简述分组交换的原理

引言

大家好，回溯至20世纪40年代，那时电信领域正在进行性的变革。在通讯系统中，电路交换曾是主流的工作方式。但与此报文交换系统也开始崭露头角，它的工作原理与电路交换截然不同。当每一条报文被传送时，它并不需要经历连接建立或连接释放这两个阶段。

文章目录

1. 报文交换技术概述

2. 分组交换技术详解

3. 三种交换技术的比较

1. 报文交换技术概述

在报文交换系统中，当节点接收到一份报文后，会先将其存储起来，并在输出线路空闲时，根据报头中收信人的地址进行转发。如今，由于这种交换方式已逐渐被淘汰，我们只需对其特点有个大致了解。

其特点如下：

采用存储转发技术，每份报文都会得到完整的处理。

报文中必须包含收发双方的地址信息，以便于交换节点进行路由选择，并支持一对多的报文传输。

由于不采用资源预分配，每个报文的存储转发时延较大，且具有较大的随机性。

2. 分组交换技术详解

接下来，我们来学习分组交换技术。这种技术与报文交换的主要区别在于其存储转发的基本单位是分组。

分组是如何产生的呢？早期的主机只能产生报文，需要通过分组装拆设备将用户的原始报文分成多个小的数据单元进行传输。这些数据单元被称为分组或包，每个分组都需要附加一个分组头，其中包含了收信人的地址等信息。

现在，让我们看一个示例。假设有三台分组交换机互连而成的分组交换网，每台交换机连接一台主机。这个分组网为分组传输提供了两种服务方式：数据报和虚电路。目前，因特网主要采用数据报方式。在这种方式中，每个分组都是独立进行路由选择的。这意味着从同一主机发出的多个分组要去往同一目的主机时，由于每个分组独立进行路由选择，它们的到达顺序可能与发送顺序不一致。

下面我们以数据报方式的分组传输为例，通过动画演示给大家介绍分组的传输过程。视频加载中...我们可以看到，左侧的主机A要将报文发送给主机B，这个报文成了四个分组。这四个分组按照顺序到达第一台交换机，然后根据网络现状被分别转发到不同的路径上，最终到达目的地。在接收端，由分组装拆设备将每个分组的头部去掉，重新组装成报文送往目的主机。

现在我们来总结一下数据报服务的分组交换技术的特点：

数据传输前不需要建立连接。

通过动态时分复用技术提高了通信线路的利用率。

网络生存性好，当网络线路或设备出现故障时，能自动为分组选择迂回路由。

采用存储转发方式处理分组，平均时延比电路交换方式高。

每个分组都需要包含完整的目的地址等信息，增加了额外的开销。

尽管分组交换技术存在一些缺点，但因特网的快速发展也证明了它仍是一种优秀的数据交换技术。

3. 三种交换技术的比较

我们从实验角度对电路交换、报文交换和分组交换进行对比。在时间纵坐标上，源主机和目的主机为A和D，中间的交换机为B和C。电路交换在数据传输前后需要额外花费时间建立和拆除连接，但在数据传输过程中的总时延较小，适合实时性强的应用。而报文交换虽然不需要建立连接，但由于报文长且存储排队时间较长，总时延较大。相比之下，分组交换中的数据报方式不需要建立连接，通过将长报文拆分成多个分组传输，各分组传输时间上的重叠使得总的时延大大减少。

通过对数据交换的定义、分类以及三种交换技术的原理和特点的介绍，我们对数据交换技术有了更深入的了解。那么在传输过程中如果出现内容不一致的问题该如何处理呢？接下来我们将介绍差错控制技术来解答这个问题。