电路交换和分组交换在线视频

这一节我们一起来学习电路交换和分组交换

在上一节里介绍了互联网的组成

从互联网的工作方式上看

互联网有边缘部分和核心部分组成

其中核心部分是互联网中最复杂的部分

它由大量网络和连接这些网络的路由器组成

边缘部分中的任何两个主机之间的通信

都得依靠网络中的核心部分提供连通性

在网络核心部分起特殊作用的是路由器

路由器是实现分组交换的关键构件

它的任务是转发收到的分组

这是网络核心部分最重要的功能

也就是说

路由器是采用分组交换的技术转发分组

为了弄清楚分组交换技术

下面先介绍电路交换技术

电路交换技术出现得非常早

在电信网络

包括固定电话网络和移动通信网络的核心网中

采用的都是电路交换技术

看这幅图

2部电话机只需要用1对电线

直接连接就能够互相通话

这里5部电话机两两直接相连

需10对电线

当电话机的数量进一步增加

比如N部电话机两两直接相连

来算一下 需要N(N-1)/2对电线

这种直接连接方法所需要的电线对的数量

与电话机数量的平方成正比

当电话机的数量进一步增多时

两两直接相连的方法已经不现实

这样就要使用交换机来完成全网的交换任务

每一部电话都要直接连接到交换机上

而交换机使用交换的方法

让电话用户彼此之间可以很方便地通信

这种交换方式就是电路交换

在这里“交换”的含义就是转接

把一条电话线转接到另一条电话线

使它们连通起来

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

电路交换分为三个阶段

第一阶段 建立连接

建立一条专用的物理通路

以保证双方通话时所需的通信资源

在通信时不会被其他用户占用

第二阶段 通信

主叫和被叫双方就能互相通电话

第三阶段 释放连接

释放刚才使用的这条专用的物理通路

释放刚才占用的通信资源

从这三个阶段我们可以看出

电路交换必定是面向连接的

电路交换技术在电信网络中的使用

可以很好的保证通信的可靠性和稳定性

但如果在计算机网络中采用电路交换技术

我们来分析一下会有什么后果

计算机网络中的数据具有突发性

如果使用电路交换技术

会导致在传送计算机数据时

通信线路的利用率很低

用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%

分组交换技术可以克服利用率低这个缺点

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

然后在每一个数据段前面添加上首部

构成分组

请注意 现在左边是“前面”

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

每一个分组的首部都含有目的地址

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

这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错

在转发时也没有被丢弃

在分组交换中

路由器是最重要的核心设备

路由器对分组进行存储转发

最后把分组交给目的主机

在路由器中的输入和输出端口之间

没有直接连线

路由器处理分组的过程是

先把收到的分组先放入缓存 暂时存储

再查找转发表

找出到某个目的地址应从哪个端口转发

最后把分组送到适当的端口转发出去

今天的互联网采用的就是分组交换技术

它的优点很多

下面来总结一下

一是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 所以高效

二是为每一个分组

独立地选择最合适的转发路由

所以灵活

三是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

所以迅速

四是可靠性的网络协议 分布式多路由

使网络有很好的生存性

所以可靠

优点很多 有没有缺点呢

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

这是第一个缺点

分组必须携带的首部 造成了一定的开销

这是第二个缺点

随着各项技术的发展

路由器的性能和骨干网的带宽得到了极大提升

这两个缺点几乎可以忽略