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  • 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...

    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 。

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    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。

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    (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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  • 分组交换是为适应计算机通信而发展起来的一种先进通信手段,它以CCITTX.25建议为基础,可以满足不同速率、不同型号终端与终端、终端与计算机、计算机与计算机间以及局域网间的通信,实现数据库资源共享。分组交换网...
  • 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...

    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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  • 主要为大家介绍了分组交换技术的含义、分组交换和其他交换的比较、分组交换的组成、网络结构、及应用范围,需要的朋友可以参考下
  • 电路交换与分组交换的区别

    万次阅读 多人点赞 2014-09-02 09:18:58
    在计算机网络中,“交换”又分为两类,分别是“电路交换”、“分组交换”、“报文交换”,这里暂不提报文交换。 一. 电路交换: 电路交换是以电路连接为目的的交换方式,通信之前要在通信双方之间建立一条被双方...

    在计算机网络中,“交换”(switching)的含义就是转接——把一条电话线转接到另一条电话线,是他们连通起来。

    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。

    在计算机网络中,“交换”又分为两类,分别是“电路交换”、“分组交换”、“报文交换”,这里暂不提报文交换。


    一. 电路交换

    电路交换是以电路连接为目的的交换方式,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道。

    电路交换的三个阶段

    (1)建立连接 (2)通信 (3)释放连接

    电路交换具有以下优缺点:

    优点

    (1)由于通信线路为通信双方用户专用,数据直达,所以传输数据的时延非常小。

    (2)通信双方之间的屋里通路一旦建立,双方可以随时通信,实时性强。

    (3)双方通信时按发送顺序传送数据,不存在失序问题。

    (4)电路交换既适用于传输模拟信号,也适用于传输数字信号。

    (5)电路交换的交换设备及控制均比较简单。

    缺点

    (1)电路交换平均连接建立时间对计算机通信来说较长。

    (2)电路交换家里连接后,物理通路被通信双方独占,即使通信线路空闲,也不能供其他用户使用,因而信道利用率低。

    (3)电路交换时,数据直达,不同类型,不同规格,不同速率的终端很难相互进行通信,也难以在通信过程中进行差错控制。

    电路交换举例:

    二. 分组交换

    分组交换是以分组为单位进行传输和交换的,它是一种存储——转发交换方式,即将到达交换机的分组先送到存储器暂时存储和处理,等到相应的输出电路有空闲时再送出。

    分组交换具有以下优缺点。

    优点

    (1)分组交换不需要为通信双反预先建立一条专用的通信线路,不存在连接建立时延,用户可随时发送分组。

    (2)由于采用存储转发方式,加之交换节点具有路径选择,当某条传输线路故障时可选择其他传输线路,提高了传输的可靠性。

    (3)通信双反不是固定的战友一条通信线路,而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路,因而大大提高了通信线路的利用率。

    (4)加速了数据在网络中的传输。因而分组是逐个传输,可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行,这种流水线式传输方式减少了传输时间。

    (5)分组长度固定,相应的缓冲区的大小也固定,所以简化了交换节点中存储器的管理。

    (6)分组较短,出错几率减少,每次重发的数据量也减少,不仅提高了可靠性,也减少了时延。

    缺点:

    (1)由于数据进入交换节点后要经历存储转发这一过程,从而引起的转发时延(包括接受分组、检验正确性、排队、发送时间等),而且网络的通信量越大,造成的时延就越大,实时性较差。

    (2)分组交换只适用于数字信号。

    (3)分组交换可能出现失序,丢失或重复分组,分组到达目的节点时,对分组按编号进行排序等工作,增加了麻烦。


    综上,若传输的数据量很大,而且传送时间远大于呼叫时间,则采用电路交换较为合适;当端到端的通路有很多段链路组成是,采用分组交换较为合适。从提高整个网络的信道利用率上看,分组交换优于电路交换。


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  • 描述一、什么是分组交换分组交换也称为包交换,它将用户通信的数据划分成多个更小的等长数据段,在每个数据段的前面加上必要的控制信息作为数据段的首部,每个带有首部的数据段就构成了一个分组。首部指明了该分组...

    描述

    一、什么是分组交换?

    分组交换也称为包交换,它将用户通信的数据划分成多个更小的等长数据段,在每个数据段的前面加上必要的控制信息作为数据段的首部,每个带有首部的数据段就构成了一个分组。首部指明了该分组发送的地址,当交换机收到分组之后,将根据首部中的地址信息将分组转发到目的地,这个过程就是分组交换。能够进行分组交换的通信网被称为分组交换网。

    分组交换的本质就是存储转发,它将所接受的分组暂时存储下来,在目的方向路由上排队,当它可以发送信息时,再将信息发送到相应的路由上,完成转发。其存储转发的过程就是分组交换的过程。分组交换的思想来源于报文交换,报文交换也称为存储转发交换,它们交换过程的本质都是存储转发,所不同的是分组交换的最小信息单位是分组,而报文交换则是一个个报文。由于以较小的分组为单位进行传输和交换,所以分组交换比报文交换快。报文交换主要应用于公用电报网中。

    二、分组交换的分类

    按照实现方式,分组交换可以分为数据报分组交换和虚电路分组交换。

    数据报分组交换

    数据包分组交换要求通信双方之间至少存在一条数据传输通路。发送者需要在通信之前将所要传输的数据包准备好,数据包都包含有发送者和接收者的地址信息。数据包的传输彼此独立,互不影响,可以按照不同的路由机制到达目的地,并重新组合。

    虚电路分组交换

    它与数据报方式的区别主要是在信息交换之前,需要在发送端和接收端之间先建立一个逻辑连接,然后才开始传送分组,所有分组沿相同的路径进行交换转发,通信结束后再拆除该逻辑连接。网络保证所传送的分组按发送的顺序到达接收端。所以网络提供的服务是可靠的,也保证服务质量。

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    三、分组交换的特点

    (1)信息传送的最小单位是分组

    分组由组头和用户信息组成,分组头含有选路和控制信息。

    (2)面向连接(逻辑连接)和无连接两种工作方式

    虚电路采用面向连接的工作方式,数据报是无连接工作方式

    (3)统计时分复用(动态分配带宽)

    统计时分复用的基本原理是把时间划分为不等长的时间片,长短不同的时间片就是传送不同长度分组所需的时间,对每路通信没有固定分配时间片,而是按需使用。这就意味着使用这条复用线传送分组时间的长短,由此可见统计时分复用是动态分配带宽的。

    (4)信息传送为有差错控制

    分组交换是专门为数据通信网设计的交换方式,数据业务的特点是可靠性要求高,对实时性要求没有电话通信高,因而在分组交换中为保证数据信息的可靠性,设有CRC校验、重发等差错控制机制,以满足数据业务特性的需求。

    (5)信息传送不具有透明性

    分组交换对所传送的数据信息要进行处理,如拆分、重组信息等。

    (6) 基于呼叫延迟制的流量控制

    在分组交换中,当数据流量较大时,分组排队等待处理,而不像电路交换那样立即呼损掉,因此其流量控制基于呼叫延迟。

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    四、分组交换技术工作原理

    将用户传送的数据划分成一定的长度,每个部分叫做一个分组,通过传输分组的方式传输信息的一种技术。它是通过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信,在传输线路质量不高、网络技术手段还较单一的情况下,应运而生的一种交换技术。每个分组的前面有一个分组头,用以指明该分组发往何地址,然后由交换机根据每个分组的地址标志,将他们转发至目的地,这一过程称为分组交换。

    五、分组交换的优点

    1. 分组交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路,不存在连接建立时延,用户可随时发送分组。

    2. 由于采用存储转发方式,加之交换结点具有路径选择,当某条传输线路故障时可选择其他传输线路,提高了传输的可靠性。

    3.通信双方不是固定的占有一条通信线路,而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路,因而大大提高了通信线路的利用率。

    4.加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输,可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行,这种流水线式传输方式减少了传输时间。

    5. 分组长度固定,相应的缓冲区的大小也固定,所以简化了交换结点中存储器的管理。

    6. 分组较短,出错几率减少,每次重发的数据量也减少,不仅提高了可靠性,也减少了时延。

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    六、分组交换的缺点

    1. 由于数据进入交换结点后要历经存储转发这一过程,从而引起转发时延(包括接受分组,检验正确性,排队,发送时间等),而且网络的通信量越大造成的时延就越大,实时性较差。

    2. 分组交换只适用于数字信号。

    3.分组交换可能出现失序,丢失或重复分组,分组到达目的结点是,哟啊对分组按编号进行排序等工作,增加了麻烦。

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  • 网络游戏-分组交换网络中的分组数据的频带控制方法与分组交换网络系统.zip
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