5.分组交换(北京邮电大学版)
北京邮电大学803计算机学科基础综合考试大纲
803计算机学科基础综合——此内容为零一教育为您收集整理，如需详细资料可以关注我们的微信公共号（零一计算机圈、零一职业规划）一、考查目标计算机学科基础综合考试涵盖数据结构、计算机组成原理、操作系统和计算机网络等学科专业基础课程。
要求考生比较系统地掌握上述专业基础课程的基本概念、基本原理和基本方法，能够综合运用所学的基本原理和基本方法分析、判断和解决有关理论问题和实际问题。
二、考试形式和试卷结构1、试卷满分及考试时间本试卷满分为150分，考试时间为180分钟。
2、答题方式答题方式为闭卷、笔试。
3、试卷内容结构数据结构45分计算机组成原理45分操作系统35分计算机网络25分4、试卷题型结构单项选择题80分(40小题，每小题2分)综合应用题70分三、考查内容数据结构【考查目标】1、掌握数据结构的基本概念、基本原理和基本方法。
2、掌握数据的逻辑结构、存储结构及基本操作的实现，能够对算法进行基本的时间复杂度与空间复杂度的分析。
3、能够运用数据结构基本原理和方法进行问题的分析与求解，具备采用C或C++语言设计与实现算法的能力。
一、线性表（一）线性表的定义和基本操作（二）线性表的实现1、顺序存储2、链式存储3、线性表的应用二、栈、队列和数组（一）栈和队列的基本概念（二）栈和队列的顺序存储结构（三）栈和队列的链式存储结构（四）栈和队列的应用（五）特殊矩阵的压缩存储三、树与二叉树（一）树的基本概念（二）二叉树1、二叉树的定义及其主要特征2、二叉树的顺序存储结构和链式存储结构3、二叉树的遍历4、线索二叉树的基本概念和构造（三）树、森林1、树的存储结构2、森林与二叉树的转换3、树和森林的遍历（四）树与二叉树的应用1、二叉排序树2、平衡二叉树3、哈夫曼(Huffman)树和哈夫曼编码四、图（一）图的基本概念（二）图的存储及基本操作1、邻接矩阵法2、邻接表法3、邻接多重表、十字链表（三）图的遍历1、深度优先搜索2、广度优先搜索（四）图的基本应用1、最小（代价）生成树2、最短路径3、拓扑排序4、关键路径五、查找（一）查找的基本概念（二）顺序查找法（三）分块查找法（四）折半查找法（五）B树及其基本操作、B+树的基本概念（六）散列(Hash)表（七）字符串模式匹配（八）查找算法的分析及应用六、排序（一）排序的基本概念（二）插入排序1、直接插入排序2、折半插入排序（三）气泡排序(bubble sort)（四）简单选择排序（五）希尔排序(shell sort)（六）快速排序（七）堆排序（八）二路归并排序(merge sort)（九）基数排序（十）外部排序（十一）各种内部排序算法的比较（十二）排序算法的应用计算机组成原理【考查目标】1、理解单处理器计算机系统中各部件的内部工作原理、组成结构以及相互连接方式，具有完整的计算机系统的整机概念。
分组交换技术的原理及应用
分组交换技术的原理及应用1. 引言分组交换是一种计算机网络中常用的数据传输技术。
在这种技术中，数据被分成小的数据包并在网络中传输。
本文将介绍分组交换技术的原理和在实际应用中的一些常见场景。
2. 分组交换技术的原理分组交换技术基于分组交换原理工作。
下面是分组交换技术的主要原理：2.1 分组的概念在分组交换技术中，数据被分成一个个小的数据包（也被称为分组）进行传输。
每个分组包含一个头部和一个负载，头部包含了用于路由和传输的信息。
2.2 分组交换的工作方式当数据从源主机传输到目标主机时，数据被分成小的数据包。
每个数据包在传输前被赋予目标地址、源地址以及其他必要的控制信息。
这些数据包独立地在网络中传输，并通过寻找最佳路径到达目标主机。
2.3 分组交换的优势分组交换技术具有以下优势： - 灵活性：分组交换可以适应不同数据大小和传输需求，使网络具有灵活性。
- 高效性：分组交换可以同时传输多个分组，提高网络传输的效率。
- 容错性：由于数据被分成小的数据包进行传输，即使在网络中发生错误，只需重传丢失的数据包，而无需重传整个文件。
3. 分组交换技术的应用分组交换技术在实际应用中有多种场景。
以下是一些常见的应用案例：3.1 互联网互联网是使用分组交换技术进行数据传输的典型例子。
当用户在浏览器中输入一个网址时，电脑将网址分成数据包并通过互联网进行传输。
数据包独立地在网络中传输，然后在目标服务器上重新组装，最终用户可以看到网页的内容。
3.2 VoIP（网络电话）VoIP（Voice over Internet Protocol）是一种基于分组交换的技术，用于通过互联网进行语音通信。
在VoIP中，语音信号被转换成数字数据包，并通过网络进行传输。
这些数据包独立地在网络中传输，并在目标设备上重新组装成语音信号。
3.3 数据中心网络数据中心网络是一个重要的应用场景，使用分组交换技术支持大规模的数据传输和处理。
在数据中心网络中，数据被分成小的数据包，并通过高容量的网络进行传输。
计算机网络技术分组交换
计算机网络技术分组交换在现代通信领域，计算机网络技术扮演着至关重要的角色。
其中，分组交换技术是网络通信中的核心机制之一，它极大地提高了数据传输的效率和灵活性。
本文将详细探讨分组交换技术的原理、特点以及在计算机网络中的应用。
分组交换技术的原理分组交换是一种数据传输方式，它将数据分割成小的数据包，称为“分组”，并通过网络发送。
每个分组都包含必要的信息，如源地址、目的地址和序列号，以确保数据能够正确地到达目的地并被重新组装。
分组交换的特点1. 存储转发：分组交换网络中的节点设备（如路由器）在接收到分组后，会暂时存储该分组，并根据其目的地址选择最佳路径进行转发。
2. 动态路由选择：网络中的路由选择是动态的，根据当前的网络状态和流量情况来选择最优路径。
3. 无连接服务：分组交换不建立固定的通信路径，每个分组独立选择路由，因此称为无连接服务。
4. 可靠性：分组交换网络通过确认机制和重传机制来确保数据的可靠传输。
5. 灵活性：由于分组可以独立选择路由，因此分组交换网络能够灵活应对网络拥塞和故障。
分组交换网络的组成1. 节点：网络中的节点设备负责存储、转发分组。
2. 链路：节点之间的连接，可以是物理链路，也可以是虚拟链路。
3. 传输介质：数据传输的媒介，如光纤、铜缆、无线电波等。
分组交换技术的应用1. 互联网：互联网是分组交换技术最广泛的应用之一，它允许全球范围内的计算机系统进行通信。
2. 虚拟私人网络（VPN）：VPN利用分组交换技术在公共网络中创建安全的通信隧道。
3. 多媒体通信：视频会议、在线游戏等多媒体应用通常使用分组交换技术来传输数据。
4. 云计算：云计算服务提供商使用分组交换技术来优化数据中心之间的数据传输。
分组交换技术的挑战1. 拥塞控制：在高流量情况下，如何有效控制网络拥塞是一个挑战。
2. 安全性：由于分组交换网络的开放性，数据安全和隐私保护是重要的考虑因素。
3. 服务质量（QoS）：在多用户环境中，如何保证不同应用的服务质量也是一个技术难题。
分组交换的原理
分组交换的基本原理分组交换（Packet Switching）是一种网络传输方式，它将数据进行分组并分别发送，不像电路交换那样要占用一条独占的通信线路。
分组交换的基本原理是将要传输的数据分成小块（即数据包或分组），每个数据包附带有目的地址和其他控制信息，然后根据路由规则选择可用的网络链路来传输这些数据包。
在到达目的地后，这些数据包将会重新组装成完整的数据。
下面将详细解释与分组交换相关的基本原理。
1. 数据包的分组在分组交换中，原始的数据通过分组划分为较小的数据包。
数据包是网络传输的最小单位，它通常包括数据部分（即原始数据）、控制信息和目的地址等。
这些数据包在发送前会通过协议进行封装，以确定如何处理和传输这些数据。
数据包的分组大小可以根据网络需求和传输性能而定。
通常情况下，较小的数据包更容易在网络中传输，但会增加一定的开销。
较大的数据包可以提高传输效率，但也会增加延迟和出错的风险。
2. 路由选择在分组交换网络中，路由选择是一个关键步骤。
路由选择决定了数据包从源节点到目的节点的路径，以及在路径上经过的各个中间节点。
路由选择可以通过静态路由或动态路由进行。
静态路由是通过管理员手动配置路由表来选择路径。
动态路由则是使用路由选择协议，例如OSPF（开放最短路径优先）或BGP（边界网关协议），根据网络拓扑和链路状态动态地选择最优路径。
路由选择是基于一系列的路由算法，这些算法通过评估特定指标，例如路径的距离、传输延迟和链路负载等，选择最优的路径。
常见的路由算法有最短路径优先算法（如Dijkstra算法）和距离矢量算法。
3. 存储转发在分组交换中，数据包在网络中的传输是采用存储转发的方式进行的。
存储转发是指在数据包从一个节点传输到下一个节点时，需要先接收完整的数据包，然后再将其转发到下一个节点。
存储转发的过程包括以下几个步骤：•接收：节点接收到数据包后，需要先将其存储在缓冲区中，等待转发；•校验：数据包的接收节点会对其进行错误校验，以确保数据的完整性和正确性；•转发：经过校验后，数据包将被转发到下一个节点；•队列管理：如果接收节点无法及时处理接收到的数据包，那么数据包将会被放入队列中，等待处理；•重传：如果数据包在传输过程中发生错误或丢失，源节点将会重新发送该数据包。
分组交换技术
分组交换技术分组交换技术是在计算机技术发展到一定程度，人们除了打电话直接沟通，分组交换在每个分组的前面加上一个分组头，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。
进行分组交换的通信网称为分组交换网。
从交换技术的发展历史看，数据交换经历了电路交换、报文交换、分组交换和综合业务数字交换的发展过程。
分组交换实质上是在"存储-转发"基础上发展起来的。
它兼有电路交换和报文交换的优点。
分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据-分组。
每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。
把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。
到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。
分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。
分组交换网是继电路交换网和报文交换网之后一种新型交换网络，它主要用于数据通信。
分组交换是一种存储转发的交换方式，它将用户的报文划分成一定长度的分组，以分组为存储转发，因此，它比电路交换的利用率高，比报文交换的时延要小，而具有实时通信的能力。
分组交换利用统计时分复用原理，将一条数据链路复用成多个逻辑信道，最终构成一条主叫、被叫用户之间的信息传送通路，称之为虚电路(V.C)实现数据的分组传送。
分组交换网具有如下特点:(1)分组交换具有多逻辑信道的能力，故中继线的电路利用率高;(2)可实现分组交换网上的不同码型、速率和规程之间的终端互通;(3)由于分组交换具有差错检测和纠正的能力，故电路传送的误码率极小;(4)分组交换的网络管理功能强。
分组交换的基本业务有交换虚电路(SVC)和永久虚电路(PVC)两种。
交换虚电路如同电话电路一样，即两个数据终端要通信时先用呼叫程序建立电路(即虚电路)，然后发送数据，通信结束后用拆线程序拆除虚电路。
北邮现代交换原理试卷及答案
班级：__________ 学号：_________ 班内序号________ 姓名：_________-----------------------------------装----------订----------线-------------------------------------------------- 北京邮电大学2004——2005学年第二学期《现代交换原理》期末考试试题（笔试占总分60%）标准答案考试注意事项一、学生参加考试须带学生证或学院证明，未带者不准进入考场。
学生必须按照监考教师指定座位就坐。
二、书本、参考资料、书包等与考试无关的东西一律放到考场指定位置。
三、学生不得另行携带、使用稿纸，要遵守《北京邮电大学考场规则》，有考场违纪或作弊行为者，按相应规定严肃处理。
四、学生必须将答题内容做在试题答卷上，做在试题及草稿纸上一律无效。
考试课程交换技术与交换网考试时间2005年 6 月 21 日题号一二三(1) 三(2) 三(3) 三(4)三(5)三(6) 三(7) 总分得分阅卷教师试题一：填空题（ 共20分，每空1分 ）1、构成通信网的三个基本要素是 交换系统 、 传输系统 、 （用户）终端系统 。
2、程控数字交换系统是由_话路（信息传送）_子系统和 控制 子系统构成的。
3、程控数字交换机中，用户电路的主要功能有七种，请给出其中三种 馈电 、 监视 、 过压保护 。
（可选的还有：编解码与滤波、测试、混合电路、振铃控制）4、No.7信令单元有 MSU（消息信令单元） 、 FISU（填充信令单元） 、 LSSU（链路状态信令单元） 三种类型。
5、构成交换节点的交换网络的基本交换单元可以分为空分方式与时分方式，其中 共享存储器（ T接线器） 、 共享总线（DSE数字交换单元） 为时分方式， S接线器（或开关阵列）为空分方式。
6、在PSTN业务网中，其业务交换结点采用的交换方式是 电路交换 ；在No.7信令支撑网中，信令点和信令转接点采用的交换方式是 分组交换（数据报） 。
北邮交换原理总复习
交换的基本概念
各种交换方式的特点 ○ （电路交换、分组交换、帧中继、ATM交换）
交换系统的基本结构和功能
通信网的分层结构
重点概念： ○ 面向连接方式与无连接方式 ○ 同步时分复用与异步时分复用 ○ 固定分配带宽与动态分配带宽
2
Hale Waihona Puke TST CLOS BANYAN
（复 络
第 阻 无 特 三 指 交 法 描
ATM的基本原理
ATM信元及其结构 异步时分复用 面向连接的工作方式 ATM协议结构
ATM交换技术
交换原理 交换结构 缓冲机制
第6章 IP交换
01 重叠模式与集成模式的特点 02 MPLS交换原理（特点）
第7章 软交换
软交换产生的背景
单击此处添加正文，文字是 您思想的提炼，请尽量言简
意赅地阐述观点。
软交换的特点
单击此处添加正文，文字是
3
您思想的提炼，请尽量言简
意赅地阐述观点。
1 2
软交换体系结构
四层结构 各功能层功能及典型设备
的工作原理 控制系统多处理机的工作
方式 程控交换软件系统的特点 呼叫处理的基本原理
第4章 信令系 统
什么是信令 随路信令和公共信
道信令的特点
什么是信令方式 No.7信令协议栈结
构及其应用
第5章 综合业务交换
ISDN的三个基本特征
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果， 请言简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信 息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提 炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。正如我们都 希望改变世界，希望给别人带去光明，但更多时候我们只需要播下一颗 种子，自然有微风吹拂，雨露滋养。恰如其分地表达观点，往往事半功 倍。当您的内容到达这个限度时，或许已经不纯粹作用于演示，极大可 能运用于阅读领域；无论是传播观点、知识分享还是汇报工作，内容的 详尽固然重要，但请一定注意信息框架的清晰，这样才能使内容层次分 明，页面简洁易读。如果您的内容确实非常重要又难以精简，也请使用 分段处理，对内容进行简单的梳理和提炼，这样会使逻辑框架相对清晰。
试简述分组交换的要点
试简述分组交换的要点分组交换是一种数据通信网络的传输方式，其核心思想是将数据分成较小的固定大小的数据包（即分组），并通过互联网将这些数据包从源节点传输到目的节点。
分组交换的主要要点包括分组、路由、交换和连接。
首先，分组是分组交换的基本单位。
它是源节点发送到目的节点的一部分数据，通常包括数据的头部和有效载荷。
头部包含一些描述性的信息，如源地址、目的地址、数据包大小以及其他控制信息。
有效载荷则是具体的数据内容。
将数据划分为分组有助于提高数据传输的效率和可靠性，因为各个分组可以独立地从源节点传输到目的节点。
其次，路由是指网络中确定分组传输路径的过程。
当源节点发送分组时，将根据连接的拓扑结构和路由算法选择一条路由。
路由算法可以基于静态表格或动态算法，通过考虑网络拓扑、拥塞状况和其他因素来选择最佳的路径。
路由器是负责分组转发的网络设备，在根据路由表选择下一个节点并转发分组时，还可能需要进行地址转换和排队等操作。
最后，连接是指建立和维护数据传输的路径。
在分组交换中，数据传输路径是通过逻辑连接实现的。
通过使用逻辑地址和路由表，可以确保分组从源节点到目的节点的正确传输。
逻辑连接可以按需建立，当需要传输数据时，才动态地建立连接。
这种连接方式与电路交换相比具有更高的利用率和灵活性，减少了资源浪费。
除了上述要点，分组交换还涉及到其他方面的内容。
例如，分组交换网络需要进行错误检测和纠正，以确保传输的数据的可靠性。
常见的方法包括使用冗余校验码和确认机制。
此外，分组交换还可以使用流量控制和拥塞控制等技术，以平衡网络中的数据传输需求和资源分配。
这些技术可以防止过量的数据包进入网络，从而提高网络的性能和稳定性。
综上所述，分组交换是一种灵活、高效且可靠的数据传输方式。
它通过将数据划分为固定大小的分组，选择最优路径进行路由，使用存储-转发的交换方式，并通过逻辑连接建立可靠的数据传输路径。
分组交换还包括错误检测和纠正、流量控制和拥塞控制等技术。
简述分组交换方式
简述分组交换方式
分组交换是一种在计算机网络中广泛应用的通信方式，它将数据分割成小的数据包（分组），然后将这些分组通过网络逐个传输到目标地址。
与之相对的是电路交换，电路交换需要在通信的两端建立一个稳定的物理连接，而分组交换则不需要在通信开始前建立这样的连接。
以下是分组交换方式的一些基本特征：
1. 分组划分：数据被划分成一系列固定大小的数据包（分组），每个分组包含一部分数据和相关的控制信息，如源地址、目标地址、错误检测等。
2. 存储转发：分组在传输过程中，每个中间节点（路由器或交换机）都会接收完整的分组，然后根据目标地址决定将该分组传输到下一个节点。
这种存储-转发的方式确保了分组的完整性和有序性。
3. 共享网络：在分组交换中，网络资源是按需共享的，多个通信实体可以同时使用网络，而不必等待专用连接。
这提高了网络的利用率。
4. 灵活性：分组交换是一种非常灵活的通信方式，适用于多样化的通信需求。
它可以适应不同带宽、不同速率和不同传输延迟的要求。
5. 适应性：分组交换网络能够适应网络拓扑结构的变化，而无需重新建立连接。
这种特性对于动态网络环境具有重要意义。
6. 异构性：分组交换可以在异构网络中实现，即在网络中存在不同类型的连接和设备。
7. 错误处理：分组交换网络通常通过在数据包中包含错误检测和纠正信息来处理传输中的错误。
8. 广泛应用：分组交换是当前互联网通信的主要方式，TCP/IP协议就是基于分组交换的。
常见的分组交换技术包括电子邮件、文件传输、网页浏览等，而互联网则是一个典型的分组交换网络。
《现代通信网技术》课件第五章 分组交换(jj)
P 100
P 010
F 000
F 110
F 001
4、数据链路建立与拆除 通信区全过程
收发网络层分组（封在 I中）用S对I差控流控
三 X.25虚电路
1、两个DTE之间的虚电路：2个LCN，LCN短，只有本地意义，两个不同 的（DTE—DCE）的链路可用相同的LCN； 2、DTE—DCE之间的物理链路上可建立多条至不同目的地的虚电路； 3、通信全过程
帧的表示方法
帧类 别 命令 响应 1
II
0
RR RR 1 S RNR RNR 1
REJ REJ 1
SABM
1
DISC
1
U
DM 1
UA 1
FRMR 1
编 234
N（S） 000 010 001 111 100 111 100 110
码 5 678
P/F
N（R）
P/F
N（R）
P/F
N（R）
P/F
N（R）
R2路由表
目的主机 下一跳R 距离 网络号 20.0.0 30.0.0 10.0.0 40.0.0
R3路由表
目的主机 下一跳R 距离 网络号 30.0.0 40.0.0 20.0.0 10.0.0
3、分组类型与功能
分组类型
第三字节
DTE—DCE
DCE—DTE
87 6 5 4 3
呼叫请求 呼叫接受 清除请求
2、虚电路建立
A？ ？20 ？C ？78
2、分组转发
１、三层虚信道三层复用 ２、随路信令 呼叫建立与用户数据同一 虚信道
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七 流量控制
作用：1、网络过载引起吞吐量下降、拥塞、延时增加； 2、网络锁死、网络与用户速率匹配。
现代交换原理分组交换
网中已建立起两条虚电路， VC1：A—l—2—3—B， VC2：C—1—2—4—5—D。 在1—2之间旳物理链路上，VCl、VC2共享资源。 若VCl临时无数据可送时，网络将保持这种连接，但将全部旳传 送能力和互换机旳处理能力交给VC2，此时VCl不占用带宽资源。
虚电路旳特点
(1)面对连接，对长报文传播效率高。 (2)分组按序传送。 (3)分组头简朴：不需包括目旳终端地址。 (4)对网络故障敏感。
电路互换
数据互换 报文互换
分组互换
分组互换：信息传递最小单位--分组 原理：存储--转发
分组互换网：采用分组互换技术为基本信息 互换方式旳通信网。
公用分组互换网（CHINAPAC）：1993
分组互换旳工作原理
非分组 终端
A
C 报文
分组互换机 甲
分组装拆接口 存储器
分组 终端
B
3D 2D 1D
1C
C
通信线路连接、双方同步方式旳选择、差错控制
传播控制规程 + 数据电路 = 数据链路
由传播控制器和通信控制器执行
具有很好旳 数据传播质量
5.1.2 分组互换技术旳产生
数据通信旳特点： (1)完全是机器与机器之间旳通信。 (2)业务突发性。 (3)误码率要求高。 (4)时延要求不高。
5.1.2 分组互换技术旳产生
逻辑信道号不在全网中有效，而是在每段链路上局部有 效，只具有局部意义。网内旳节点设备要负责出/入线上逻辑 信道号旳转换。
(3)逻辑信道号是一种客观旳存在。逻辑信道总是处于下列状 态中旳某一种：“准备好”状态、“呼喊建立”状态、“数 据传播”状态、“呼喊清除”状态。
5.2.2 分组旳形成
首先将通信电文提成若干个分组（分组头+信息字段），为 了可靠传播，将分组加上高级数据链路控制（HDLC）规 程标识、帧校检序列，以帧旳形式在信道上传播。
现代交换原理第5章分组交换
分组交换原理
5.2.4 路由选择
路由选择的策略：有4种方法 ✓ 2、固定路由选择：
1)是指在网络拓扑结构不变的情况下，网络中每一 对源节点和目的节点之间的路由都是固定的。当网 络的拓扑结构发生变化时，路由才可能发生改变。
分组交换原理
5.2.4 路由选择
路由选择的策略：有4种方法 ✓ 2、固定路由选择： 2)实现:
分组交换原理
5.2.5 流量控制
流量控制的必要性: ✓ 在分组交换网中，网络节点采用存储-转发的机制对 分组进行处理，如果分组到达的速率大于节点处理分 组的速率，就可能造成网络节点中存储区被填满，导 致后来的分组无法被处理。 ✓ 线路的传输容量也是有限的，如果网络中数据流分 布不均匀，可能会导致某些线路上流量超过其负载能 力，分组无法被及时传送。
5.3.1 分组交换协议
X.25协议: ✓ 是标准化的接口协议，任何要接入到分组交换网的终端 设备必须在接口处满足协议的规定。
用 户 协 议
协议 转换 PAD
接口 协议
X.25
NPT
接口 协议 X.25
接口 协议 X.25
网内协议
用 X.25= 户
协 议
PT
PT：分组终端；NPT（非分组终端）需经PAD转换；
项目 类别 分组头
虚电路
逻辑信道标识
选路
预先建立，映像表
分组交换原理
数据报
详细的目的地址 无建立过程，独立选路
分组顺序 按顺序到达，无失序
会引起失序
故障敏感 性
应用
较为敏感 较连续的数据流
故障防卫能力较强
面向事务的询问/响应 型数据业务
分组交换原理
5.2.4 路由选择
什么是分组交换分组交换的分类
什么是分组交换分组交换的分类在通信过程中，通信双方以分组为单位、使用存储-转发机制实现数据交互的通信方式，被称为分组交换，那么你对分组交换了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是分组交换的内容，希望大家喜欢!分组交换的简介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。
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。
在这种方式中，每个分组按一定格式附加源与目的地址、分组编号、分组起始、结束标志、差错校验等信息，以分组形式在网络中传输。
网络只是尽力地将分组交付给目的主机，但不保证所传送的分组不丢失，也不保证分组能够按发送的顺序到达接收端。
所以网络提供的服务是不可靠的，也不保证服务质量。
如图9-2(a)所示，主机H1向H5发送的分组，有的经过节点A-B-E，有的经过A-C-E或A-B-C-E，主机H2向H6发送的分组，有的经过节点B-D-E，有的经过B-E。
第五章 分组交换与分组交换网(现代交换技术)
数据报方式的特点
无连接的工作方式，对于短报文（小数据量） 无连接的工作方式，对于短报文（小数据量）的传 输效率较高。 输效率较高。 存在分组失序现象。 存在分组失序现象。 分组头复杂，包含有目的终端地址， 分组头复杂，包含有目的终端地址，每个分组交换 节点需要依此进行选路。 节点需要依此进行选路。 对网络故障的适应能力较强。 对网络故障的适应能力较强。
5.1.5 路由选择
分组交换网的主要功能就是接受来自源站点的分 并将它们传送到目的站点。 组，并将它们传送到目的站点。 在网络中存在多条从源站点到目的站点的路径也 就是路由，所以为了完成分组传送这个任务， 就是路由，所以为了完成分组传送这个任务，必须 选择其中的一条路径，这就是路由选择 路由选择功能 选择其中的一条路径，这就是路由选择功能 . 合理的路由选择应保证所选路由的正确性、 合理的路由选择应保证所选路由的正确性、快捷 正确性 经济性和高效性，并有利于整个网络的负载平 性、经济性和高效性，并有利于整个网络的负载平 以及通信资源的综合利用 资源的综合利用。 衡以及通信资源的综合利用。
5.1.4 分组交换方式
一个分组从发送终端传送到接收终端，必须沿一 一个分组从发送终端传送到接收终端， 定的路径经过分组交换网络。 定的路径经过分组交换网络。那么分组是如何穿过 网络的呢？目前有两种方法实现： 网络的呢？目前有两种方法实现： 1. 数据报（Datagram） 数据报（ ） 2. 虚电路（Virtual Circuit） 虚电路（ ）
5.1.2 分组传送方式（资源共享方式）
在分组交换中， 在分组交换中，分组传送方式采用的是统计时分复用方式 ），具有动态分配带宽和 （ STDM），具有动态分配带宽和用标记区别数据所属用户的 ），具有动态分配带宽 用标记区别数据所属用户的 特点，提高了线路资源的利用率， 特点，提高了线路资源的利用率，并可以很好的支持突发性 业务。 业务。
北京邮电大学计算机系统结构(体系结构)期末复习术语解释
18.超标量机:主要是借助对硬件资源重复来实现空间的并行操作。
19.超流水线机:在一个时钟周期内能够分时发射多条指令的处理机称为超流水线处理机,另外,也把指令流水线的段数大于等于8 的流水线处理机称为超流水线处理机。
20.超标量超流水线机:为了进一步提高指令级并行度,可以把超标量技术与超流水线技术结合在一起,这就是超标量超流水线处理机。
47.指令级并行度:在一个时钟周期内流水线上流出的指令数。
48.分段开采:当向量的长度大于向量寄存器的长度时,必须把长向量分成长度固定的段,分段开采技术一次处理一个向量段。
49.阵列控制器:阵列控制器实际上是一台计算机,它除了对阵列的处理单元实行控制以外,还能利用本身的内部资源执行一整套指令,用以完成标量操作,且在时间上与各PE 的数组操作并行进行。
61.寻径功能:互连网络中PE间通信所需要的各种设置模式。
62.一组向量操作执行时间:一组向量操作的执行时间主要取决于下面3个因素:向量的长度,向量操作之间是否存在流水功能部件的使用冲突和数据相关性。
63.模拟:是指用软件方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令系统。
64.虚拟通道:虚拟通道是两个结点间的逻辑链,它由源结点的片缓冲区、结点间的物理通道以及接受结点的片缓冲区组成。
26.虚拟共享存储器:是在基于分布存储器的多处理机上,实现物理上分布但逻辑上共享的存储系统。其基本思想是:将物理上分散的各个处理机所用的局部存储器,在逻辑上加以统一编址,形成一个统一的虚拟地址空间来实现存储器的共享。每个处理机可以访问全局存储器的任一位置,用户可以把它当成全局共享存储系统。
27.Cache 一致性:在多处理机系统中的私有Cache 会引起Cache 中的内容相互之间以及共享存储器之间互不相同的问题,称为多处理机的Cache 一致性问题。
分组交换知识点课件.
1-4-10分组交换
分组交换
分组交换是报文交换的一种改进，它将报文分 成若干个分组，每个分组的长度有一个上限， 有限长度的分组使得每个节点所需的存储能力 降低了，分组可以存储到内存中，提高了交换 速度。它适用于交互式通信，如终端与主机通 信。 分组交换又称包交换。在分组交换系统中，在 每个分组前都加上分组头。分组头中含有地址、 分组号和控制信息等。这些分组可以在网络内 沿不同的路径并行进行传输。
分组交换
分组交换的原理是：信息以分组为单位进行存储转发。 源节点把报文分为若干个分组，在中间节点存储转发， 目的节点再按发端顺序把分组合成报文。分组交换技 术是在模拟线路环境下建立和发展起来的，规定的一 套很强的检错、纠错和流量、拥塞控制机制，防止网 络拥塞，但却使网络时延变大。
（1）分组传输
（2）分组交换的技术特征
可靠性高：逐段链路差错和流量控制，传输路由 可变。 通信环境灵活：实现不同速率、不同编码格式、 不同同步方式、不同通信规程终端之间的通信。 动态分配系统资源：系统利用率高 费用低。 网络功能复杂（X.25协议），信息传输时延大。
（3）分组交换的路由方式
分组交换采用的路由方式有：数据报（datagram）和虚电 路（virtual circuit）方式。 （1）数据报 采用数据报方式，每个分组被独立地传输。也就是说，网 络协议将每一个分组当作单独的一个报文，对它进行路由 选择。这种方式允许路由策略考虑网络环境的实际变化。 如果某条路径发生阻塞，它可以变更路由。 （2）虚电路 虚电路方式：在数据传输前，通过发送呼叫请求分组建立 端到端的虚电路；一旦建立，同一呼叫的数据分组沿这一 虚电路传送；呼叫终止，清除分组拆除虚电路。虚电路方 式的连接为逻辑连接，并不独占线路。可分为交换虚电路 （SVC）和永久虚电路（PVC）两种方式。
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5.4.2 性能指标
分组交换机的主要性能指标包括： （1）端口数，包括同步端口数和异步端口数。 （2）吞吐量，表示该交换机每秒能处理的分组数。在给出该指 标时，必须给出分组的长度，通常为128字节/分组。 （3）每秒能处理的呼叫次数。在一般情况下，该指标都是在不 传送数据分组时给出的值。 （4）路由数，表示该交换机能与其他交换机相连接并能进行路 由选择的值。 （5）平均分组处理迟延，是指在传送一个数据分组从输入端口 至输出队列所需的平均处理时间。在给出该指标时也需要指出分 组长度。 （6）提供用户可选补充业务的能力。 （7）支持X.25等协议的版本时间。 （8）提供非标准接口的能力，如SDLC、BSC等。
图5.7 X.25的分层结构 的分层结构
5.3.2 X.25的物理层 的物理层 物理层完成的主要功能如下：
在DTE和DCE接口处提供数据传输； 在设备之间提供控制信号； 提供时钟信号，用以同步数据流和规定比特 速率； 提供电气地； 提供机械的连接器（如针、插头和插座）。
5.3.3 X.25的数据链路层 的数据链路层——LAPB 的数据链路层
数据报（Datagram）
在数据报方式中，分组被独立的对待，每一个分组都 包含终点地址信息，彼此之间相互独立的寻找路径， 同一份报文的不同分组可能沿着不同的路径到达终点。 在这种技术中，一个被独立对待的分组就称为一个数 据报
虚电路（Virtual Circuit）
虚电路方式就是指通信终端在收发数据之前，先在网 络中建立一条逻辑连接，在通信过程中，用户数据按 照顺序沿着该逻辑连接到达终点。注意虚电路指的是 一条逻辑连接，而不是指一条专门的物理通路。同一 条线路可能同时被多条虚电路使用。 分组交换网提供的虚电路交换方式有两种，一种是交 换虚电路（SVC：Switch Virtual Circuit），又称为虚 呼叫（Virtual Call），另一种是永久虚电路（PVC： Permanent Virtual Circuit）。
5.5.3 网络编号 网络编号——X.121
为了实现公用数据通信网的国际和国内互连通信，CCITT制定了 国际统一的网络编号方案——X.121。 国际数据编号最大由14位十进制数构成，如图5.27所示。其中最 前面的一位P为国际呼叫前缀，其值由各个国家决定，我国采用 “0”。紧接着4位称为数据网络识别码DNIC（Data Network Identification Code），DNIC由3位数据国家代码DCC（Data Country Code）和1位网络代码组成。DCC的第1位Z为区域号，世 界划分为6个区域，编号为2-7（Z=0和Z=1备用，Z=8和Z=9分别 用于同用户电报网和电话网的相互连接）。DCC的后两位原则上 用于区分区域内的国家。例如中国的DCC是“460”。有10个以上 网络的国家可以分配2个以上的DCC。DCC之后的一位用于区分为 位于同一个国家内的多个网络。CHINAPAC的DNIC为“4603”。
5.5 分组交换
5.5.1 分组交换网的构成 网络拓扑结构
分组交换网的基本结构
5.5.2 中国公用分组交换网（CHINAPAC） 中国公用分组交换网（ ）
我国组建的第一个公用分组交换网简称CNPAC， 是1988年从法国SESA公司引进的实验网，该 实验网于1989年11月正式投入使用。由于该网 络的覆盖面不大，端口数较少，无法满足信息 量较大、分布较广的企业和部门的需求，原邮 电部决定扩建我国的公用分组交换网，扩建的 公用分组数据交换网简称CHINAPAC，于1993 年建成投入使用，由骨干网和地区网两级构成。
重启请求
清除
本地 DCE
网络规程
远端 DCE
X.25
被叫 DTE
清除指示
清除
实 DTE清除证
证
证实
重启证实
除 清
实
清除指示
实 DTE清除证
清除指示
实 DTE清除证
5.4 分组交换机
5.4.1 分组交换机的结构
分组交换网的终端用户与网络之间的接口标准是统一 的，几乎所有的分组交换设备提供商都遵守并实现了 这些标准。而交换网的网内通信规程、分组交换机的 设计以及网络的维护、管理和控制至今没有统一的标 准，各个厂家的内部协议是互相不兼容的，分组交换 网设备也是多种多样的，没有统一的结构。这一节首 先介绍分组交换系统的基本结构，在此基础之上简要 介绍北方电信公司生产的DPN-100型分组交换机。
5.2.5 流量控制
分组交换网中各个节点交换机的处理能力和各条线路 的传输容量是一定的，但是用户终端发送分组的时间 和数量具有随机性。如果不对数据流进行控制，有可 能造成网内数据流分布不均匀，部分节点和线路上的 数据流超过其处理能力或传输容量，造成网络的阻塞。 严重时，分组在网络中无法传送，不断被丢弃，源节 点无法发送新的数据，目的节点也收不到分组，造成 死锁。
数据报和虚电路的对比
（1）数据报省掉了呼叫的建立和清除过程，如果只传送少量的分组，那 么采用数据报方式的传输效率会比较高。 （2）对于数据报方式，由于每个分组是各自独立在网络中传输的，所以 分组不一定按照发送时的顺序到达网络终点，因此在网络终点必须对分 组重新排序。而对于虚电路的方式，分组按已建立的路径顺序通过网络， 在网络终点不需要对分组重新排序。 （3）在数据报方式下，由于每个数据分组都要独立的寻找路径，所以单 个数据分组传输的时延较大。而虚电路一旦建立，单个数据分组的传输 时延则会小得多。 （4）数据报方式对网络的适应能力较强。
图5.2 分组的形成
5.2.3 分组交换
一个分组从发送终端传送到接收终端，必须沿一定的路径经过 分组交换网络。那么分组是如何穿过网络的呢？目前有两种方 法实现：数据报（Datagram）和虚电路（Virtual Circuit）。 1.数据报（Datagram） 1. Datagram 2.虚电路（Virtual Circuit）
第五章 分组交换与分组交换网
5.1 分组交换技术与分组交换网
分组交换也称为包交换。将要传送的数 据按一定的长度分成多个数据段，这些 数据段称为“分组”，发送端把这些 “分组”分别发送出去。到达目的地， 目的交换机将一个个“分组”按顺序装 好，还原成原文件发送给收端用户，这 一过程称为分组交换。进行分组交换的 通信网称为分组交换网。
呼叫建立过程
主叫 DTE X.25
呼叫请求
建立
本地 DCE
网络规程
远端 DCE
X.25
被叫 DTE
入呼叫
呼叫接受
接受
呼叫连接
呼叫拒绝
呼叫清除过程
主叫 DTE X.25
清除请求
清除
本地 DCE
网络规程
远指示
复位过程
重启（Restart）过程
主叫 DTE X.25
虚电路与逻辑信道
前面我们分别介绍过虚电路和逻辑信道的概念，那么 这两者之间有什么联系和区别呢？ （1）虚电路是在DTE-DTE之间建立的虚连接，存在于端 到端之间；逻辑信道是DTE-DCE接口或中继线上可分 配的资源，存在于点到点之间，一条线路上可以存在 多个逻辑信道。一条虚电路是由多个逻辑信道连接而 成。每条线路的逻辑信道号是独立分配的，同一条虚 电路在不通线路上的逻辑信道号可能是不相同的。 （2）逻辑信道是一直存在的，它分为占用和空闲两种状 态；虚电路（不包括永久虚电路）随着通信的开始而 建立，通信结束后就被清除。
5.5.4 网间互连
分组交换网之间的互连
分组交换网与局域网的互连
图5.8 LAPB帧的基本结构
5.3.3 X.25的分组层（虚呼叫的控制原理） 的分组层（虚呼叫的控制原理） 的分组层
X.25分组层是利用链路层提供的服务在 DTE-DCE接口交换分组。它将一条逻辑 链路按照动态时分复用的方法划分成多 个子逻辑信道，允许多个用户终端或进 程同时使用一条逻辑链路，以充分利用 线路资源。
5.2 分组交换的基本原理
5.2.1 分组传送方式（资源共享方式）
统计时分复用（ 图5.1 统计时分复用（STDM） ）
分组传送采用的是统计时分复用（ 分组传送采用的是统计时分复用（STDM）的方式。 ）的方式。
5.2.2 分组的形成
来自数据终端的用户数据可能是很长的报文，我们需要将该报文 拆分成若干段，并加上分组头，组成一个完整的分组（packet）， 如图5.2所示。
X.25数据链路层规程是要在物理层提供的双向 的信息输送管道上实施信息传输的控制。一般 情况下，X.25的数据链路层采用的是HDLC （高级数据链路控制规程）的一个子集LAPB （平衡型链路访问规程）。
数据链路层帧类型与结构
按照帧的功能可以把帧分成三类：信息帧（I帧）、监 控帧（S帧）和无编号帧（U帧）。LAPB帧的基本结构 如图5.8所示，所有帧均包含标志F、地址字段A、控制 字段C、帧检验序列FCS，部分帧还包含信息字段I。
5.2.4 路由选择
分组交换网的主要功能就是接受来自源站点的 分组，并将它们传送到目的站点。因为通常在 网络中存在多条从源站点到目的站点的路径也 就是路由，所以为了完成分组传送这个任务， 必须选择其中的一条路径，这就是路由选择功 能.
几种常见的路由选择策略：
固定路由选择 泛法路由选择 随机路由选择 自适应路由选择
分组交换机的基本结构
交换单元 分组交换机交换单元的基本功能和电路交换机交换单 元的基本功能是一致的，就是把信息从某个输入端口 送到某个输出端口。 接口单元 接口单元包括用户线路的接口单元和中继线路的接口 单元。 其功能包括：用户线的监视和控制、分组的组 合与分解、差错控制、传输控制规程的控制等。 控制单元 控制单元用于完成整个系统的控制工作，其功能包括： 呼叫处理、流量控制、路由选择、系统配置等。控制 单元的功能一般由软件来完成。
分组层的主要功能
在X.25接口为每个用户呼叫提供一个逻辑信道； 通过逻辑信道群号（LCGN）和逻辑信道号（LCN）来 区分与每个用户呼叫有关的分组； 为每个用户的呼叫连接提供有效的分组传输，包括顺 序编号、分组的确认和流量控制过程； 提供交换虚电路（SVC）和永久虚电路（PVC）的连接； 提供建立和清除交换虚电路连接的方法； 监测和恢复分组层的差错。