交换技术分组交换技术.ppt
2023/2/2,1,电路交换 Circuit Switching,通信过程三步骤:建立电路连接(hello)传送数据(talk)取消电路连接(bye)最早为电话通信设计电路资源为某一次通话专用数据连接时大部分时间线路是空闲的固定的数据速率通信双方必须按同一速率传送,2023/2/2,2,通过公用电路交换网连接示例 Public Circuit Switching Network,电路交换是由传统的电话通讯方式发展起来的一种交换方式。,2023/2/2,3,电路交换的特点 Characteristics of Circuit Switching,交换设备简单（纯硬件）。透明连接，传输延迟小（仅为物理信号本身延迟）。带宽固定（不适合猝发性大通信流量），单一速率，无差错控制功能。只能一对一通信。独占线路，信道利用率低（空闲也不能利用）。数据通信时占用线路时间一般不超过10%（语音通信最高可达80%）。要求建立连接,2023/2/2,4,电路交换网的延迟 Delay in a Circuit-switched Network,一、报文交换网络 Message-switched Networks,2023/2/2,6,报文交换网Message Switching Networks,采用“存储-转发”技术(store and forward)（交换节点）接收整个报文，在转发到其目的站点的路由被确定之前，一直保存之。一旦路由选定了，报文就被发送到最后的目的站，或发送给另一个中间存储站以便转发。,2023/2/2,7,报文交换的优点 Message Switching：Advantage,特点将要发出的数据当作一个整体（报文）。在各结点处先存储再转发。报文长度不定，自带目标用户地址。优点无需建立连接和取消连接。未独占线路（多个报文可共享一条线路），通信资费低。,2023/2/2,8,报文交换的缺点Not Practical:Why?,传输速率慢 要存储整个报文，选择路由，然后重发报文，所有这些都需要花费时间。组网费用高 通常要求大容量存储硬盘，以便存储大的报文。总而言之，报文交换的优点是通过对报文进行沿途存储，从而充分利用了网络资源。但是这种存储转发方案组网费用高而且传输速率慢，所以并不适用于计算机网络。,2023/2/2,9,报文交换：只适合在公用电报网中使用 Only Used in Telegraph Networks,特点：通道可复用，费用较低带宽可调变（猝发性通信）实时性差（存储转发过程引起通信延迟），不适用于语音和视频之类实时或交互式的通信要求。可实现一对多通信交换设备（结点）需用磁盘等外设来存放较大的报文在实际应用中主要用于传输报文较短、实时性要求较低的通信业务，如公用电报网。,二、分组交换网络 Packet-switched Networks,2023/2/2,11,报文交换技术的改进（存储转发）以“分组”为单位传输信息分组在每个交换节点处被接收、暂存，随后被传递给下一节点不同于报文交换：报文被“分组”后传送保证任何用户都不能长时间独占某传输线路,分组交换网Packet Switching Networks,2023/2/2,12,Packet分组,“分组”(packet)分割的报文段+控制信息数据以较小的信息包(分组)形式传送通常以1000字节为一组更长的报文被分割成一个分组串每个分组包括有用户数据(部分或全部的)和附加的控制信息控制信息“路由”(寻址)信息（收发双方站点地址）其他有关信息（协议版本、差错处理等）,2023/2/2,13,分组的使用The Use of Packets,2023/2/2,14,分组形成示意图Packet Forming,附加的控制信息发送方地址（源地址）接收方地址（目标地址）序列号校验和,2023/2/2,15,分组交换的优点：共享信道Packet Switching:Sharing Channels,几个数据流可以使用同一条线路上,2023/2/2,16,分组交换的特点：多路由传输Packet Switching:Multiple Routes,可以通过多条路径传输数据,2023/2/2,17,更快速 可分组多路传送 转发更快(内存存取，无需读写磁盘)更经济 存储器造价低(内存而非磁盘)设备小型化 线路利用率更高更可靠 附加检错、纠错信息,报文交换,分组交换,分组交换与报文交换之比较 Packet Switching vs Message Switching,2023/2/2,18,分组交换与电路交换之比较 Circuit Switching vs Packet Switching,电路交换 必有“连接-传送-断连”三步；”透明连接“，延迟最小（交换节点处无延迟）；恒定数据传输率；独占信道，线路利用率低而费用高。分组交换 在每个节点处需存储转发；交换机根据分组中附加的目标地址确定如何转发；多个通信过程可共享一个信道；信息传送存在随机延迟问题：节点处排队长度和时间不定。,2023/2/2,19,发送站点将长报文分割成一个个小的信息包（分组）分组被逐个发送到网络上传送分组有两种方式数据报方式虚电路方式,分组交换技术Packet Switching Techniques,2023/2/2,20,分组交换网络主要根据其内部工作原理是数据报还是虚电路进行分类。使用数据报(datagram)技术时，每个分组是独立传送的，送往同一个目的站的分组可能沿着不同路由传送。使用虚电路(virtual circuit)技术时，两个端节点间的路由是固定不变的，虚电路上的所有分组都沿同一路由传送。,两种分组交换方式 Two Approaches for Packet Switching,“散车”,“车队”,分组交换:数据报方式,每个分组相互独立每个分组可以使用任何可用的路线需为每个分组（需自带地址）选择路由分组的到达可能无序分组在传送中可能丢失在接收端对分组重新排序并对丢失的分组进行补救处理,2023/2/2,22,Figure 8.7,有4个交换机（路由器）的数据报网A Datagram Network with Four Switches(routers),2023/2/2,23,数据报网络路由表Routing Table in a Datagram Network,目的地址,输出端口,2023/2/2,24,Figure 8.9,数据报网的延迟Delay in a Datagram Network,分组交换:虚电路方式,传送前要先建立预定的路由（各节点虚电路表中记录虚电路号）通过呼叫建立连接(握手)每个分组中含有虚电路号而非目标地址对使用同一虚电路的所有分组只需做一次路由选择有序传送，接收后无需排序清除请求，断开电路并非独享线路(存储转发而非透明直连,2023/2/2,26,虚电路网络Virtual-circuit Network,2023/2/2,27,虚电路标识符Virtual-circuit Identifier,2023/2/2,28,虚电路网络中交换机和路由表Switch and tables in a virtual-circuit network,2023/2/2,29,虚电路网络源端到目的端的数据传输Data Transfer in a Virtual-circuit Network,2023/2/2,30,虚电路网络的连接请求Setup Request in a Virtual-circuit Network,2023/2/2,31,虚电路网络中建立确认Setup Acknowledgment in a Virtual-circuit Network,2023/2/2,32,虚电路网络的延迟Delay in a Virtual-circuit Network,2023/2/2,33,分组交换技术：数据报与虚电路比较 Datagram vs Virtual Circuit,数据报(datagram)无需呼叫建立连接阶段，所以传输少量数据时比虚电路快。分组可绕过故障结点到达目的地，但不保证分组能按序到达，数据丢失也不知晓。虚电路（virtual circuit）传输前需先建立连接，所以适用于两端之间大数据量交换。能保证每个分组按序正确到达。但构成虚电路的某个结点或链路出故障时，虚电路完全失效。,2023/2/2,34,数据报与虚电路比较Datagram vs Virtual Circuits,数据报技术无需呼叫建立连接阶段传输少量数据时比虚电路快传输更灵活可通过选择不同路由避绕网络中的拥塞区域但不保证分组能按序到达，数据丢失也不知晓虚电路技术传输前需先建立连接，所以适用于两端之间大数据量交换。顺序传送，差错控制简便分组传送速率更快因为无需花费时间选择路由可靠性较低构成虚电路的某个结点或链路出故障时，虚电路完全失效。,2023/2/2,35,三种交换技术之比较 Comparison of Three Switching Techniques,电路交换 透明传送，但独占线路，效率不高，适合于较轻和间接式负载使用租用的线路进行通信。报文交换 采用存储转发方式传送，不独占线路，但传送延迟大，不能满足实时通信的要求。通常用于公用电报网。分组交换 和报文交换方式类似，但报文被分成分组传送，是在计算机数据通信网中最广泛使用的交换技术，适用于交换中等或大量数据情况。,
