分组交换网络

计算机网络原理X.25分组交换网（公共分组交换网）公共分组交换网是一个以数据通信为目标的公共数据网（PDN，Public Data Network），它是在一个国家或全世界范围内提供公共电信服务的数据通信网络，CCITT于1974年提出了访问分组交换网的协议标准，即X.25建议，后来又进行了多次修订。

这个标准分为三个协议层，即物理层、数据链路层和网络层，分别对应于ISO/OSI参考模型的低三层。

如图12-2所示。

图12-2 X.25建议与OSI模型的对比物理层规定用户主机或终端和网络之间的物理接口，这一层协议采用X.21标准。

链接访问层处理数据传输、寻址、差错检测和纠正、流量控制和帧组合等，即用来提供可靠的数据传输链路。

数据包协议层提供外部虚电路服务，用来负责数据包交换、帧序列的有序通信，并保证虚拟连接的可靠性，这一层是X.25建议的核心，它又被特别称为X.25PLP（Packet Layer Protocol）协议。

X.25可以使用三种模式之一来传输数据，这三种模式是交换式虚拟电路、永久型虚拟电路和数据报。

交换式虚拟电路是通过一个X.25交换机在节点之间建立一个双向通道，是一种只在数据传输期间建立的逻辑电路，当传输完成后，其他节点可以使用这个通道。

永久型虚拟电路是一个始终保持连接状态的逻辑通信通道，即使数据传输已经结束，该通道仍保持连接状态。

交换式虚拟电路和永久型虚拟电路都是数据包交换技术的范例。

数据包是无须建立通信通道就可以发送的打包数据。

利用一种消息交换技术，数据报可以到达其目标地址。

按照指定的目标地址对数据包进行编址，由于选择的路径不同，数据包到达目标地址的时间可能不同。

在国际网络上并不使用数据报，不过在适用于Internet的ITU-T规范中却包含有数据报。

X.25 Internet数据报将IP层封装在X.25数据包中，这样X.25设备就无法识别IP组件，IP地址只能映射到X.25目标地址上。

计算机网络与通信技术知识点：互联网组成及分组交换本讲内容✓互联网组成：边缘部分与核心部分✓边缘部分中：端到端的两种通信方式✓核心部分中：路由器的分组交换互联网组成(1) 边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。

这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。

(2) 核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。

这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。

互联网的核心部分互联网的边缘部分主机网络路由器边缘部分•处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有的主机。

这些主机又称为端系统(end system)。

•“主机A 和主机B 进行通信”，实际上是指：“运行在主机A 上的某个程序（进程）和运行在主机B 上的另一个程序（进程）进行通信”。

端系统两种通信方式•客户服务器方式（C/S 方式）即Client/Server方式•对等方式（P2P 方式）即Peer-to-Peer方式客户服务器方式（C/S 方式）•客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。

•客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。

•客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。

服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的服务客户服务器方式（C/S 方式）运行客户程序网络边缘网络核心运行服务器程序AB客户服务器客户服务器方式（C/S 方式）服务器软件的特点•一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。

•系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。

因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。

•一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。

客户服务器方式（C/S 方式）服务器软件的特点•一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。

•系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。

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。

分组交换网络的特点首先，分组交换网络具有高度的灵活性。

在传统的电路交换网络中，建立连接需要为通信双方专门分配一条专用的通信线路。

而在分组交换网络中，不需要提前建立连接，数据包可以根据实时需求以任意顺序发送。

这种灵活性使得分组交换网络能够更好地适应不断变化的通信需求，提高网络资源的利用率。

其次，分组交换网络具有高带宽利用率。

在电路交换网络中，一旦建立了连接，通信双方之间的通信线路就会被锁定，不管是否有数据要传输，在连接期间都无法被其他人使用。

而在分组交换网络中，如果一条通信线路上没有数据包传输，该线路可以自由地被其他通信会话使用，提高了网络带宽的利用率。

此外，分组交换网络具有较低的传输延迟。

在电路交换网络中，建立连接需要一定的时间，而分组交换网络可以立即传输数据包，无需等待建立连接。

此外，分组交换网络在传输数据包时，通常采用存储转发的方式，即接收端在接收到完整的数据包后再进行处理，而不需要等待所有数据都到达才能开始处理。

这种存储转发的方式可以有效降低传输延迟，提高数据传输的效率。

另外，分组交换网络具有较好的容错性。

在电路交换网络中，一旦通信线路发生故障，整个通信会话将中断。

而在分组交换网络中，由于数据包通过网络分散传输，即便一些数据包传输失败，也可以通过其他路径重新传输。

此外，分组交换网络通常会对数据包进行分组重组检验，以保证数据的正确性和完整性。

这种容错机制使得分组交换网络具有较好的可靠性。

最后，分组交换网络具有低成本。

与电路交换网络相比，分组交换网络需要的硬件设备和资源更少。

由于分组交换网络采用了分组传输的方式，不需要为每个通信会话专门分配线路资源，只需要根据实时需要分配传输数据包的线路即可。

这种资源共享的方式极大地降低了网络建设和维护的成本。

总结来说，分组交换网络具有高度的灵活性、高带宽利用率、低传输延迟、较好的容错性和低成本等特点。

这使得它成为了一种理想的通信网络架构，广泛应用于互联网等大型计算机网络中。

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
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。

分组交换原理报文分段的优缺点分组交换是一种将信息分割成固定长度的数据包（分组或数据报）进行传输的通信方式。

在分组交换网络中，源主机将原始数据分割成固定大小的分组，然后每个分组独立传输到目的主机，目的主机再将分组重新组合为原始数据。

分组交换的原理主要包括以下几个步骤：1.分组划分：源主机将要传输的信息划分成较小的分组，每个分组包含一个头部和一个数据部分。

头部包含了目的主机的地址、序号和其他必要的信息。

2.分组传输：源主机将划分好的分组按照一定的次序发送到网络中。

每个分组都被独立传输，可以选择不同的路径进行传输。

3.分组交换：在传输过程中，每个路由器都会检查头部的信息，并决定将分组传输到哪个下一跳路由器。

这个决策是基于路由表中的信息来进行的。

4.分组重新组合：当分组到达目的主机时，目的主机根据分组的序号和头部信息将分组重新组合成原始数据。

分组交换的优点：1.灵活性：分组交换可以灵活地适应不同的网络环境和需求。

它可以适应各种传输速率和数据类型。

2.高效性：分组交换利用了分组传输和分组交换的并行处理特点，能够提供高效的传输速度和网络吞吐量。

3.可靠性：分组交换可以对传输过程中的差错进行检测和纠正。

每个分组都可以进行校验和的检验，确保传输的准确性。

4.可扩展性：分组交换可以很容易地进行网络扩展，增加更多的主机和路由器。

分组交换的缺点：1.传输延迟：由于分组交换中的每个分组需要独立传输，并且可能经过多个路由器，所以会引入一定的传输延迟。

尤其是在拥塞的网络环境下，延迟可能会更高。

2.分组丢失：由于分组交换是分组独立传输的，如果一个分组在传输过程中丢失，那么会导致数据的丢失。

虽然可以通过重传等方法进行恢复，但会增加额外的开销。

3.资源占用：分组交换网络中的路由器和交换机需要占用一定的资源来处理分组的转发和转接。

在高负载的情况下，可能会造成资源的竞争和不足。

4.难以保证实时性：传输过程中的延迟和分组丢失可能导致分组交换难以保证实时应用的可靠性，如实时语音和视频传输。

概述分组交换的优点以及带来的问题
分组交换是一种数据传输技术，将数据分成小的数据包进行传输，每个数据包独立传输，并且不需要一条独占的物理链路。

它的优点如下：
1. 更高的资源利用率：由于分组交换网络共享链路和其他资源，可以同时支持多个用户进行通信，从而更有效地利用网络资源。

2. 灵活性和可伸缩性：分组交换网络可以根据通信需求动态分配带宽，灵活地适应不同的数据流量，并且可以很容易地扩展网络以适应更多的用户。

3. 可靠性：分组交换使用分组级别的错误检测和纠正机制，可以在传输过程中检测和纠正数据包的错误，从而保证数据的可靠传输。

然而，分组交换也会带来一些问题：
1. 时延和延迟：由于数据包在网络中可能经过多个节点和链路，因此会产生一定的传输时延和传输延迟，尤其在网络拥塞情况下，延迟会更明显。

2. 丢包和重排：在分组交换网络中，由于共享链路和资源，可能会导致数据包丢失或被重新排序，从而对数据传输的顺序和完整性造成影响。

3. 网络拥塞：当网络中的流量超过其容量时，会发生网络拥塞，
导致延迟增加、丢包率增加等问题，影响数据传输的效率和可靠性。

4. 安全性：在分组交换网络中，数据包是以明文形式传输的，容易受到窃听和攻击，因此需要额外的安全措施来保护数据的机密性和完整性。

总结而言，尽管分组交换具有资源利用率高、灵活性和可靠性等优点，但也面临着时延、延迟、丢包、网络拥塞和安全性等问题。

分组交换工作过程
分组交换是一种通信方式，它将数据分割成多个小块或“分组”，然后在网络中独立传输这些分组。

下面是分组交换工作过程的一般步骤：
１．数据分割：首先，将需要传输的数据分割成若干个小的数据分组，每个分组称为一个数据报或数据包。

２．传输：每个数据分组独立地通过网络进行传输。

每个分组可能会经过不同的路由，这取决于网络的当前状态和路由选择算法。

３．路由选择：在网络中，每个节点（或路由器）会根据其路由表选择最佳路径来传输数据分组。

这是动态的，因为网络状态会不断变化。

４．数据重组：当数据分组到达目的地时，它们会被重新组装成原始的数据。

这个过程也称为数据报重组或数据报恢复。

５．差错控制：为了确保数据的完整性和正确性，可能会使用差错控制机制，如校验和、重传、确认等。

６．流量控制：为了防止网络拥塞，还需要实施流量控制机制，例如使用滑动窗口协议等。

分组交换的好处是它可以根据网络状况动态地选择最佳路径，从而提高了网络的利用率和可靠性。

此外，由于数据分组是
独立传输的，所以可以同时使用多个路径来加速数据的传输。

然而，这也增加了网络协议的复杂性。

分组交换的原理和特点
分组交换是一种数据通信的技术，它采用将传输的数据分成若干
个数据包（即分组），通过网络中的节点逐跳转发并重新组装，从而
完成数据的传输。

这种方法的优点在于能够实现高效的带宽利用，同
时也能避免传统的电路交换方式中的资源浪费问题。

分组交换有以下的特点：
1. 报文分组：传输数据时将数据分成固定大小的报文，每一份
报文都携带了一些必要的控制信息，如源地址、目标地址、校验和等。

2. 交换节点：网络中的每个节点都能够接收、缓存并转发数据包。

每个节点在收到数据包后，根据目标地址进行转发，而不是像电
路交换一样要建立专有的通信电路。

3. 丢包重传：由于网络中的节点不存在完美的稳定性，有时数
据包会在传输过程中丢失。

在分组交换中，当出现数据包丢失的情况时，不需要重新建立连接，只需要重传丢失的数据包即可。

4. 延迟较大：由于数据在传输过程中需要经过多个节点，每个
节点都要进行处理和交换，所以分组交换的传输延迟较大。

5. 网络拥塞：由于分组交换中采用了共享资源的方式，当网络
负载过大时可能会出现丢包情况。

为了解决这个问题，网络中需要加
入一些拥塞控制的机制。

以上就是分组交换的原理和特点，这种技术已经广泛应用于各种
计算机网络和通信系统中。

5中国公用分组交换网———ChinaPac○吴文辉图2数据链路层数据帧格式图X 5三层协议与OSI 下三层协议近几年,我国数据通信网络发展迅速,先后开通了C hi -naP ac ,C hina DDN,C hinaN et 远程数据通信网,这三个通信网在不同的应用领域各有优势。

本文仅对C hinaPa c 做一简单介绍,并举几个应用实例。

一、分组交换网络介绍中国公用分组交换网Ch inaP ac 于1993年开通运行,骨干网覆盖了全国所有省会城市,另外各省还有省网、市网,在北京、上海都有国际出入口与国际数据网互联。

它是国内分布最广、使用环境最好的数据通信网。

分组交换网采用标准的X.25建议,它是用户终端设备(D TE)和网络终接设备(D CE)的接口。

X.25分为物理层、数据链路层和分组层三层通信协议,这三层与开放系统互联(OS I)七层协议的下三层协议完全符合,它为异种机互联提供了基础。

图1为X.25的三层协议。

1.物理层物理层是用户终端设备(DT E)与网络终接设备(D CE )的物理连接,传输顺序的比特流,采用X.21,X.21bis 及V 系列的标准接口。

2.数据链路层数据链路层进行传输差错检测和更正,确保传输的有效性和可靠性。

采用平衡型链路接入规程L APB ,它是HDL C 的一个子集。

该层上数据的传送和控制都是以帧为单位,其帧格式见图2。

F 是帧开始、结束标志(01111110),用来保证收发两端的同步。

A 是地址字段,用来区别传送的帧是命令还是响应。

C 是控制字段,用来区别不同的帧,不同的帧完成不同的功能。

数据链路层共有三类帧,即信息帧I 、监控帧S 、无编号帧U 。

I 是信息字段,只有信息帧才有此字段,分组层的分组就是放在信息帧上传送的。

FC S :是16bit C R C 帧校验序列,用来校验传输过程中有无差错。

3.分组层分组层向用户提供多条逻辑信道,以完成在一条链路上同时进行多个连接,分组层数据传送、控制是以分组为单位的。

分组交换的概念分组交换概念分组交换是一种在计算机网络中用于实现数据传输的技术。

它将待发送的数据分割为较小的数据包（或称为分组），并通过网络传输。

与之相对的是电路交换，它在数据传输过程中需要建立独占的通信路径。

分组交换基于存储转发的原则，即当一个分组到达交换机时，交换机会先将其完整地存储在内存中，然后再根据目的地址在网络中选择最佳的转发路径进行转发。

这种方式保证了分组交换的高效性和灵活性，并且在网络中实现了多路复用。

相关内容在分组交换中，有一些重要的概念和技术值得关注：•终端设备：终端设备是分组交换网络的起点和终点，例如计算机、手机等。

•分组：数据传输时被拆分为较小单元的数据包，包含发送地址、目的地址和数据等信息。

•交换机：用于在网络中转发分组的设备，决定了分组转发的路径和方式。

•路由：用于确定分组在网络中传输的路径和转发规则的过程，使用路由协议来实现。

•存储转发：分组到达交换机后，先完整地存储在内存中，然后再根据目的地址选择最佳路径进行转发。

•多路复用：分组交换允许多个分组通过同一网络线路同时传输，提高了网络的利用率。

•虚电路：为了提高分组交换的效率，可以使用虚电路来建立一条逻辑通信路径，优化分组传输。

•拥塞控制：当网络中的流量过大时，容易出现拥塞现象，需要通过拥塞控制技术来优化网络性能。

分组交换作为计算机网络中重要的传输方式之一，广泛应用于互联网等各种网络中，为数据的快速传输和有效通信提供了技术支持。

在分组交换网络中，数据通过分组的形式在网络中传输，通过多路复用和存储转发等技术实现了高效的数据传输。

虽然分组交换存在一定的拥塞控制问题，但其优势远大于劣势，因此被广泛应用并得到了不断的发展和改进。