ch1_补充1_电路交换和分组交换

补充1：电路交换和分组交换 主讲: 陈谊 电路交换的特点  两部电话机只需要用一对电线就能够互 相连接起来。  更多的电话机互相连通  5 部电话机两两相连，需 10 对电线。  N 部电话机两两相连，需 N(N – 1)/2对电线。  当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线 对的数量与电话机数的平方成正比。      使用交换机  当电话机的数量增多时，就要使用交换 机来完成全网的交换任务。          交换机 “交换”的含义  在这里，“交换”(switching)的含义是：  转接——把一条电话线转接到另一条电话线， 使它们连通起来。  从通信资源的分配角度来看，“交换” 就是按照某种方式动态地分配传输线路 的资源。 电路交换的特点  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 电路交换举例  A 和 B 通话经过四个交换机  通话在 A 到 B 的连接上进行     交换机 交换机 交换机 交换机用户线 用户线 中继线 中继线 B D C A 电路交换举例  C 和 D 通话只经过一个本地交换机  通话在 C 到 D 的连接上进行     交换机 交换机 交换机 交换机用户线 用户线 中继线 中继线 B D C A 电路交换传送计算机数据效率低  计算机数据具有突发性。  这导致通信线路的利用率很低。 分组交换的产生  是 20 世纪 60 年代美苏冷战时期的产物。  60 年代初，美国国防部领导的远景研究规划局 ARPA (Advanced Research Project Agency) 提 出要研制一种生存性(survivability)很强的网络。  传统的电路交换(circuit switching)的电信网有一 个缺点：正在通信的电路中有一个交换机或有一 条链路被炸毁，则整个通信电路就要中断。  如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。 这将要延误一些时间。 计算机网络的产生背景 新型网络的基本特点  网络用于计算机之间的数据传送，而不是为了 打电话。  网络能够连接不同类型的计算机，不局限于单 一类型的计算机。  所有的网络结点都同等重要，因而大大提高网 络的生存性。  计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。  网络的结构应当尽可能地简单，同时还能够非 常可靠地传送数据。 报文 分组交换的原理（一）  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。 1101000110101010110101011100010011010010 假定这个报文较长 不便于传输 数 据 数 据 数 据 报文 分组交换的原理（二）  每一个数据段前面添加上首部构成分组。 首部 首部 首部 分组1 分组2 分组3 请注意：现在左边是“前面” 分组交换的原理（三）  分组交换网以“分组”作为数据传输单 元。  依次把各分组发送到接收端（假定接收 端在左边）。 数 据首部 分组 1 数 据首部 分组2 数 据首部 分组3 分组首部的重要性  每一个分组的首部都含有地址等控制信 息。  分组交换网中的结点交换机根据收到的 分组的首部中的地址信息，把分组转发 到下一个结点交换机。  用这样的存储转发方式，最后分组就能 到达最终目的地。 分组交换的原理（四）  接收端收到分组后剥去首部还原成报文。 数 据首部 分组1 数 据首部 分组2 数 据首部 分组3 收到的数据 数 据 数 据 数 据 分组交换的原理（五）  最后，在接收端把收到的数据恢复成为 原来的报文。  这里我们假定分组在传输过程中没有出 现差错，在转发时也没有被丢弃。 报文 1101000110101010110101011100010011010010 分组交换网的示意图 H1 A 分组交换网 B D E C H5 H6 H4H2 H3 H1 向 H5发送分组 H2 向 H6发送分组 注意分组路径的变化！ 结点交换机 主机 注意分组的存储转发过程 H1 A 分组交换网 B D E C H5 H6 H4H2 H3 H1向H5发送分组 结点交换机 主机 在结点交换机A暂存 查找转发表 找到转发的端口 在结点交换机C暂存 查找转发表 找到转发的端口 在结点交换机E暂存 查找转发表 找到转发的端口 最后到达目的主机H5 注意结点交换机有多个端口 A B C D E H1 H5 H2 H4 H3 H6 高速链路 结点 交换机 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 结点交换机  在结点交换机中的输入和输出端口之间 没有直接连线。  结点交换机处理分组的过程是：  把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；  查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个 端口转发；  把分组送到适当的端口转发出去。 主机和结点交换机的作用不同  主机是为用户进行信息处理的，并向网 络发送分组，从网络接收分组。  结点交换机对分组进行存储转发，最后 把分组交付给目的主机。 分组交换的优点  高效 动态分配传输带宽，对通信链路 是逐段占用。  灵活 以分组为传送单位和查找路由。  迅速 不必先建立连接就能向其他主机 发送分组；充分使用链路的带宽。  可靠 完善的网络；自适应的路由 选择协议使网络有很好的生存性。 分组交换带来的问题  分组在各结点存储转发时需要排队，这 就会造成一定的时延。  分组必须携带的首部（里面有必不可少 的控制信息）也造成了一定的开销。 三种交换的比较 （广域网中的交换技术） 报 文 报 文 报 文 A B C D A B C D A B C D 报文交换电路交换 分组交换 t 连接建立 数据传送 报文 连接释放 补充1：电路交换和分组交换 电路交换的特点 更多的电话机互相连通 使用交换机 “交换”的含义 电路交换的特点 电路交换举例 电路交换举例 电路交换传送计算机数据效率低 分组交换的产生 新型网络的基本特点 分组交换的原理（一） 分组交换的原理（二） 分组交换的原理（三） 分组首部的重要性 分组交换的原理（四） 分组交换的原理（五） 分组交换网的示意图 注意分组的存储转发过程 注意结点交换机有多个端口 结点交换机 主机和结点交换机的作用不同 分组交换的优点 分组交换带来的问题 三种交换的比较 �（广域网中的交换技术）