3电路交换报文交换分组交换

本节内容电路交换报文交换分组交换研/CSKAOYAN知识总览研/CSKAOYANIntro：人类历史上的通信网络公元前5世纪起1830s~1960s1870s~1960s1960s(ARPANET)某著名企业网络电报网络电话网络研发计算机网络研/CSKAOYANIntro：计算机网络发展初期面临的问题计算机网络应该使用什么技术完成数据交换？(1960sARPAnet)电话网络、电报网络，抄哪份作业好呢？H6B市H1A市C市E市D市H5H2H3H4研/CSKAOYAN电话网络（采用“电路交换”技术）H6B市H1A市C市E市D市H5H2H3H4研/CSKAOYAN电话网络（采用“电路交换”技术）H1电话交H6H5换机H2电话交换机A电话交换机C电话交换机B电话交换机E电话交换机DH3H4研/CSKAOYAN早期的电话交换机人工电话交换机的面板大型电话交换中心（人工）大型电话交换中心（电气化）电路交换（CircuitSwitching）：通过物理线路的连接，动态地分配传输线路资源研/CSKAOYAN电话网络（采用“电路交换”技术）电路交换的过程：①建立连接（尝试占用通信资源）②通信（一直占用通信资源）小帅call小丑，仅H6小扁小扁call小美，通③释放连接（归还通信资源）信资源不够，俗给小丑打电话称：电话占线需占用较少的通信挂机资源小美小帅

H1H5小丑

H2喂你好，哪位？小红H3小红call小美，需占用H4小超较多的通信资源研/CSKAOYAN如果计算机网络采用“电路交换”技术？H6àH5

无法建立通信H1àH2

正在通信H6小扁小美小帅

H1H5小丑H2小红H3H3àH5

正在通信H4小超研/CSKAOYAN“电路交换”的优缺点电路交换的优点：•

通信前从主叫端到被叫端建立一条专用的物理通路，在通信的全部时间内，两个用户始终占用端到端的线路资源。数据直送，传输速率高电路交换更适用于：低频次、大量地传输数据想一想：打电话，等电话2分钟，讲话5秒。体验差打电话，等电话2分钟，讲话1小时。体验好电路交换的缺点：计算机之间数据往往是“突•

建立/释放连接，需要额外的时间开销。•

线路被通信双方独占，利用率低。发式”传输，即往往会高频次、少量地传输数据。•

线路分配的灵活性差。•

交换节点不支持“差错控制”（无法发现传输过程中的发生的数据错误）研/CSKAOYAN电报网络（采用“报文交换”技术）存储转发的思想：把传送的数据单元先存储进中间节点，再根据message

报文目的地址转发至下一节点。发送方：A.H1你好，我是小帅，V我50，电报小扁接收方：D.H5助我参加KFC疯狂星期四机H6控制信息用户数据小帅电报报文交换小美机B机H1电报电报报文交报文交换机H5换机A机D小丑机H2报文交报文交换机C换机E发送方：A.H2略电报电报小超机H4机H3接收方：C.H3小红研/CSKAOYAN电报网络（采用“报文交换”技术）存储转发的思想：把传送的数据单元先存储进中间节点，再根据message

报文报文交报文交换电报目的地址转发至下一节点。发送方：A.H1你好，我是小帅，V我50，小扁接收方：D.H5助我参加KFC疯狂星期四机H6控制信息用户数据电报报文交小美机B小帅机H1电报报文交报文交换机H5换机A机D电报小丑机H2发送方：A.H2略电报换机C换机E电报机H4小超机H3接收方：C.H3小红研/CSKAOYAN如果计算机网络采用“报文交换”技术？控制信息用户数据(如：文字)②转发H6报文①H6小扁A.H1àD.H5存储①小帅H1存储②①转发B报文交换报文交①转发D小美机B报文交②转发B报文交换机DH5换机A小丑H2H3报文交①转发H5报文②H4小超换机C换机EA.H2àB.H6控制用户数据信息（如:电影）小红研/CSKAOYAN“报文交换”的优缺点报文交换的优点：•

通信前无需建立连接•

数据以“报文”为单位被交换节点间“存储转发”，通信线路可以灵活分配•

在通信时间内，两个用户无需独占一整条物理线路。相比于电路交换，线路利用率高•

交换节点支持“差错控制”（通过校验技术）报文交换的缺点：•

报文不定长，不方便存储转发管理•

长报文的存储转发时间开销大、缓存开销大•

长报文容，重传代价高研/CSKAOYAN“分组交换”技术包含：源地址、目的地址等报文控制数据……（不定长）信息拆分分组首数据首数据……首数据（定长）部部部分组#0分组#1分组#N即分组的控制信息，包含：源地址、目的地址；分组号等报文——Message分组——Packet首部——Header研/CSKAOYAN现代计算机网络采用“分组交换”技术小帅à小美用户数据分组0分组交小红分组交分组交换H6小扁分组1小帅分组2分组交小美机BH1分组交换机DH5换机A小丑H2H3换机C换机EH4小超研/CSKAOYAN现代计算机网络采用“分组交换”技术小帅à小美用户数据H1分组交小红分组交分组0H6小扁小美小帅分组交换分组1机B小丑H2分组交分组交换机DH5换机AH3换机C换机EH4小超研/CSKAOYAN现代计算机网络采用“分组交换”技术小帅à小美用户数据H1分组交小红分组交分组交换H6小扁分组2小帅分组0小美机B分组1小丑H2分组交分组交换机DH5换机AH3换机C换机EH4小超研/CSKAOYAN现代计算机网络采用“分组交换”技术用户H6小扁分组0用户数据数据分组1小帅H1分组交小红分组交分组交换分组交分组2小美机B分组交换机DH5小丑H2换机AH3换机C换机EH4小超研/CSKAOYAN“分组交换”的优缺点分组交换的优点：•

通信前无需建立连接•

数据以“分组”为单位被交换节点间“存储转发”，通信线路可以灵活分配•

在通信时间内，两个用户无需独占一整条物理线路。相比于电路交换，线路利用率高•

交换节点支持“差错控制”（通过校验技术）相比于报文交换，分组交换改进了如下问题：•

分组定长，方便存储转发管理•

分组的存储转发时间开销小、缓存开销小•

分组不，重传代价低分组交换的缺点：•

相比于报文交换，控制信息占比增加•

相比于电路交换，依然存在存储转发时延•

报文被拆分为多个分组，传输过程中可能出现失序、丢失等问题，增加处理的复杂度研/CSKAOYAN“虚电路交换”技术基于分组交换小帅à小美虚电路交换的过程（将在第四章学习）：用户分组0①建立连接（虚拟电路）H6小扁②通信（分组按序、按已建立好的既定线数据路发送，通信双方不独占线路）分组1③释放连接小帅分组2分组交换分组交小美机BH1分组交分组交换机DH5换机A小丑H2分组交换机C换机EH4小超H3研/CSKAOYAN小红“虚电路交换”技术基于分组交换小帅à小美虚电路交换的过程（将在第四章学习）：用户H1①建立连接（虚拟电路）H6小扁②通信（分组按序、按已建立好的既定线数据路发送，通信双方不独占线路）小帅③释放连接分组1分组交换小美机B分组2小丑H2分组交分组交分组0分组交换机DH5换机A分组交换机C换机EH4小超H3研/CSKAOYAN小红“虚电路交换”技术基于分组交换小帅à小美虚电路交换的过程（将在第四章学习）：用户①建立连接（虚拟电路）H6小扁分组0用户②通信（分组按序、按已建立好的既定线数据数据路发送，通信双方不独占线路）③释放连接分组1小帅H1分组交小红分组交分组交换分组交分组2小美机B分组交换机DH5小丑H2换机AH3换机C换机EH4小超研/CSKAOYAN知识回顾与重要考点电路交换的优点：•

通信前从主叫端到被叫端建立一条专用的物理通路，在通信的全部时间内，两个用户始终占用端到端的线路资源。数据直送，传输速率高电路交换更适用于：低频次、大量地传输数据若应用于计算机网络有何缺点：•

建立/释放连接，需要额外的时间开销。•

线路被通信双方独占，利用率低。计算机之间数据往往是“突发式”传输，即往往会高频次、少量地传输数据。•

线路分配的灵活性差。•

交换节点不支持“差错控制”（无法发现传输过程中的发生的数据错误）研/CSKAOYAN知识回顾与重要考点报文交换的优点：•

通信前无需建立连接•

数据以“报文”为单位被交换节点间“存储转发”，通信线路可以灵活分配•

在通信时间内，两个用户无需独占一整条物理线路。相比于电路交换，线路利用率高•

交换节点支持“差错控制”（通过校验技术）报文交换的缺点：•

报文不定长，不方便存储转发管理•

长报文的存储转发时间开销大、缓存开销大•

长报文容，重传代价高研/CSKAOYAN知识回顾与重要考点分组交换的优点：•

通信前无需建立连接•

数据以“分组”为单位被交换节点间“存储转发”，通信线路可以灵活分配•

在通信时间内，两个用户无需独占一整条物理线路。相比于电路交换，线路利用率高•

交换节点支持“差错控制”（通过校验技术）相比于报文交换，分组交换改进了如下问题：•

分组定长，方便存储转发管理•

分组的存储转发时间开销小、缓存开销小•

分组不，重传代价低分组交换的缺点：•

相比于报文交换，控制信息占比增加•

相比于电路交换，依然存在存储转发时延•

报文被拆分为多个分组，传输过程中可能出现失序、丢失等问题，增加处理的复杂度研/CSKAOYAN本节内容电路交换报文交换分组交换（性能分析）研/CSKAOYAN假设：每⼀跳传播时延=1ms电路交换机建⽴、释放下⼀跳连接耗时=1ms接收⽅处理连接请求需要2ms←三跳的传播时延数据传输速率=0.5kb/msD报⽂⼤⼩=4kbABC电路交换机电路交换机比特流直达终点数据传送ABCD的特点研/CSKAOYAN←一跳的传播时延假设：每⼀跳传播时延=1ms数据传输速率=0.5kb/ms←报文存储转发时延

报⽂⼤⼩=4kb报⽂存储转发时延=2ms注意：中间节点一定要接收完整个报文后，才能解析并转发←报文存储转发时延数据传送A报文报文报文DBC的特点存储存储转发转发研/CSKAOYAN分组交换性能分析←分组存储转发时延假设：每⼀跳传播时延=1ms数据传输速率=0.5kb/ms报⽂⼤⼩=4kb分组⼤⼩=1kb分组存储转发时延=0.5ms注意：中间节点一定要接收完整个分组后，才能解析并转发分组分组分组数据传送ABCD的特点存储存储转发转发研/CSKAOYAN