数据报交换在线视频

好 下面我们来学习另一种分组交换方式

数据报交换

我们通过来分析虚电路交换存在的缺陷以及它的原因

我们来改进并设计数据报交换的交换机制

最后通过一个例子来说明数据报交换当中分组的传输过程

虚电路交换采用建立虚电路的方式建立数据传输通路的

它建立虚电路的方式有两种

一种是根据需要动态地建立虚电路

还有一种就是事先把所有终端两两之间的虚电路都建立好

虚电路交换方式解决了电路交换不能共享物理链路的问题

但是 它也存在这样一些缺陷

比如说 如果按照需要来动态建立虚电路

那么它就必须在需要的时候建立虚电路

用完以后 数据通信结束以后

要释放虚电路

而建立虚电路和释放虚电路是一个非常费时而且复杂的过程

因此 使得数据的传输时延就比较长

而如果是实现建好虚电路的话

因为要建立所有终端两两之间的虚电路

因此交换机转发项就比较多 数量就比较大

因此占用交换机的存储空间就比较大

处理时间也比较长

那么虚电路交换的这种缺陷

在数据通信当中会带来什么样的问题呢

这个问题跟具体的网络特性还有关系

我们知道互联网是由不同类型的传输网络组合而成的

而这些不同类型的传输网络

适应的通信对象有所不同

有的适用于终端之间的通信

有的适用于路由器之间的通信

对应那些专门用于终端之间通信的网络

它通常会存在这样一些特点

一个是网络里的终端数量通常是比较多的

第二个每一个终端都有可能和其它终端进行通信

但是它终究与哪些终端通信事先是不确定的

第三个 终端之间通信的时间也是不确定的

什么时间要通信 什么时间不通信

这都是事先没法确定的

第四个 终端之间通信的时候 传输的数据量也是不确定的

比如说 我们要用于看视屏

那么传输的数量量就比较大

如果我们访问一些简单的网页

那么传输的数据量就比较小

那么 有这样一个特性的网络

如果采用虚电路交换的方式 会有什么样的结果呢

下面 我们通过这样一个简单的网络拓扑图来对它
进行一下分析

如果对于这样一个网络 我们采用虚电路交换的话

可能会产生这样一些问题

比如我们要事先建立两两之间的虚电路

那么有可能大量的虚电路是长时间不作用的

这样就浪费了处理时间和存储空间

什么意思呢

比如说这个网络里面有六台终端

那么这六台终端 两两之间建立虚电路

就要建立6*5/2=15条虚电路

跟交换机1有关的虚电路就有12条

交换机1里面就必须有12项转发项

但是在实际通信过程当中

可能只有这样三条虚电路是起作用的

那么也就是说 转发表里面有这样三个转发项一直在用的

而其它的转发项基本上没有用

由此就浪费了交换机的空间和处理时间

第二个 如果是按照需要动态建立虚电路

那么就有可能发生终端之间实际传输数据的时间

远远小于终端之间建立和释放虚电路所需要的时间
的情况

因为我们在访问网络的时候

有时候它传输的数据量是很少的

比如说 我们要在不同的终端 不同的服务器之间访问网页

这是我们说上网的时候经常发生的事情

那么访问网页的时候 产生的数据量是很小的

但是在建立虚电路和释放虚电路的时候

花费的时间是比较长的

所以有可能造成

我们这样一个网络里面 终端A一会访问终端D

一会访问终端E 一会访问终端F

就让你感觉在不停地在建立虚电路释放虚电路

这样子的话 从这个可以看出来

虚电路这种交换方式不适于面向终端之间通信的网络

那什么样的交换方式适合于面向终端之间的通信呢

这就是我们下面要学习的数据报交换

实际上 数据报这种交换方式就是在原来虚电路交换的基础上

做了一些改进

那么在哪些方面做了些改进呢

主要是这样两个方面

一个就是数据传输路径建立机制做了改进

第二个 控制数据传输过程的机制做了些改进

下面 我们先来看一下数据传输路径怎么样做了改进

我们先来分析一下

在这个虚电路交换方式当中

因为建立两个终端之间的虚电路

因此 对于某一个终端来说

可能在多条虚电路要涉及到它

比如说在这个虚电路当中

有五条虚电路是涉及到终端A

但是在实际传输过程当中

主要是要知道目的终端 也就是数据要送到哪里去

因此我们能不能把虚电路标识符改为每一个终端的标识符

给每一个终端分配一个唯一的的地址

比如说 给终端A一个地址A 终端B给它一个地址B

然后 把每一对终端之间的传输路径改为指向终端的传输路径

按照这样一个思路 我们可以对交换机里面的第一项转发项

做这样一个修改

就是指向终端D 目的地址是终端D

就是这个转发项的标识符就是终端D的地址

然后 加上一个可以通往终端D传输路径的转发端口

就是端口4

因此 交换机1的转发表当中有关目的终端是终端D
的转发项都可以省略掉了

好 我们按照这样一个思路

这个转发表就可以变成这样一个转发表了

在这个转发表里面只有六个转发项

比原来少了六个转发项 原来是十二个转发项

那么在这个转发表里面

每一个转发项就是由终端的地址和它的转发端口组成

这是传输路径的建立机制

下面我们看一下怎么样来改进控制数据传输过程的机制

总得来说 我们还是采取存储转发机制

但是 要对原来的虚电路的分组进行一下改进

原来虚电路分组的格式是数据加上虚电路的标识符

那么这个虚电路标识符是两个终端之间的虚电路

现在把虚电路标识符改成指向终端的标识符了

所以 我们现在把源地址和目的地址取代原来的
虚电路标识符

把这个分组格式就改成了数据加上源地址和目的地址

然后 用分组当中的目的地址去查找转发表

来确定通往目的终端的传输路径

比如说 有这样一个需求

终端A要给终端B发送数据

那么数据分组以后的分组就是数据加上

源终端的地址A和目的终端的地址B

那么交换机接到这样一个分组以后

就用目的地址B查找转发表

在转发表当中查找到一项B

然后 它转发端口是端口2

交换机就把分组从端口2转发出去了

这是控制数据传输过程的机制

我们可以把刚才的这个修改概括为这样三点

一个就是为终端分配地址 然后修改分组格式

第二个 转发表当中的转发项给出通往每一个终端的传输路径

然后以分组的目的地址查找转发表

来确定分组的转发端口

我们把具有这样一些特性的交换方式称为数据报分组交换

简称为数据报交换

这是在虚电路交换的基础之上

进行了一些改进以后的数据报交换

下面 我们通过一个例子说明分组在网络当中

按照数据报交换方式来怎么样实现传输过程

我们来看一下这样一个网络

在这个网络当中

假设有一个终端连接在交换机1上

另外一个终端连接在交换机4上

终端A要给终端B发送数据

我们首先要考虑两点

第一个 它有没有传输路径

从这个网络网络拓扑图里面 我们可以看到

终端A到终端B可以通过这样四个分组交换机来连接

一个是交换机1 一个是交换机2 还有3和4

那么是不是存在传输路径呢

我们还要看交换机里的转发表

我们可以从图中可以看出

每一个交换机的转发表当中都有一项

通往终端B的这样一个转发项

因此 应该存在这样的一个传输路径

那么终端A到终端B有了传输路径以后

它就可以把分组沿着这个传输路径进行传输了

它怎么来传输的呢

终端A把数据分装成一个分组

这个分组里面包含有它自己的地址和目的终端B的地址

当交换机1接收到这个分组以后

它用目的地址B到转发表当中查找有没有相应的转发项

找到了这样一个转发项并且转发端口是5

所以把分组从端口5转发出去

交换机2接收到这个分组以后 以同样的方式

把目的地址B到转发表当中查找

也找到了一个转发项

因此 把分组从相应的端口转发出去

交换机3和4以同样的方法把这个分组进行转发

那么最后通过交换机4的端口7把分组传输给终端B

终端B根据分组当中的源地址A确定是终端A发给它的

根据这个源地址来确定它们后续的工作

这就是分组按照数据报交换方式实现数据传输的整个过程

那么在数据报交换当中

我们说这个分组的传输路径是指向某一个终端的传输路径

因此 它有可能存在多条传输路径

比如说像这样一个网络拓扑图当中

它有可能存在红色线指向的传输路径

还有可能存在蓝色线这样一个传输路径

比如 终端A发出三个分组的数据

这个分组可以独立地选择传输路径

比如说 1和3这两个分组通过红色线表示传输路径

而2通过蓝色线表示传输路径来传输

我们现在从接收端收到的分组的顺序上可以看到

这个分组的顺序有可能是先发的后到

那么因为不同的传输路径的传输时延可能不同

所以在接收终端接收到分组以后需要进行重新的组合

这样一种可以独立选择传输路径 有什么样的好处呢

第一 它可以均衡网络的负载

因为如果某一条传输路径当中

如果网络的负荷比较大

那么交换机可以选择另外一条传输路径进行传输
如果网络的负荷比较大

那么交换机可以选择另外一条传输路径进行传输

这是一个好处

第二个好处是它的容错性比较好

比如说 终端A给终端G发送数据

那么在发送过程当中

比如说原来的数据是沿着红色的线来传输的

但是由于某种原因

在传输路径上的某些节点或者物理链路突然发生了问题

那么就可以改用蓝色的线把数据继续传输过去

所以这样的话使得这个网络容错性就非常的好

好 最后我们来对数据报交换进行一下简单的小结

首先 数据报交换是通过终端地址和转发表

这样两个机制来建立数据传输通路的机制

然后 是通过分组的控制信息和存储转发机制来建立
控制数据传输过程机制

那么在分组的控制信息当中

增加源终端的地址和目的终端的地址

数据报交换方式比较适合于面向终端之间通信的网络