5.2 分组交换原理上一节介绍了计算机网络的组成和网络的体系结构，其中通信子网的基本任务就是将数据信息从源点传送到S的点，在源点与目的点之间可能要经过许多个链路和中继节点。链路的功能是传输，而中继节点的功能是交换，也就是从输人链路接收信息并转发到指定的输出链路上。交换分为电路交换(Circuit Switching)和分组交换(Packet Switching)。这两种交换的机制存在本质的区别。理论与实际均已表明，按照电话业务的特征设计的电路交换不适合于计算机数据通信，而分组交换则是根据数据业务的特征设计的交换技术。本节将集中讨论分组交换的工作原理。

5.2.1 电路交换技术不适合计算机数据通信在电话出现后不久，人们便认识到，在所有用户之间架设直达的线路对通信线路的资源是极大的浪费。必须依靠交换机实现用户之间的互连。一百多年来，电话交换机经过多次更新换代，从人工接续、步进制、纵横制发展到现代的数字时分轻序控制交换机，其本质始终未变，都是采用电路交换。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信道的带宽资源。电路交换是在通话之前，根据用户的呼叫请求，由网络预先给用户分配传输带宽(这里指的是广义的带宽，即将时分制的时了宽度也折合为带宽)。用户若呼叫成功，则从主叫端到被叫端建立一条物理通路。此后双方才能互相通话。通话完毕挂机后即自动释放这条物理通路。电路交换的关键点就是：在通话的全部时间内用户始终占用端到端的固定传输带宽。电路交换的示意图如图5-7所示。为简单起见，图中对市话和长途交换机未加区分。应当注意的是，用户线归电话用户专用，而对交换机之间拥有大量话路的中继线来说，通话的用户只占用了其中的一个话路。

利用电路交换可以实现计算机之间的数据通信，其典型例子是利用公共电信网进行数据通信。在这种情况下，电话终端用数据终端或计算机代替，不过在数据终端或计算机中要设置一个网络接口设备，这个设备叫做话路调制解调器(Modem)。电路交换的主要优点是在通路建立以后端到端的传送时延基本上等于路径的电波传播时延，因而适合于承载对时延有严格要求的数据业务。

但是，计算机数据通常是随机而突发出现的，因此电路交换建立的物理通路真正用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%。在绝大部分时间里，通信线路实际上是空闲的(但对电信局来说，通信线路已被用户占用因而要收费)。例如，当用户阅读终端屏幕上的信息或用键盘输入和编辑一份文件时，或计算机正在进行处理而结果尚未得出时，宝贵的通信线路资源实际上并未被利用而是被白白地浪费了。

另外，由于计算机和各种终端的传送速率很不一样，在采用电路交换时，不同类型、不同规格、不同速率的终端很难互相进行通信。因此应采用一些措施，例如，可使终端与计算机不直接连通，而是让数据经过一些缓冲器暂存一下，经适当变换后再进行发送或接收。这就要求改变传统的交换方式，采用新式的交换技术。

电路交换的另一个缺点是不够灵活，所分配的带宽是固定的或量化的。例如，电信网以641cbit/s的PCM话路为带宽分配的基本单位，如果终端的数据速率为32kbit/8,则需要分配1个话路，即提供64kbit/s的带宽，于是32kbk/s的带宽就被浪费了。另外，只要在通话双方建立的通路中的任何一点出了故障就必须重新拨号建立新的连接。

由此可见，必须寻找出新的适合于计算机通信的交换技术。

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