分组交换技术
现代交换技术第4章分组交换技术
第4章 分组交换技术
2．分组交换的缺点
上面介绍了分组交换的诸多优点，但任何技术在具有优点 的同时都不可避免地具有一些缺点，分组交换也不例外。它的 这些优点都是有代价的。
(3) 分组交换技术的协议和控制比较复杂，如我们前面提到 的逐段链路的流量控制，差错控制，还有代码、速率的变换方 法和接口，网络的管理和控制的智能化等。这些复杂的协议使 得分组交换具有很高的可靠性，但是它同时也加重了分组交换 机处理的负担，使分组交换机的分组吞吐能力和中继线速率的 进一步提高受到了限制。
第4章 分组交换技术
第4章 分组交换技术
4.1 概述 4.2 分组交换原理 4.3 X.25协议 4.4 分组交换机 4.5 帧中继技术 思考题
第4章 分组交换技术
4.1 概 述
4.1.1 分组交换的产生背景
分组交换PS(Packet Switching)技术的研究是从20世纪60年代开 始的。当时，电路交换技术已经得到了极大的发展。电路交换技 术是最适合于话音通信的，但随着计算机技术的发展，人们越来 越多地希望多个计算机之间能够进行资源共享，即能够进行数据 业务的交换。数据业务不像电话业务那样具有实时性，而是具有 突发性的特点，并要求高度的可靠性。这就要求在计算机之间有 高速、大容量和时延小的通信路径。在计算机之间进行数据通信 时，传统的电路交换技术的缺点越来越明显：固定占用带宽，线 路利用率低，通信的终端双方必须以相同的数据率进行发送和接 收等。所有这些都表明电路交换不适合于进行数据通信。因此， 大约在20世纪60年代末、70年代初，人们开始研究一种新形式的、 适合于进行远距离数据通信的技术——分组交换。
现代分组交换技术的发展与应用
现代分组交换技术的发展与应用现代分组交换技术的发展与应用一、引言现代通信技术的快速发展对分组交换技术提出了更高的要求。
分组交换技术作为一种传输方式，已经成为了现代通信网络中最为重要的一种技术之一。
本文将就现代分组交换技术的发展与应用进行探讨，并对其发展历程、技术特点以及在通信网络中的应用进行分析。
二、分组交换技术的发展历程分组交换技术最早可以追溯到20世纪60年代初，当时美国的ARPANET网络采用了分组交换技术，使之成为了全球第一个规模较大的分组交换网络。
此后，伴随着计算机技术、通信技术以及互联网的迅速发展，分组交换技术也得到了迅速的发展。
1.早期的分组交换技术早期的分组交换技术主要应用于军事通信和大型计算机网络。
由于当时网络规模较小，传输速率较慢，分组交换技术还存在着一些问题，比如数据传输速率较慢、丢包率较高等问题。
但是，随着计算机和网络技术的不断进步，分组交换技术也逐渐得到了改善和完善。
2.现代分组交换技术的发展随着数字通信技术、光纤通信技术、互联网技术的迅猛发展，现代分组交换技术也得到了很大的改善和提升。
现代分组交换技术已经可以实现高速、高效率、低丢包率的数据传输，逐渐成为了通信网络中的主流技术之一。
三、现代分组交换技术的技术特点现代分组交换技术具有以下几个技术特点：1.灵活性强：分组交换技术可以灵活地根据数据的大小和网络的负荷来调整传输速率，可以更好地适应网络的变化和用户的需求。
2.高效率：现代分组交换技术采用了多种优化算法和传输协议，可以实现高效率的数据传输，大大提高了网络的传输速率和吞吐量。
3.低成本：分组交换技术采用了分布式的数据交换方式，可以实现对网络资源的较为有效的利用，从而降低了网络的建设和运营成本。
四、现代分组交换技术在通信网络中的应用现代分组交换技术已经广泛应用于各种通信网络中，比如公共交换通信方式网（PSTN）、数据网络、移动通信网络、互联网等等。
它已成为了各种通信网络中最为重要的一种技术之一。
分组交换技术
分组交换技术分组交换技术也称包交换，是将用户传送的数据划分成•定的K度，每个局部叫做•个分组，通过传输分坦的方式传输信息的种技术。
它是通过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信，在传输线路质眼不高、网络技术手段还较单一的情况下.成运而生的一种交换技术.概述分组交换技术是在计算机技术开展到•定程度，人们除了打直接沟通，分组交换在每个分组的前面加上个分组头，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IJ的地.这一过程称为分组交换。
避行分组交换的通信网祢为分组交换KL从交换技术的开展历史看，数据交换经历了业路交换、报文交换、分组交换和粽合业务数字交换的开展过程。
分组交换实质上是在 %储一转发"根底上开展起来的。
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幼态殳用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据一分组•将个分组标识后，在一条物理线路上采用动态发用的技术，同时传送多个数据分组。
把来自用户发端的数据构存在交换机的存储器内，接希在网内转发。
到达接收端，再去掉分组头将&数据字段按顺序重新装配成完整的报文。
分组交换比旭路交换的电路利用率高，比报文交换的传输肘廷小，交互性好。
分如交换对始继电路交换网和报文交换网之后•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，它将用户的蛭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夏用原理,将一条数据链路殳用成多个逻辑信道,最终构成条主叫、被叫用尸之间的信息传送通路.称之为爆电路（V.C）实现数据的分组传送.分组交换网具有如卜特点：（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惜检测和纠正的能力，故电路传送的误捋率.极小:（4）分坦交换的网络管理功能强。
第4章 分组交换技术
4.1.4 虚电路与数据报
1. 数据报服务
• 每个数据分组作为独立的信息单位在网上传输。同一终端发出的数 据分组之间在网上彼此无联系，可以从不同的路由传送，会引起失 序，要靠序号字段来恢复原来的次序。 每个分组中携带的信息称为一个数据报。 适用于短报文的数据通信，如询问/响应型、电子邮件型业务等 节点2
• 由固定长度的53个字节组成。前5个字节 称为信头,后48个字节称为信息段(净荷)。
传统分组交换
ATM
2. ATM信元格式
8 4
GFC/VPI＊ VPI VPI VCI 信头 PTI HEC CLP
1＊
1 2 3 4 5 653
VCI
VCI
净荷 在NNI上为VPI
＊：在UNI上为GFC
说明：NNI信头不需要GFC字段，可使VPI扩展为12比特。
4.1.4 虚电路与数据报
3. 虚电路和数据报的比较
比较项目
建链过程 目的地址 路由选择 节点出故障 分组顺序 差错处理 流量控制 必须有
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。
分组交换技术及其应用
分组交换技术及其应用随着微电子技术、计算机技术的飞速发展，交换技术得到了空前的发展。
从电话交换一直到当今数据交换、综合业务数字交换，交换技术经历了人工交换到自动交换的过程。
人们对可视电话、可视图文、图象通信和多媒体等宽带业务的需求，也将大大地推动异步传输技术（A TM）和同步数字系列技术（SDH）及宽带用户接入网技术的不断进步和广泛应用。
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，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。
分组交换也称包交换，它是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。
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。
分组交换技术介绍分组交换与其他交换的比较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。
电路交换电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。
当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。
在整个通信过程中双方一直占用该电路。
它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。
但同时也带来线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。
电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。
报文交换将用户的报文存储在交换机的存储器中。
当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端，它以“存储——转发”方式在网内传输数据。
报文交换的优点是中继电路利用率高，可以多个用户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间互通。
但它的缺点也是显而易见的。
以报文为单位进行存储转发，网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求高的用户。
分组交换技术
分组交换技术分组交换技术是一种用于分组数据传输的技术，是一种分组交换网络通信技术。
它是基于以太网技术，实现分组数据通信的网络技术。
它结合了以太网络和分组交换网络，实现了有效的数据传输服务。
分组交换技术可以将数据流分组，在分组技术上，在给定的最大分组大小和最小发送防护时间的限制下，实现高效和可靠的数据传输。
它具有容错性，可以及时检测和纠正网络传输的数据错误。
分组交换技术的总体结构由三部分组成：物理信道层、数据链路层和网络层。
物理信道层的功能是提供物理连接，包括有线和无线连接，它使用信号传输介质传输数据；数据链路层的功能是通过地址编码来实现分组传输，它使用以太网等技术实现对数据分组的封装和解封装；网络层的功能由路由器实现，它使用路由算法来路由数据，根据网络状态实现最优路由。
分组交换技术有许多应用，是今天网络功能连接的重要基础。
在网络领域，它有广泛的应用，如网络的音频和视频传输、多终点多播通信、自动交换数据等。
根据不同的应用场景，它也可以用于实现网络虚拟化、负载均衡、安全策略等服务。
同时，由于网络发展越来越快，它也可以用来实现网络软件定义计算和网络机器学习等新技术的实现。
分组交换技术的应用非常广泛，它不仅可以实现网络的物理层和数据链路层服务，而且还可以应用于网络的高层服务。
由于它的低延时、高速度的特点，它可以实现高效的网络通信。
同时，它的容错性也可以保证网络中数据的安全传输，避免通信中出现数据错误。
分组交换技术是一种重要的通信技术，它是网络领域中用于实现分组数据传输的重要技术。
它不仅可以实现高效的网络通信，而且它的容错性也可以保证网络传输的安全性。
目前，分组交换技术已被广泛应用于许多不同的领域，成为今天网络技术发展中不可缺少的重要技术。
分组交换技术
分组交换技术
什么是分组交换技术
分组交换技术，也称为路由交换技术，是一种应用数据通信技术，是在网络中将数据数据以一定的固定大小的包（分组）的形式传送的技术。
使用的协议可能是不用的，但是主要的协议是TCP/IP，它允许数据在相邻的节点之间进行网络传输。
特点：
1、互联网的支撑：分组交换技术为互联网的流动提供了支撑，因为它允许不同的网络之间的信息交换；
2、传输速度快：分组交换技术使得数据传输速度更快，允许更多的信息以更短的时间进行传输；
3、信息隔离：分组交换技术使得数据可以与其他信息隔离，以避免资料等受到损害；
4、降低延迟：分组交换技术可以有效降低传输数据的时延；
5、节省带宽：分组交换技术提供的节省带宽的机会，能够缩短电路的拥塞程度。
应用：
1、路由协议：分组交换技术在路由协议中大量应用，用来传输报文；
2、网络拓扑设计：它有助于改善网络拓扑设计，提高了网络传输的效
率；
3、无线网络：它既可以应用于有线网络，也可以用于无线网络，例如WLAN；
4、负载均衡：分组交换技术可以帮助更好的实现负载均衡；
5、多播技术：通过分组交换，可以有效实现多播技术。
总结：
分组交换技术是一种应用数据通信技术，是在网络中将数据数据以一定的固定大小的包（分组）的形式传送的技术。
它为互联网的流动提供了支撑，传输速度快，可以与其他信息隔离，降低延迟，节省带宽的特点，以及路由协议、网络拓扑设计、无线网络、负载均衡以及多播技术的应用，使得它在建立网络上发挥着重要作用。
《现代交换技术》第03章分组交换技术
3.7.2 我国公用分组数据交换网提供 的业务功能
基本业务功能
交换型虚电路(SVC) 永久型虚电路(PVC)
用户任选业务功能
主要有闭和用户群、反向计费、网络用户识别、 呼叫转移、虚拟专用网、广播服务、帧中继等 业务。
3.7.3 进入公用分组数据交换网的用 户终端种类及入网方式
3.5.2 光分组交换网络的分类
时隙网络
分组长度是固定的，并在时隙中传输。时隙的长 度应大于分组的时限，以便在分组的前后设置保 护间隔。
非时隙网络
分组的大小是可变的，而且在交换之前，不需要 排列，异步的，自由地交换每一个分组。
3.5.3 光分组交换技术的特点
大容量、数据率和格式的透明性、可配置性等特 点，支持未来不同类型数据
3.2 分组交换技术的基本概念
分组交换的概念类似于邮寄信件。 人们把写好的信放入信封，就如同划分分组；
在信封上写上地址，就如同在分组头里放入路 由信息；
投入邮筒，就如同交换机进行交换，再发往目 的地；
接到信件后打开阅读，就仿佛拆包后取出信息 一样。
3.2.1 分组交换技术
分组交换技术是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。
第三章 分组交换技术
分组(Packet)交换亦称包交换，是为 了适应计算机通信的需要而发展起来 的，是数据通信的重要手段之一。
3.1 数据通信网的交换方式
数据通信网的交换方式经历了电路交换、报 文交换和分组交换的发展过程
电路交换
是一种实时交换，在整个通信过程中自始至终 使用该条线路进行信息传输，其它计算机不能共 享链路。
能提供端到端的光通道或者无连接的传输 带宽利用效率高，能提供各种服务，满足客户的
分组交换技术
分组交换技术一、分组交换的基本原理二、分组交换与其它交换技术的比较三、典型的分组交换网四、分组交换技术的未来发展分组交换技术摘要：随着人们对更高质量通信的不断追求，交换方式和技术也在不断发展，从最初的人工交换到程控交换，从窄带交换到光交换，现代交换技术正在不断追赶人们对高效率、大容量通信的要求。
分组交换技术作为现代交换技术，克服了电路交换和报文交换的一些缺点，并融合了它们的一些缺点，是目前广泛使用的一种交换技术。
本文将从分组交换的基本原理、分组交换与其它交换技术的比较、典型的分组交换网和分组交换技术的未来发展等简单地四个方面介绍分组交换技术。
关键词：分组交换分组格式电路交换报文交换分组交换网帧中继一、分组交换的基本原理：分组交换技术也称包交换，是保尔·布朗（Poul·Baran）于1961年在美国空军RAND计划的研究报告中首先提出的。
它是为实现计算机和终端及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。
其基本思想是将通信电文分成一个一个的分组，这些分这样做的目的是使通信更安全，不容易被窃听，而且利用这种技术可能有助于实现全数字的分布式数据网，并最终提供公用业务。
分组交换采用存储转发和动态复用技术，也就是说，抵达交换机的所有分组都要被检测无错的情况下才缓存在存储器中，然后由交换软件分析各个分组的去向，再将其送往对应接口输出。
在输出链路上，各个分组按照其初始请求的带宽统计复用传送。
交换软件负责为各个分组路由分配带宽资源。
既然分组交换技术是实现计算机与计算机或计算机与终端之间的通信，也就是说它是应用于数据通信系统的一种先进交换方式，那么我们先来了解一下数据通信系统。
数据通信系统有数据终端设备（DTE）、数据电路和计算机系统组成。
DTE根据通信业务内容可分为分组型终端(PT)和非分组型终端(NPT)。
PT是执行X.25通信协议的计算机、传真机、智能用户电报终端、可视图文设备、局域网等，NPT是执行非X.25协议终端的统称。
现代交换原理第4章分组交换技术
路由选择算法 集中式路由交换
动态法
01
扩散式路由法 固定路由表法
静态法：
02
*
数据通信系统性能指标
有效性质量指标是衡量系统传输能力的主要指标，通常从码元传输速率、信息传输速率、频带利用率和差错率等方面来考虑。
*
信息传输速率&码元传输速率
01
I = log2 1/P = log2 N (bit)
2
当主叫DTE想要建立虚呼叫时，它就发送“呼叫请求”分组，该分组包括可供分配的高端的LCN和被叫DTE地址。
3
X.25分组层的数据传输过程与链路层的情况非常类似，数据发送和接受确认、重发过程、窗口机制、流量控制等方面的设计思想是相同的。
4
在虚呼叫任何一端的DTE都能够清除呼叫，通过发送“呼叫清除”分组和“清除指示”分组来完成呼叫清除过程。
8 7 6 5 4 3 2 1
*
分组的传输
分组装配和拆卸设备
（Packet Assembler/Disassembler ，PAD）
是一个规程转换器或者说是网络服务器，主要功能是向各种不同的终端提供服务，帮助它们进入分组交换网，或者具体说就是帮助终端要发送的数据生成分组，并通过线路发送给网络（交换机）。
X.25协议产生背景
数据通信网发展的重要里程碑是采用分组交换方式，构成分组交换网。和电路交换网相比，分组交换网的两个站之间通信时，网络内不存在一条物理电路供其专用，因此不会像电路交换那样，所有的数据传输控制仅仅涉及到两个站之间的通信协议。
X.25是ITU-T制定的WAN通信协议标准，它定义了用户设备与网络设备之间的连接是如何建立和维护的。X.25在OSI/RM出现之前就制定了，在OSI和CCITT的共同努力下，X.25与OSI/RM的下三层可以对应起来，只是第三层叫做“分组层”，物理层建议采用X.21bis，数据链路层采用平衡型链路接入规程LAP B的异步平衡模式ABM。
分组交换与分组交换网概要
3 、 分组交换方式
（2）数据报方式 在数据报方式中，信息传输之前无需建立连接，分组头 中包含终点地址信息，不同分组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，一个被独立处理的分组就称为一个数 据报。 数据报方式的特点：
6
3 、 分组交换方式
（3）数据报和虚电路方式的对比 （a）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。 （b）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。 （c）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。 （d）数据报方式对网络的适应能力较强。
X.25协议定义了帧（Frame）和分组（Packet）的结构，以及数据 传输通路的建立、释放、数据传输等过程，顺序控制、差错控制和流量控 制等机制，以及分组交换提供的基本业务和可选业务等。X.25属于接口 规程，没有定义路由选择算法，这属于分组交换网络内部控制功能。
14
三、分组交换协议—X.25协议
成死锁。
吞 吐 量
开销
理想的
平
受控的
均
时
延
非受控的 理想的
非受控的
受控的
提供负荷
提供负荷 11
5 、 流量控制
(2)流量控制机制 (a)相邻节点之间点到点的流量控制 (b)用户终端和网络节点之间点到点的流量控制 (c)网络的源节点和终点之间点到点的流量控制 (d)用户源终端和目的终端之间点到点的流量控制
《分组交换技术》课件
分组交换技术的协议体系
总结词
协议共同协作完成数据的传输和路 由控制。
详细描述
链路层协议负责数据链路的建立、维护和释放，以及数据帧的封装和拆卸。网络层协议负责数据的路 径选择和逻辑地址寻址，以确保数据能够到达正确的目的地。传输层协议负责数据的分段和重组，以 及端到端的流量控制和错误控制。这些协议共同协作，确保数据的可靠传输。
通用分组无线服务（GPRS）
GPRS是移动通信网络中的一种技术，使用分组交换技术来提供数据服务。通 过GPRS，用户可以在移动设备上使用互联网、电子邮件、即时通讯等服务。
长期演进技术（LTE）
LTE是新一代的移动通信技术，也使用分组交换技术来提供高速数据传输。与 GPRS相比，LTE具有更高的数据传输速度和更低的延迟。
01 03
华为云分组交换技术概述
华为云作为国内领先的云服务提 供商之一，也积极采用了分组交 换技术来提升其网络性能和数据 传输能力。
02
技术特点
华为云的分组交换技术具有高带 宽、低延迟和灵活扩展等特点， 能够满足各种不同场景的需求。
技术评价
阿里云的分组交换技术具有较高的性 能和稳定性，但在某些场景下仍需进 一步优化和改进。
分组交换技术在华为云中的应用
技术展望
随着云计算技术的不断发展，华 为云的分组交换技术也将不断优 化和改进，以适应更多的应用场 景和需求。
04
应用实例
华为云分组交换技术在实际应用 中取得了显著的效果，例如在视 频会议、在线游戏和实时音视频 传输等领域。
04 分组交换技术的优势与挑 战
分组交换技术的优势
灵活性
分组交换技术可以根据不同的 业务需求，动态分配带宽，满
足各种数据传输需求。
简答分组交换的特点和不足
简答分组交换的特点与不足
分组交换是一种计算机网络中的数据交换技术，它将长的数据流切分成较短的数据块，并将这些数据块分组发送。
下面是分组交换的特点和不足：
特点：
灵活性：分组交换技术可以在网络中动态分配带宽，根据实际需求对数据进行分组，更加灵活适应不同的网络条件和应用需求。
可靠性：分组交换采用了差错检测和纠错技术，能够在传输过程中检测并纠正数据包中的错误，提高了数据传输的可靠性。
公平性：分组交换将数据块按需求分组并发送，保证每个用户能够公平地获得网络带宽和资源，避免了传统电路交换的资源浪费和瓶颈。
网络拓扑的灵活性：分组交换不需要一条物理电路，它可以在不同的网络拓扑结构下运作，因此更加灵活。
不足：
每个数据包需要包含完整的路由信息，会增加网络的负担和延迟，因此在高速网络中可能会影响传输效率。
分组交换采用了存储转发方式，需要在路由器中缓存一定的数据包，这样会增加路由器的内存开销。
数据包的到达时间可能会不稳定，因为每个数据包需要经过多个路由器的转发，如果某个路由器出现了拥塞，数据包的到达时间就会延迟。
分组交换的安全性和稳定性相对较差，因为每个数据包是独立传输
的，攻击者可以在传输过程中截获、篡改或丢失数据包，从而对网络造成威胁和破坏。
综上所述，分组交换虽然具有很多优点，但也存在不足之处，需要根据具体的网络需求和应用场景选择合适的数据交换技术。
第5章 分组交换技术PPT课件
21
快速分组交换可以理解为尽量简化协议，只具有核 心的网络功能，可提供高速、高吞吐量、低时延服务的 交换方式。
帧中继作为快速分组交换FPS的一种，是在分组交换 的基础上发展起来的，它对其复杂的协议进行了简化，
分组 头
用户数据
分组
分组 头
用户数据
分组 头
用户数据
分组 头
用户数据
7
一个分组数据通信系统由：终端用户、分组交换网和协议组成。 分组交换网又称为通信子网，由若干个分组交换机（常称为节 点机）和连接这些节点的通信链路组成。
8
为了实现各种终端用户和不同的分组交换网之间的自由连接，
接 口规 程 必 须 在 全 世 界 范 围 内 实 现 统 一。 下表列出了 ISO 和
3
点击输入简要文字内容，文字内容需概括精炼，不用多余 的文字修饰，言简意赅的说明分项内容……
2
简单
恒定比特率 实时业务
准变 比特率
控制复杂度
变比特率
快速
实时综合业务 短时延
复杂
非实时 数据业务
电路 交换
快速电 路交换
异步传送 快速分组交换 模式ATM （帧中继）
分组 交换
各种交换方式（技术）比较
3
20
为了进一步提高分组交换网的分组吞吐能力和传输速率， 一方面要提高信道的传输能力，另一方面要发展新的分组交 换技术。
光纤通信技术的发展为分组交换技术的发展开辟了新的 道路。光纤通信具有容量大(高速)、质量高(低误码率)等特 点，光纤的数字传输误码率小于10-9，光纤数字传输系统能 提供40 Gb/s的速率，通常提供2 Mb/s和34 Mb/s信道。
分组交换技术
“呼叫建立”状态、“数据传输”状态、“呼叫清
除”状态。
虚电路和数据报
1．虚电路方式
➢ 用户的通信需要经历连接建立、数据传输、连接拆 除三个阶段，也就是说，它是面向连接的方式。
➢ 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 最佳路由
流量控制与拥塞控制
流量控制的作用
➢ 防止网络吞吐量下降和传输时延增加 ➢ 避免网络死锁 ➢ 网络及用户之间的速率匹配
流量控制的层次
➢ 段级: 相邻节点间信息流量的控制 ➢ 沿到沿级: 网络源节点与网络目的节点 ➢ 接入级: 从DTE到网络源节点 ➢ 端到端级: 从源DTE到目的DTE之间
分组交换技术
1 概述 2 分组交换原理 3 X.25协议 4 帧中继技术
5.1 概述
❖ 分组交换PS(Packet Switching)技术的研究是 从20世纪60年代开始的。适合于进行远距离 数据通信的技术.
❖ 分组交换技术是一种存储—转发的交换技术， 它结合了电路交换和早期的存储—转发交换 方式——报文交换的特点，克服了电路交换 线路利用率低的缺点，同时又不像报文交换 那样时延非常大。
… …
…
终端 终端1 终端2
终端n
255 254
201
逻辑信道
255 254 201 线路
图5.2 逻辑信道的概念示意
计算机 进程 进程
进程
❖ 逻辑信道具有如下特点： ✓ 在终端每次呼叫时，根据当时的实际情况分配LCN,
每次呼叫可以分配不同的逻辑信道号.同一个终端可 以同时通过网络建立多个数据通路，它们之间通过 LCN来进行区分 ✓ 只具有局部意义
现代网络交换技术-PPT课件第4章分组交换技术
4.1 概述
• 分组交换产生于20世纪60年代，是继电 路交换和报文交换之后出现的、针对数据 通信的特点而开发的一种信息交换技术。
• 在数据通信中，分组交换比电路交换具 有更高的效率，可以在多个用户之间实现 资源共享；同时，分组交换比报文交换的 传输时延小。
• 因此，分组交换是一种理想的数据交换 方式。 • X.25定义的数据终端设备（DTE，Data Terminal Equipment）和数据电路终接设 备（DCE，Data Circuit-terminating Equipment）之间的接口，曾经是广泛使 用的分组网协议。
• 这样，在一条共享的物理线路上，就形 成了逻辑上分离的多条信道。
• 如图4-2所示，在高速复用线上形成了分 别为三个用户传输信息的子信道，这种子 信道称为逻辑信道，用逻辑信道号（LCN， Logical Channel Number）标识。 • 逻辑信道号由逻辑信道群号及群内逻辑 信道号组成，二者统称为逻辑信道号LCN。
• 分组交换采用统计时分复用技术，它在 给用户分配线路资源时，不像同步时分复 用那样固定分配带宽，而是按需动态分配。
• 即只在用户有数据传送时才给它分配资 源，因此线路利用率较高。
• 分组交换中，统计时分复用功能是通过 具有存储和处理能力的专用计算机——接 口信息处理机（IMP，Interface Message Processor）来实现的，IMP完成对数据流 的缓冲存储和对信息流的控制功能，以解 决各用户争用线路资源时产生的冲突问题。
• 目前，传统的分组交换技术显得有些过 时，但毋庸置疑的是，经典的分组交换是 后来发展的各种数据交换技术的基础，因 此掌握分组交换的原理和技术对理解其他 数据交换技术十分重要。
• 随着电信网向宽带化、综合化和智能化 发展，相继出现了一些分组交换的改进技 术，如帧中继、ATM交换等。
信息技术以太网,分组交换技术
1.分组交换技术:分组交换技术也称包交换，是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。
2. 以太网：以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。
以太网络使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测）技术，并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。
以太网与IEEE802·3系列标准相类似。
以太网最早由Xerox（施乐）公司创建，于1980年DEC、lntel和Xerox三家公司联合开发成为一个标准。
以太网是应用最为广泛的局域网，包括标准的以太网（10Mbit/s)、快速以太网（100Mbit/s）和10G（10Gbit/s）以太网，采用的是CSMA/CD访问控制法，它们都符合IEEE802.3。
IEEE 802.3标准IEEE802.3规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。
以太网是当前应用最普遍的局域网技术，它很大程度上取代了其他局域网标准。
如令牌环、FDDI和ARCNET。
历经100M以太网在上世纪末的飞速发展后，目前千兆以太网甚至10G以太网正在国际组织和领导企业的推动下不断拓展应用范围。
常见的802.3应用为：10M: 10base-T （铜线UTP模式）100M: 100base-TX （铜线UTP模式）100base-FX（光纤线）1000M: 1000base-T（铜线UTP模式）3. 网络拓扑结构: 拓扑这个名词是从几何学中借用来的。
网络拓扑是网络形状，或者是它在物理上的连通性。
构成网络的拓扑结构有很多种。
网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，就是用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。
分组交换与帧中继技术
固定的传输效率：由于带宽预先分配，传 输效率相对稳定。
05
06
减少处理开销：简化数据处理过程，减少 了不必要的延迟。
适用场景比较
分组交换 帧中继
01
适用于大型企业和ISP：能够处 理大规模数据流量和突发情况。
02
适用于需要灵活路由和动态带
宽调整的应用场景。
03
04
适用于中小型企业或专用网络
：对带宽需求较为稳定，且对
帧中继的应用场景
局域网互联
帧中继可用于不同地理位置的 局域网之间的互联互通，实现
高速数据传输和资源共享。
远程教育
帧中继能够支持远程教育中的 视频、音频传输，提高教学质 量和效果。
医疗图像传输
帧中继技术适用于医疗图像的 快速传输，为远程诊断和会诊 提供支持。
企业数据备份与恢复
企业可以利用帧中继实现高效 的数据备份和快速恢复，确保
帧中继技术的历史与发展
历史
帧中继技术起源于20世纪80年代，最初用于专用网络的数据 传输。随着技术的发展，帧中继逐渐成为公共网络上的一种 常见数据传输协议。
发展
随着互联网的及和数据传输需求的增长，帧中继技术不断 演进和完善，提高了传输效率和可靠性。目前，帧中继技术 广泛应用于企业、学校、医疗机构等的数据传输场景。
定义与特点
01
特点
02 动态分配通信链路资源，提高通信线路利用率；
03 适用于不同速率、不同协议、不同代码的终端相 互通信；
定义与特点
通信延迟时间不确定，且与数据量大小无关；
通信质量较高，误码率较低。
分组交换技术的历史与发展
01
02
03
起源
分组交换技术的概念最早 由美国军事部门在20世纪 60年代提出，用于解决军 事通信中的信息传输问题。
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电路交换 (Circuit Switching)
◆基本过程
电路交换的基本过程包括呼叫建立、 信息传送(通话)和连接释放.
◆特点
★ 实时的交换方式
★ 具有固定/专用的物理信道------独占 物理电路 ★ 数据信息透明传输
◆ 优点
★ 时延小且确定,通信质量有保证
◆ 缺点
★ 呼叫建立时间长 ★ 每个连接带宽固定 ★ 资源利用率低 ★ 有呼损
）字节，其中 ）字 节，信息段是（ ）
总复习
题型
填空题 （20分） 选择题 （15分）
VP交换与VC交换的区别
VP交换：VPI变，VCI不变 VC交换：VPI变，VCI变
VP交换与VC交换
1．ATM信元长度为（
信头是（ 字节。 2．ATM交换技术主要有（ ）和 （ ）两种方式。 4．ATM的NNI信头结构中虚通道（VP） 最多可达（ ）条。 A ． 24 B 。 28 C。212 D。216
分组交换技术对语音和高速数据通信 (2.048Mbps以上）是不适应的，难以满 足实时性比较高的电话和视频业务
5.3 帧中继（Frame
Relay)
帧中继是在OSI参考模型的第2层（数 据链路层）的基础上采用简化协议传送 和交换数据的一种技术，由于第2层的 数据单元为帧，故称之为帧中继
帧中继采用虚电路方式，向用户提 供面向连接的数据链路层服务
虚通道标志VPI和虚信道标志VCI
VP﹑VC﹑VPI﹑VCI的理解
打比方：
VP------路
VPI------路名 VC------某条路上的车道
VCI------车道号
ATM交换原理
ATM交换是以信元为单位进行交换 ATM交换本质上是分组交换 ATM交换分为VP交换和VC交换
分组头
VC------分组头包含VC的逻辑信道标志
DG------分组头包含详细的目的地址
选路
VC------每个节点都有映像表，存放逻辑信 道的对应关系 DG------对每个分组独立地进行选路
分组顺序
VC------属于同一呼叫的分组在同一虚电路
上传送，顺序到达 DG------各个分组独立选路，从不同路由到
统计时分复用 优点
可以获得较高的信道利用率
缺点
会产生附加的随机时延且有丢失数据的 可能.
分组交换的两种方式
虚电路 数据报
虚电路-------(VC , Virtual Circuit) (面向连接)
用户传输数据前,先发送呼叫请求建立端 到端的虚电路。虚电路不同于电路交换 的物理连接,而是逻辑连接。
Virtual
数据报－－(DG, Data Gram) (无连接方式）
不需预先建立逻辑连接，而是按每个分组 头的目的地址独立地寻找路由
数据报方式示意图
特点
无连接方式 通信期间路由可变 线路利用率高 时延大，控制复杂，需排序
无连接：多路径
面向连接：单一路径
虚电路与数据报的比较：
优点 带宽可变 统计复用、资源利用率高
可提供多种速率 无阻塞 (业务量大时,时延长)
缺点 语音传输时延大 , QOS难以保证
协议和控制比较复杂
应用
统计时分复用
时分复用分为: 同步时分复用 (如电路交换) 统计时分复用 在给用户分配资源时 , 统计时分复用采用 动态分配.
同步时分复用
统计时分复用 属于某个特定用户的信息并不一定在信道 上周期地出现,信道上的资源统计复用
实时性的语音和视频业务 满足突发性强、瞬时业务量大、 业务通信速率可变
ATM 信元
ATM采用固定长度信元的快速交换
信元 (Cell) 结构
ATM是固定长 度（53Bytes) 的信元中继。
信元头占5字节； 信息段（净荷） 占48字节。
信元头 格式
UNI
(用户--网络接口）
NNI
(网络--网络接口）
帧中继也采用统计复用技术，但它 是在数据链路层进行统计复用的，帧 目前在网络中只提供永久虚电路业务。
协议：
简化x.25协议 OSI的1、2层
信息传送单位：帧
帧中继技术主要用于传递高速数据业务 帧中继所使用的传输链路是逻辑连接，
而不是物理连接
帧中继协议简化了x.25的第3层功能，
使网络节点的处理大大简化
虚电路并不独占线路,在一条物理线路上 可以同时建立多个虚电路,以达到起源共 享
虚电路特点
面向连接方式 呼叫期间路由固定 时延小, 控制简单, 不需排序
虚电路缺点
线路利用率低 当网络中线路或设备发生故障 , 可能导 致需电路中断 , 必须重新建立连接
虚电路分类
交换虚电路 SVC ( Switching Circuit) 永久虚电路 ＰVC ( Permanent Virtual Circuit)
电路交换技术的应用
电话交换网中的交换局 GSM数字移动通信系统的移动交换局 N-ISDN中的交换局 智能网中的业务交换点
5.2 分组交换 (Packet)
分组交换采用存储转发的方式 , 与 报文交换不同:分组交换把用户信息分为 若干个分组(Packet)
◆分组交换的特点
特点 存储转发
GFC: 基本流量控制
VPI: 虚通路标识，标识数据包下一跳
VCI: 虚通道标识，与VPI共同使用， 标识 数据包下一跳
HEC:
信元头校验。
ATM的逻辑连接
ATM采用面向连接的方式（即虚电路形式）
ATM的虚连接分为：
虚通道连接 （VPC)
虚信道连接 (VCC)
虚通道VP和虚信道VC
交换单元，即帧的信息长度可变
采用面向连接的交换技术
适用于：高速率（速率范围在64k～34M
bps)、突发性和大业务量、终端设备智能 化程度高；特别适用于计算机网络互连
5.3 ATM交换（Asynchronous Transfer Mode)
ATM诞生的背景
非实时性的数据业务
通信网络：
达，顺序不同
虚电路交换 电路交换
传输的数据是否 是 包含路由标记 传输通道连接 带宽使用 不专用 动态
否 专用 静态
虚电路交换 传输时延 连接方式 复用方式 有 虚连接
电路交换 基本无 实连接
统计时分复用 同步时分复用
分组交换的协议
X.25 协议
OSI的 1、2、3层
信息传送单位：分组