0-0-计算机网络概述 (4)

这里需要注意,路由器暂时存储的是一个短分组,而不是整个的长报文。段分组是暂存在路由器的存储器上的(即内存),并不是存储在磁盘中,互联网可以容忍很多主机同时进行通信,而一台主机上的多个进程(即正在运行中的多个程序)也可以各自和不同的主机中的不同进程进行通信。

应当注意,分组交换在传送数据之前不必先占用一条端到端的链路的通信资源。分组在哪段链路上传送才占用这段链路的通信资源。分组到达一个路由器后,先暂时存储下来,査找转发表,然后从一条合适的链路转发出去。分组在传输时就这样一段一段地断续占用通信资源,而且还省去了建立连接和释放连接的开销,因而数据的传输效率更高。互联网采取了专门的措施,保证了数据的传送具有非常高的可靠性(在第5章54节介绍运输层协议时要着重讨论这个问题)。当网络中的某些结点或链路突然出现故障时,在各路由器中运行的路由选择协议( protocol)能够自动找到转发分组最合适的路径。这些将在后面详细讨论。从以上所述可知,采用存储转发的分组交换,实质上是采用了在数据通信的过程中断续(或动态)分配传输带宽的策略(关于带宽的进一步讨论见后面的1.61节)。这对传送突发式的计算机数据非常合适,使得通信线路的利用率大大提高了。

为了提高分组交换网的可靠性,互联网的核心部分常采用网状拓扑结构,使得当发生网络拥塞或少数结点、链路出现故障时,路由器可灵活地改变转发路由而不致引起通信的中断或全网的瘫痪。此外,通信网络的主干线路往往由一些高速链路构成,这样就可以较高的数据率迅速地传送计算机数据。
综上所述,分组交换的主要优点可归纳如表1-2所示。

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分组交换也带来一些新的问题。例如,分组在各路由器存储转发时需要排队,这就会造成一定的时延。因此,必须尽量设法减少这种时延。此外,由于分组交换不像电路交换那样通过建立连接来保证通信时所需的各种资源,因而无法确保通信时端到端所需的带宽。分组交换带来的另一个问题是各分组必须携带的控制信息也造成了一定的开销( overhead)。整个分组交换网还需要专门的管理和控制机制。应当指出,从本质上讲,这种断续分配传输带宽的存储转发原理并非是完全新的概念。自古代就有的邮政通信,就其本质来说也属于存储转发方式。而在20世纪40年代,电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换( message switching)。在报文交换中心,一份份电报被接收下来,并穿成纸带。操作员以每份报文为单位,撕下纸带,根据报文的目的站地址,拿到相应的发报机转发出去。这种报文交换的时延较长,从几分钟到几小时不等。现在报文交换已不使用了。分组交换虽然也采用存储转发原理,但由于使用了计算机进行处理,就使分组的转发非常迅速。例如 ARPANET建网初期的经验表明,在正常的网络负荷下,当时横跨美国东西海岸的端到端平均时延小于0.1秒。这样,分组交换虽然采用了某些古老的交换原理,但实际上已变成了一种崭新的交换技术。

图1-13表示电路交换,报文交换和分组交换的区别。图中的A和D分别是源点和终点,而B和C是在A和D之间的中间结点。

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三种交换方式的主要特点:

电路交换:整个报文的比特流连续地从源点直达终点,好像在一个管道中进行。

报文交换:整个报文先传送到相邻的结点,全部存储下来后查找转发表,转发到下一个结点。

分组交换:单个分组(整个报文的一部分)传送到相邻的结点,存储下来后查找转发表,转发到下一个结点。

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