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  • 分组交换方式
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    2021-06-25 02:54:13

    1-02、试简述分组交换的要点.

    答:在分组交换网络中,采用存储转发方式工作,数据以短的分组形式传送.如 果一个源站有一个长的报文要发送, 该报文就会被分割成一系列的分组. 每个分 组包含用户数据的一部分加上一些控制信息. 控制信息至少要包括网络为了把分 组送到目的地做路由选择所需要的信息. 在路径上的每个结点, 分组被接收, 短 时间存储,然后传递给下一结点.

    分组交换网的主要优点:① 高效.② 灵活.③ 迅速.④ 可靠.

    缺点:分组在节点转发时因排队而造成一定的延时 ; 分组必须携带一些控制信息 而产生额外开销 ;

    1-03、试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点. 答:

    (1)电路交换:在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理 通路.

    优点:传输数据的时延非常小.实时性强.不存在失序问题.控制较简 单.

    缺点:电路交换的平均连接建立时间长.信道利用低.

    (2)分组交换:分组交换采用存储转发传输方式,但将一个长报文先分割 为若干个较短的分组,然后把这些分组(携带源、目的地址和编号信息)逐个地 发送出去 .

    优点:加速了数据在网络中的传输. 简化了存储管理. 减少了出错机率 和重发数据量.

    缺点:仍存在存储转发时延.增加了处理的时间,使控制复杂,时延增 加.

    1-06、试将 tcp/ip和 osi 的体系结构进行比较.讨论其异同之处.

    答:(1) osi 和 tcp/ip的相同点是二者均采用层次结构,而且都是按功能 分层.

    (2) osi 和 tcp/ip的不同点:

    ① osi 分七层,自下而上分为物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话 层、表示层和应用层,而 tcp/ip分四层:网络接口层、网间网层(ip )、传输 层(tcp )和应用层.严格讲, tcp/ip网间网协议只包括下三层,应用程序不算 tcp/ip的一部分.

    ② osi 层次间存在严格的调用关系,两个(n )层实体的通信必须通过下一 层(n-1)层实体,不能越级,而 tcp/ip可以越过紧邻的下一层直接使用更低层 次所提供的服务,因而减少了一些不必要的开销,提高了协议的效率.

    ③ osi 开始偏重于面向连接的服务,后来才开始制定无连接的服务标准,而 tcp/ip一开始就有面向连接和无连接服务,无连接服务的数据报对于互联网中 的数据传送以及分组话音通信都是十分方便的.

    ④ osi 与 tcp/ip对可靠性的强调也不相同.对 osi 的面向连接服务,数据 链路层、 网络层和运输层都要检测和处理错误, 尤其在数据链路层采用校验、 确 认和超时重传等措施提供可靠性,而且网络和运输层也有类似技术.而 tcp/ip则不然, tcp/ip认为可靠性是端到端的问题,应由运输层来解决,因此它允许 单个的链路或机器丢失数据或数据出错, 网络本身不进行错误恢复, 丢失或出错

    数据的恢复在源主机和目的主机之间进行, 由运输层完成. 由于可靠性由主机完 成,增加了主机的负担.但是,当应用程序对可靠性要求不高时,甚至连主机也 不必进行可靠性处理,在这种情况下, tcp/ip网的效率最高.

    1-07、计算机网络可从哪几个方面进行分类?

    答:计算机网络可以从不同的角度进行分类:

    (1)根据网络的交换功能分为电路交换、报文交换、分组交换和混合交换;

    (2)根据网络的拓扑结构可以分为星型网、树型网、总线网、环型网、网 状网等;

    (3)根据网络的通信性能可以分为资源共享计算机网络、分布式计算机网 络和远程通信网络;

    (4)根据网络的覆盖范围与规模可分为局域网、城域网和广域网;

    (5)根据网络的使用范围分为公用网和专用网.

    1-10、试在下列条件下比较电路交换和分组交换.要传送的报文共 x (bit ), 从源站到目的站共经过 k 段链路,每段链路的传播时延为 d (s ),数据率为 c (bit/s).在电路交换时电路的建立时间为 s (s ).在分组交换时分组长度为 p (bit ),且各结点的排队等待时间可忽略不计.问在怎样的条件下,分组交 换的时延比电路交换的要小?

    答:对电路交换,当 t=s时,链路建立;

    当 t=s+x/c,发送完最后一 bit ;

    当 t=s+x/c+kd,所有的信息到达目的地.

    对分组交换,当 t=x/c, 发送完最后一 bit ;

    为到达目的地, 最后一个分组需经过 k-1个分组交换机的转发, 每次转发的时间为 p/c,

    所以总的延迟 = x/c+(k-1)p/c+kd

    所以当分组交换的时延小于电路交换

    x/c+(k-1)p/c+kd

    (k-1)p/c

    1-11、 在上题的分组交换网中, 设报文长度和分组长度分别为 x 和 (p+h) (bit ) , 其中 p 为分组的数据部分的长度,而 h 为每个分组所带的控制信息固定长度, 与 p 的大小无关.通信的两端共经过 k 段链路.链路的数据率为 b (bit/s), 但传播时延和结点的排队时间均可忽略不计.若打算使总的时延为最小,问分 组的数据部分长度 p 应取为多大?

    答:分组个 x/p,

    传输的总比特数:(p+h)x/p

    源发送时延:(p+h)x/pb

    最后一个分组经过 k-1个分组交换机的转发, 中间发送时延:(k-1)(p+h)/b 总发送时延 d=源发送时延 +中间发送时延

    d=(p+h)x/pb+(k-1)(p+h)/b

    令其对 p 的导数等于 0,求极值

    p=√

    1-13、面向连接服务与无连接服务各自的特点是什么?

    答:面向连接服务的特点是,在服务进行之前必须建立数据链路 (虚电路 ) 然后 在进行数据传输,传输完毕后,再释放连接.在数据传输时,好象一直占用了 一条这样的电路.适合于在一定期间内要向同一目的地发送许多报文的情况. 对传输数据安全,不容易丢失和失序.但由于虚电路的建立,维护和释放要耗 费一定的资源和时间.

    无连接服务的特点,在服务工程中不需要先建立虚电路,链路资源在数据 传输过程中动态进行分配.灵活方便,比较迅速;但不能防止报文的丢失、重 复或失序.适合于传送少量零星的报文.

    1-14、协议与服务有何区别?有何关系?

    答:1、协议是控制对等实体之间通信的规则,是水平的.服务是下层通过层间 接口向上层提供的功能,是垂直的.

    2、协议的实现保证了能够向上一层提供服务,要实现本层协议还需使用下 层提供的服务.

    1-20、传播距离为 1000km ,信号在媒体上的传播速率为 2×108m/s,试计算以下 两种情况的发送时延和传播时延:

    (1) 数据长度为 107bit ,数据发送速率为 100kbit/s.

    (2) 数据长度为 103bit ,数据发送速率为 1gbit/s.

    答(1):发送延迟 =107/(100×1000) =100s

    传播延迟 =1000×1000/(2×108) =5×10-3s=5ms

    (2):发送延迟 =103/(109) =10-6s=1us

    传播延迟 =1000×1000/(2×108) =5×10-3s=5ms

    1-22. 长度为 100字节的应用层数据交给运输层传送,需加上 20字节的 tcp 首 部.再交给网络层传送,需加上 20字节的 ip 首部.最后交给数据链路层的以 太网传送,加上首部和尾部 18字节.试求数据的传输效率.

    若应用层数据长度为 1000字节,数据的传输效率是多少?

    答:数据长度为 100字节时

    传输效率 =100/(100+20+20+18) =63.3%

    数据长度为 1000字节时,

    传输效率 =1000/(1000+20+20+18) =94.5%

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  • 一、分组交换方式 分类、 二、数据传输单元 术语、 三、数据报方式、 四、虚电路方式、 五、数据报服务 与 虚电路服务 对比、





    一、分组交换方式 分类



    分组交换方式 分类 :

    ① 数据报方式 :网络层 提供 无连接服务 ;

    ② 虚电路方式 :网络层 提供 连接服务 ;


    无连接服务 : 分组传输前 , 不确定传输路径 , 同一个数据报切割的不同的分组 , 传输路径可能不同 ;


    连接服务 : 分组传输前 , 先确定传输路径 , 也就是建立连接 , 然后将分组 , 在该路径中传输 , 传输结束后 , 断开连接 ;





    二、数据传输单元 术语



    数据传输单元 术语 :

    ① 应用层 : 报文

    ② 传输层 : 报文段 , 将 报文 分割 得到 ;

    ③ 网络层 : IP 数据报 , 在 报文段 基础上 , 封装 目的地址 , 源地址 ; 如果 IP 数据报 过大 , 那么就将该 IP 数据报 切割成 分组 ;

    ④ 数据链路层 : , 在 IP 数据报 / 分组 基础上 , 帧头 加上 MAC 地址 , 帧尾加上帧检验序列 ;

    ⑤ 物理层 : 比特流 ;





    三、数据报方式



    数据报方式 :

    ① 无连接 : 发送前 不确定 传输路径 , 每个分组 传输路径 都是独立的 , 不同的分组的传输路径可能不同 ;

    ② 携带地址 : 每个 分组 都有 目的地址源地址 ;

    ③ 转发分组 : 路由器 根据 目的地址 , 转发分组 ,

    • 构建 转发表 : 基于 路由协议 / 路由算法 构建 转发表 , 每个路由器都有一个转发表 , 转发表由 目的网络地址 和 链路接口 组成 ;
    • 检索 转发表 : 分组到达路由器后 , 检索转发表 , 查找从哪个接口转发出 ;
    • 独立选路 : 每个分组 选择传输路径都是独立的 ;




    四、虚电路方式



    虚电路方式 :

    ① 结合两者 : 虚电路 结合了 数据报交换方式电路交换方式 两者的优点 ;

    ② “虚电路” 概念 : 在 源主机 和 目的主机 之间 , 建立一条 逻辑连接 , 路径上的 节点 ( 路由器 ) 都需要维护一张 虚电路表 , 其中记录了虚电路信息 ;



    "虚电路" 通信过程 :

    ① 建立 虚电路 : 每个分组 都有 虚电路号 信息 , 不携带 目的地址 ; 源主机 向 目的主机 发出 呼叫请求分组 , 目的主机 回送 呼叫应答分组 , 虚电路 ( 逻辑连接 ) 建立成功 ;

    ② 数据传输 : 该通信 是 全双工通信 ;

    ③ 释放 虚电路 : 分组发送完毕后 , 源主机 发送 释放请求分组 , 释放 虚电路 ;





    五、数据报服务 与 虚电路服务 对比



    数据报服务 与 虚电路服务 对比 :

    ① 连接 : 数据报 不建立连接 ; 虚电路 建立连接 ;

    ② 目的地址 : 数据报 分组有完整目的地址 ; 虚电路 连接建立阶段 有目的地址 , 数据传输阶段 使用 虚电路号 ;

    ③ 路由选择 : 数据报 每个分组独立运行 , 路由选择转发 ; 虚电路 所有分组按照 相同的路径传输 ;

    ④ 分组顺序 : 数据报 不保证顺序 ; 虚电路 保证顺序 ;

    ⑤ 可靠性 : 数据报 可靠性由 主机 保证 ; 虚电路 可靠性由 网络 保证 ;

    ⑥ 网络故障适应能力 : 数据报 在网络节点故障后 , 正常传输 ; 虚电路 网络节点故障后 , 不能工作 ;

    ⑦ 差错处理和流量控制 : 数据报 由 主机 进行流量控制 , 不保证数据报可靠性 ; 虚电路 由 分组交换网 / 主机 负责 ;

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       在网络核心部分起特殊作用的是路由器,它是一种专用计算机(但是不叫作主机),路由器是实现分组交换的关键构件,其任务是转发收到的分组,这是网络核心部分最主要的功能。

    电报交换(面向连接):

    从通信资源的分配角度来看,交换是按照某种方式动态的分配传输线路的资源。要经过“建立连接(占用通信资源)-->通话(一直占用资源)-->释放连接(归还通信资源)”三个步骤的交换

    特点:整个报文的比特流连续的从源点直达终点,好像是一个管道中传送。

    优点:实时性好

    缺点:在通话的全部时间内,通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。资源利用率低。

    分组交换:

    分组交换则采用存储转发技术。 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。每一个数据段前面添加上首部构成分组(packet)

      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)

    (分组首部:每一个分组的首部都含有地址(诸如目的地址和源地址)等控制信息。---》 分组交换网中的结点交换机根据收到的分组首部中的地址信息,把分组转发到下一个结点交换机。 ---》每个分组在互联网中独立地选择传输路径。---》 用这样的存储转发方式,最后分组就能到达最终目的地。)

    接收端收到分组后剥去首部还原成报文。--》最后,在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。

    特点:

    1.高效:在分组传输的过程中动态分配传输带宽,对通信链路是逐段占用。

    2.灵活:为每一个分组独立地选择最合适的转发路由

    3.迅速:以分组作为传送单位,可以不先建立连接就能向其他主机发送分组

    4.可靠:保证可靠性的网络协议;分布式多路由的分组交换网,使网络有很好的生存性。

    缺点:

    1.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

    2.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。

    报文交换:

    利用存储转发原理,整个报文先传送到相邻结点,全部存储下来之后查找转发表,转发到下一个结点。

    若要连续传送大量的数据,且其传送时间远大于连接建立时间,则电路交换的传输速率较快。

    报文交换和分组交换不需要预先分配传输带宽,在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率。 由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度,因此分组交换比报文交换的时延小,同时也具有更好的灵活性。

     

     

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  • 文章目录电路交换电路交换的阶段优缺点报文交换分组交换数据报方式分组交换虚电路方式分组交换数据报&虚电路 1.报文交换和分组交换都采用存储转发。 2.传送数据量大,且传送时间远大于呼叫时,选择电路交换...


    在这里插入图片描述
    1.报文交换和分组交换都采用存储转发。

    2.传送数据量大,且传送时间远大于呼叫时,选择电路交换。电路交换传输时延最小。

    3.从信道利用率看,报文交换和分组交换优于电路交换,其中分组交换时延更小。

    电路交换

    在这里插入图片描述

    电路交换的阶段

    在这里插入图片描述

    优缺点

    优点缺点
    通信时延小建立连接时间长
    有序传输线路独占,使用效率低
    没有冲突灵活性差
    实时性强无差错控制能力

    报文交换

    在这里插入图片描述

    优点缺点
    1.无需建立连接1.有存储转发时延
    2.存储转发,动态分配线路2.报文大小不定,需要网络节点有较大缓存空间(刚好分组交换就是再切割成小的,解决了这个缺点)
    3.线路可靠性较高
    4.线路利用率较高
    5.多目标服务

    分组交换

    在这里插入图片描述

    优点缺点
    1.无需建立连接1.有存储转发时延
    2.存储转发,动态分配线路2.需要传输额外的信息量(每一个分组都要有目的地址、编号等)
    3.线路可靠性较高3.乱序到目的主机时,要对分组排序重组
    4.线路利用率较高
    5.相对于报文交换,存储管理更容易

    数据报方式的分组交换

    无连接服务:不事先为分组的传输确定传输路径,每个分组独立确定传输路径,不同分组传输路径可能不同。

    每个分组携带源和目的地址

    路由器根据分组的目的地址转发分组:基于路由协议/算法构建转发表;检索转发表;每个分组独立选路。

    虚电路方式的分组交换

    虚电路将数据报方式和电路交换方式结合,以发挥两者优点。

    虚电路:一条源主机到目的主机类似于电路的路径(逻辑连接),路径上所有结点都要维持这条虚电路的建立,都维持一-张虚电路表, 每一项记录了一个打开的虚电路的信息。
    在这里插入图片描述

    数据报&虚电路

    数据报服务虚电路服务
    连接的建立不要必须有
    目的地址每个分组都有完整的目的地址长度较短的虚电路号
    路由选择每个分组独立地进行属于同一条虚电路的分组按照同一路由转发
    分组顺序不保证分组的有序到达保证分组的有序到达
    可靠性不保证可靠通信,可靠性由用户主机来保证可靠性由网络保证
    对网络故障的适应性出故障的结点丢失分组,其他分组路径选择发生变所有经过故障结点的虛电路均不能正常工作
    差错处理和流量控制由用户主机进行流量控制,不保证数据报的可靠性可由分组交换网负责,也可由用户主机负责
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