理念。不同领域专家的不同理念。n 计算机域专家提出无连接，认为

31、计算机是计算机域专家提出无连接，认为计算机是主体，网络只是辅助实现相互通信。主体，网络只是辅助实现相互通信。n 电信领域专家基于已有的数字交换网，引电信领域专家基于已有的数字交换网，引入统计复用和存储转发技术，提出面向连入统计复用和存储转发技术，提出面向连接网络，主要针对电报、传真等数据通信。接网络，主要针对电报、传真等数据通信。35 对比内容面向连接网络无连接网络倡导者的技术领域电信计算机分组头部中的用户标识信息逻辑子信道标号完整的源、目的地址转发处理开销低高头部开销低高路由选择仅在建连接时进行对每个分组进行交换节点失效时所有经过它的虚电路都不能工作少数分组丢失，此后的通信还可进行一次通信任

32、务内分组的转发路径都相同可能互不相同分组顺序能够保证端到端顺序不能保证服务质量保证支持相对容易较困难数据报与虚电路数据报与虚电路1 1数据报方式数据报方式 数据报数据报：每个数据分组作为独立的信息单位在网上传输。：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。的次序。每个分组中携带的信息称为一个数据报。每个分组中携带的信息称为一个数据报。它适合发送短的可以放在一个数据分组中的消息。它适合发送短

33、的可以放在一个数据分组中的消息。数据报方式是简单的分组交换方式。数据报方式是简单的分组交换方式。如图所示，终端如图所示，终端A A有三个分组有三个分组a a、b b、c c要送给要送给B B，在网络，在网络中，分组中，分组a a通过节点通过节点2 2进行转接到达进行转接到达3 3，分组，分组b b通过节点通过节点1313之之间的直达路由到达间的直达路由到达3 3，分组，分组c c通过节点通过节点4 4进行转接到达进行转接到达3 3。由于。由于每条路由上的业务情况每条路由上的业务情况(如负荷量、时延等如负荷量、时延等)不尽相同，三个不尽相同，三个分组不一定按照原来的顺序到达，因此在节点分组不一定

34、按照原来的顺序到达，因此在节点3 3中要将它们重中要将它们重新排序，再送给终端新排序，再送给终端B B。(1)(1)用户的通信不需要有建立连接和拆除连接的过程，可以直接用户的通信不需要有建立连接和拆除连接的过程，可以直接传送每个分组，因此对于短报文通信效率比较高。传送每个分组，因此对于短报文通信效率比较高。(2)(2)每个节点可以自由地选路，可以避开网络中的拥塞部分，因每个节点可以自由地选路，可以避开网络中的拥塞部分，因此网络的健壮性较好。对于分组的传送比虚电路更为可靠，此网络的健壮性较好。对于分组的传送比虚电路更为可靠，如果一个节点出现故障，分组可以通过其他路由传送。如果一个节点出现故障，分

35、组可以通过其他路由传送。(3)(3)数据报方式的缺点是：分组不能保证按原来的顺序到达，在数据报方式的缺点是：分组不能保证按原来的顺序到达，在终点各分组需重新排队，并且每个分组的分组头要包含详终点各分组需重新排队，并且每个分组的分组头要包含详细的目的地址，开销比较大。细的目的地址，开销比较大。(4)(4)数据报的使用场合：适用于短报文的传送。数据报的使用场合：适用于短报文的传送。2 2虚电路方式虚电路方式虚电路虚电路：通信双方进行交互传递信息时，每个方向上的数：通信双方进行交互传递信息时，每个方向上的数据分组都有一定的顺序，不能颠倒，不能延时太长。此方据分组都有一定的顺序，不能颠倒，不能延时太长

36、。此方式下，通信双方之间好像存在一条供他们专用的电路，称式下，通信双方之间好像存在一条供他们专用的电路，称虚电路方式。虚电路方式。属于同一个虚电路的数据分组在同一链路上使用相同属于同一个虚电路的数据分组在同一链路上使用相同的标志码。该标志码也称为它的的标志码。该标志码也称为它的逻辑信道号逻辑信道号。虚电路是由多个逻辑信道链接而成。可把它看成虚电路是由多个逻辑信道链接而成。可把它看成先进先进先出的队列先出的队列，它保证了虚电路出端分组序号次序的一致。，它保证了虚电路出端分组序号次序的一致。o虚电路包含虚电路包含：交换虚电路和永久虚电路。：交换虚电路和永久虚电路。o交换虚电路交换虚电路：使用前需要

37、经过呼叫来建立虚电路，：使用前需要经过呼叫来建立虚电路，使用完毕拆除。使用完毕拆除。o永久虚电路永久虚电路：使用时，不需要呼叫建立。：使用时，不需要呼叫建立。（1 1）分组交换以统计时分复用的方式在一条物理线路上）分组交换以统计时分复用的方式在一条物理线路上可以同时建立多个虚电路，两个用户终端之间建立的可以同时建立多个虚电路，两个用户终端之间建立的是虚连接；而电路交换以同步时分方式进行复用的，是虚连接；而电路交换以同步时分方式进行复用的，两用户终端之间建立的是实连接。两用户终端之间建立的是实连接。（2 2）建立实连接时，不但确定了信息所走的路径，同时）建立实连接时，不但确定了信息所走的路径，同

38、时还为信息的传送预留了带宽资源；而在建立虚电路时，还为信息的传送预留了带宽资源；而在建立虚电路时，仅仅是确定了信息所走的端到端的路径，但并不一定仅仅是确定了信息所走的端到端的路径，但并不一定要求预留带宽资源。之所以称这种连接为虚电路，是要求预留带宽资源。之所以称这种连接为虚电路，是因为每个连接只有在发送数据时才排队竞争占用带宽因为每个连接只有在发送数据时才排队竞争占用带宽资源。资源。图7-10 虚电路示意图 如图如图7-10所示，网中已建立起两条虚电路，所示，网中已建立起两条虚电路，VC1：Al23B，VC2：C1245D。所有。所有AB的分组均沿着的分组均沿着VC1从从A到达到达B，所有所有

39、CD的分组均沿着的分组均沿着VC2从从C到达到达D，在，在12之间的物理链路上，之间的物理链路上，VCl、VC2共享资源。若共享资源。若VCl暂时无数据可送时，网络将保持这种连接，暂时无数据可送时，网络将保持这种连接，但将所有的传送能力和交换机的处理能力交给但将所有的传送能力和交换机的处理能力交给VC2，此时，此时VCl并不占并不占用带宽资源。用带宽资源。(1)(1)虚电路的路由选择仅仅发生在虚电路建立的时候，在以后的传送过虚电路的路由选择仅仅发生在虚电路建立的时候，在以后的传送过程中，路由不再改变，这可以减少节点不必要的通信处理。程中，路由不再改变，这可以减少节点不必要的通信处理。(2)(2

40、)由于所有分组遵循同一路由，这些分组将以原有的顺序到达目的地，由于所有分组遵循同一路由，这些分组将以原有的顺序到达目的地，终端不需要进行重新排序，因此分组的传输时延较小。终端不需要进行重新排序，因此分组的传输时延较小。(3)(3)一旦建立了虚电路，每个分组头中不再需要有详细的目的地址，而一旦建立了虚电路，每个分组头中不再需要有详细的目的地址，而只需有逻辑信道号就可以区分每个呼叫的信息，这可以减少每一个只需有逻辑信道号就可以区分每个呼叫的信息，这可以减少每一个分组的额外开销。分组的额外开销。(4)(4)虚电路是由多段逻辑信道构成的，每一个虚电路在它经过的每段物虚电路是由多段逻辑信道构成的，每一个

41、虚电路在它经过的每段物理链路上都有一个逻辑信道号，这些逻辑信道级联构成端到端的虚理链路上都有一个逻辑信道号，这些逻辑信道级联构成端到端的虚电路。电路。(5)(5)虚电路的缺点是当网络中线路或者设备发生故障时，可能导致虚电虚电路的缺点是当网络中线路或者设备发生故障时，可能导致虚电路中断，必须重新建立连接。路中断，必须重新建立连接。(6)(6)虚电路的使用场合：虚电路适用于一次建立后长时间传送数据的场虚电路的使用场合：虚电路适用于一次建立后长时间传送数据的场合，其持续时间应显著大于呼叫建立时间，如文件传送、传真业务合，其持续时间应显著大于呼叫建立时间，如文件传送、传真业务等。等。3.3.交换虚电路

42、的建立与释放交换虚电路的建立与释放1)1)虚电路用到的分组类型虚电路用到的分组类型呼叫请求分组、呼叫接收分组、数据分组、释放请求呼叫请求分组、呼叫接收分组、数据分组、释放请求/指示分组、释放确认分组指示分组、释放确认分组 47 (1)(1)一次通信具有呼叫建立、数据传输和呼叫释放三个阶段。一次通信具有呼叫建立、数据传输和呼叫释放三个阶段。数据分组中不需要包含终点地址，对于数据量较大的数据分组中不需要包含终点地址，对于数据量较大的通信传输效率高。通信传输效率高。(2)(2)数据分组按建立的路径顺序地通过网络，在网络终点不数据分组按建立的路径顺序地通过网络，在网络终点不需要对数据重新排序，相对数据

43、报方式而言分组传输需要对数据重新排序，相对数据报方式而言分组传输时延小，而且不容易产生数据分组的丢失。时延小，而且不容易产生数据分组的丢失。(3)(3)当网络中由于线路或设备故障时，可能导致虚电路的中当网络中由于线路或设备故障时，可能导致虚电路的中断，需要重新呼叫，建立新的连接。断，需要重新呼叫，建立新的连接。现在许多采用虚电路方式的网络，已能提供呼叫重新连接现在许多采用虚电路方式的网络，已能提供呼叫重新连接的功能。当网络出现故障时，将由网络自动选择并建的功能。当网络出现故障时，将由网络自动选择并建立新的虚电路，而不需要用户重新呼叫，并且不丢失立新的虚电路，而不需要用户重新呼叫，并且不丢失用户

44、数据。用户数据。49o服务质量，就是对网络性能指标（如带宽、延，就是对网络性能指标（如带宽、延迟、丢失率等）提供保证的情况。迟、丢失率等）提供保证的情况。o如何保证服务质量：n根据流量特性和对服务质量要求，计算并分配所需根据流量特性和对服务质量要求，计算并分配所需的链路带宽、缓存空间等资源。的链路带宽、缓存空间等资源。n能识别出提供保证的对象，常采用能识别出提供保证的对象，常采用“流流”的概念。的概念。流是指一次特定通信在某方向上传输分组的集合，流是指一次特定通信在某方向上传输分组的集合，可通过源、目的地址和传输层头信息来识别一个流。可通过源、目的地址和传输层头信息来识别一个流。n传输期间，采

45、取适当措施保证流得到为其所分配的传输期间，采取适当措施保证流得到为其所分配的资源，常用资源，常用 “服务策略服务策略”或或“排队策略排队策略”等措施等措施调整。调整。50o设置控制的原因n分组网络中，两个要互传分组数据的终端速率不同分组网络中，两个要互传分组数据的终端速率不同时，低速终端来不及处理接收的数据会导致丢失，时，低速终端来不及处理接收的数据会导致丢失，必须限制高速终端的分组流入速率；必须限制高速终端的分组流入速率；n分组节点中的缓冲存储器是动态共享资源，流入节分组节点中的缓冲存储器是动态共享资源，流入节点的业务负荷超过阈值时也会引起分组丢失。点的业务负荷超过阈值时也会引起分组丢失。o

46、控制的目的，为了保证网络中各链路的数据分，为了保证网络中各链路的数据分组流量平滑均匀，提高网络的总吞吐能力，保组流量平滑均匀，提高网络的总吞吐能力，保证数据通信的服务质量。证数据通信的服务质量。51流量控制方法，当某一链路，当某一链路/终端流入的业务量超过终端流入的业务量超过某一阈值时，利用控制分组通知终端降低分组某一阈值时，利用控制分组通知终端降低分组发送速率。发送速率。流量控制可以在某链路上两端点之间进行，也可以流量控制可以在某链路上两端点之间进行，也可以在源目的端点之间进行。在源目的端点之间进行。拥塞，通常是由于随机业务流经某一链路时超出了，通常是由于随机业务流经某一链路时超出了该链路的

47、最大负荷引起拥堵，解决办法：该链路的最大负荷引起拥堵，解决办法：通知源端减慢发送速度；通知源端减慢发送速度；选择其他路径传送分组。选择其他路径传送分组。o流量控制是分组交换网中的基本管理功能之一。它是流量控制是分组交换网中的基本管理功能之一。它是指通过一定的手段使得在网中各个链路上的信息流量指通过一定的手段使得在网中各个链路上的信息流量都保持在一定的上限之下，在分组交换方式中流量控都保持在一定的上限之下，在分组交换方式中流量控制特别重要，这是因为存在下面制特别重要，这是因为存在下面3 3个方面的原因。个方面的原因。（1 1）由于中继线路是统计复用的，所以必须用流量控制的）由于中继线路是统计复用

48、的，所以必须用流量控制的方法来防止线路过分拥挤，导致数据分组排队等待时方法来防止线路过分拥挤，导致数据分组排队等待时间过长。电路交换中，一对终端在通信时得到的一条间过长。电路交换中，一对终端在通信时得到的一条信道是供这个通信专用的，并可以满足其最大的通信信道是供这个通信专用的，并可以满足其最大的通信能力要求，因此不需要排队，所以不存在这个问题。能力要求，因此不需要排队，所以不存在这个问题。（2 2）由于网上的终端速率可能不一致，所以必须用流量控）由于网上的终端速率可能不一致，所以必须用流量控制的方法来调整终端发送数据的速率，以防止向慢速终制的方法来调整终端发送数据的速率，以防止向慢速终端发送的

49、数据分组太多，超出其接受能力。在电路交换端发送的数据分组太多，超出其接受能力。在电路交换中，所有终端的通信速率都是一样的。中，所有终端的通信速率都是一样的。（3 3）由于终端和交换机处理数据分组的能力限制，必须使）由于终端和交换机处理数据分组的能力限制，必须使用流量控制方法在其不能处理更多数据时抑制对方的数用流量控制方法在其不能处理更多数据时抑制对方的数据发送。据发送。o电路交换是立即损失制，即如果路由选择时没有空闲电路交换是立即损失制，即如果路由选择时没有空闲的中继电路可供选择，该呼叫建立就告失败，因此，的中继电路可供选择，该呼叫建立就告失败，因此，只要根据预测话务量配备足够多的中继电路，就

50、能保只要根据预测话务量配备足够多的中继电路，就能保证呼叫不阻塞。电路交换的流量控制只是在交换机的证呼叫不阻塞。电路交换的流量控制只是在交换机的处理机过负荷时才起作用，控制功能也较简单，主要处理机过负荷时才起作用，控制功能也较简单，主要是限制用户的发话话务量。是限制用户的发话话务量。o分组交换则不同，它是时延损失制，只要传输链路不分组交换则不同，它是时延损失制，只要传输链路不全部阻断，路由选择总能选到一条链路，但是如果链全部阻断，路由选择总能选到一条链路，但是如果链路上待传送的分组过多，就会造成传送时延的增加，路上待传送的分组过多，就会造成传送时延的增加，从而引起网络性能的下降，严重时甚至会使网