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什么是分组交换

2015-3-28 08:07| 编辑:电工学习网| 查看: 28145| 评论: 0

   分组交换(Packed Switching)也称为包交换(Packet Switching),同样也属于存储-转发方式,是现代计算机网络的技术基础。分组交换网的出现标志着现代电信时代的开始。分组交换技术的出现克服了报文交换中传输延迟大的问题。由于分组具有统一的格式、长度较短并且长度限定在一定范围内,便于在中间节点设备(如路由器)上存储并处理,分组在中间交换设备的主存储器中停留很短的时间,一旦确定了新的路由,就很快转发到以下一个节点或用户终端,因此能够满足大多数通信用户对数据传输实时性的要求。三种交换方式的原理如图所示。
    1. 分组交换过程
    分组交换技术在报文交换的基础上,进行了一些改进。在发送端,把要发送的数据划分为长度固定的数据段,每一个数据段前面加上头部信息组成一个完整的“分组”,每个分组独立进行寻找路径和传输,利用存储-转发方式,将各个分组传输到目的地。分组头部包含目的地址、源地址以及其他附加信息。当一次数据传输的所有分组都到达接收方时,接收方再将所有分组重组为原来的数据。分组交换网络示意图如图2-19所示。
    2. 分组交换的特点
    与电路交换和报文交换相比,分组交换具有以下三个特点。
    (1)、分组具有统一的格式、长度较短并且长度限定在一定范围内。
    (2)、分组是暂时保存在节点的内存中,而不是被保存在节点的外存中,交换速率高。
    (3)、分组交换采用的是动态分配信道的策略,能充分利用链路的带宽。节点和链路的使用为共享方式,极大地提高了通信线路的利用率。
    分组交换的缺点是各分组在中间节点存储转发时需要排队,会造成一定的时延;分组必须携带源地址、目的地址等头部信息,增加了开销;分组交换网的管理和控制比较复杂等。为了保证通信子网传输的可靠性,分组交换过程通过协议等采取了一些专门的措施,以保障分组交换具有高效、灵活、迅速、可靠的性能。
    3. 分组交换的两种工作方式
    分组交换技术在实际应用中的工作方式可分为数据报(Data gram)和虚电路方式(Virtual Circuit)两种。
    (1)数据报
    在数据报方式中,分组传送之间不需要预先在源主机与目的主机之间建立“线路连接”。源主机所发送的每一个分组都携带一个完整的包含地址等信息的头部,每个分组都可以独立地选择一条传输路径。因为每个分组在通信子网中可能是通过不同的传输路径到达目的主机,因此各个分组不能保证按顺序到达目的节点,有些还可能会丢失,必须在头部信息中加入分组的序号信息。数据报方式的工作原理如图2-20所示。
    (2)虚电路方式
    虚电路方式试图将数据报方式与线路方式结合起来,发挥两种方法的优点,达到最佳的数据交换效果。虚电路方式在分组发送之前,需要在发送方和接收方建立一条逻辑连接的虚电路。虚电路交换方式的工作过程如图2-21所示。虚电路方式整个通信过程分为以下3个阶段:
    虚电路建立阶段;
    数据传输阶段;
    虚电路拆除阶段 。

    4. 分组交换技术实例
    (1)X.25分组交换网
    X.25分组网是一种采用分组交换方式的数据通信网,属于广域网,它所提供的功能相当于ISO/OSI参考模型的物理层、数据链路层和网络层功能。X.25建议是指在公用数据网上,以分组方式进行操作的DTE和DCE之间的接口。

    (2)帧中继
    为了给用户提供高质量、低费用的数据传输业务,20世纪90年代推出了一种新型的WAN技术:帧中继(Frame Relay)。帧中继实质上是由X.25分组交换技术演化而来的。他继承了X.25的优点,同时简化了大量的网络功能,将流量控制、差错处理等功能交移给用户终端或本地节点来完成,因此减少了网络延时,降低了通信费用。
    (3)ATM
    ATM是一种新的网络技术,在美国被称为异步时分复用(Asynchronous Time Division,ATD)技术,在欧洲被称为异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode,ATM)。异步传输模式,就是建立在电路交换和分组交换的基础上的一种面向连接的快速分组交换技术,它采用定长分组作为传输和交换的单位,在ATM中这种定长分组称为信元。每个信元长度为53个字节,其中信元头部为5个字节,信元数据部分为48个字节。

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