第五章分组交换与分组交换网 分组交换技术是适应计算机通信的需求而发展起来的一种先进 的通信技术，是重要的数据通信手段之一，具有信息传输质量 高、网络可靠性高、线路利用率高、经济性能好、利于不同类 型终端间的相互通信等优点，可以提供高质量的灵活的数据通 信业务。本章首先介绍了分组交换技术的产生和发展，然后重 点阐述了分组交换的基本原理，详细介绍了分组交换技术的核 心—X.25协议，以及分组交换机的基本结构和性能指标，并 在此基础上介绍了分组交换网络的构成、我国公用分组交换网 (CHINAPAC)的网络结构和工作原理。本章最后介绍了可提 供中高速数据通信，具有高吞吐量、低时延、适合突发性数据 业务，主要应用于局域网互联的帧中继技术
第五章 分组交换与分组交换网 ◼ 分组交换技术是适应计算机通信的需求而发展起来的一种先进 的通信技术，是重要的数据通信手段之一，具有信息传输质量 高、网络可靠性高、线路利用率高、经济性能好、利于不同类 型终端间的相互通信等优点，可以提供高质量的灵活的数据通 信业务。本章首先介绍了分组交换技术的产生和发展，然后重 点阐述了分组交换的基本原理，详细介绍了分组交换技术的核 心——X.25协议，以及分组交换机的基本结构和性能指标，并 在此基础上介绍了分组交换网络的构成、我国公用分组交换网 （CHINAPAC）的网络结构和工作原理。本章最后介绍了可提 供中高速数据通信，具有高吞吐量、低时延、适合突发性数据 业务，主要应用于局域网互联的帧中继技术
5.1分组交换技术与分组交换网 分组交换技术的产生与发展 ■分组交换技术具有信息传输质量高、网络可靠性高、线路利用 率高、经济性能好、利于不同类型终端间的相互通信等优点， 可以提供高质量的灵活的数据通信业务。分组交换技术已经被 广泛的应用于计算机通信网络中。快速分组交换技术(Fast Packet Switching)、帧中继(Frame Relay)、异步传输模 式(ATM)等通信技术都是在分组交换技术的基础上产生与发 展起来的
5.1 分组交换技术与分组交换网 分组交换技术的产生与发展 ◼ 分组交换技术具有信息传输质量高、网络可靠性高、线路利用 率高、经济性能好、利于不同类型终端间的相互通信等优点， 可以提供高质量的灵活的数据通信业务。分组交换技术已经被 广泛的应用于计算机通信网络中。快速分组交换技术（Fast Packet Switching）、帧中继（Frame Relay）、异步传输模 式（ATM）等通信技术都是在分组交换技术的基础上产生与发 展起来的
■分组交换网的应用是多种多样的，主要有以下三种 1、利用分组网实现数据业务的处理。如金融系统的通存通兑、 电子汇兑、资金清算、自动取款机业务等；证券公司的行情发 布；公安部门的户籍、身份证管理等，都可以在分组网上开展。 在提高工作效率的同时，还带来了极大的经济效益。 2、利用分组网组建系统内部专网。随着计算机技术的快速发展， 计算机在机关，企事业单位得到了普遍的应用。将各部门的计 算机联成网络，使数据能准确、高速、可靠地在网内传输，并 达到资源共享，已成为各个部门迫切的通信需求。由于分组交 换网组网灵活、可靠性高、易于实施，适合不同机型、不同速 率的客户通信，因此可以利用分组交换网来组建系统内部的各 种专网。 3、通过分组网接入数据通信的增值业务网，如电子信箱业务， 国际计算机互联网业务等
◼ 分组交换网的应用是多种多样的，主要有以下三种 1、利用分组网实现数据业务的处理。如金融系统的通存通兑、 电子汇兑、资金清算、自动取款机业务等；证券公司的行情发 布；公安部门的户籍、身份证管理等，都可以在分组网上开展。 在提高工作效率的同时，还带来了极大的经济效益。 2、利用分组网组建系统内部专网。随着计算机技术的快速发展， 计算机在机关，企事业单位得到了普遍的应用。将各部门的计 算机联成网络，使数据能准确、高速、可靠地在网内传输，并 达到资源共享，已成为各个部门迫切的通信需求。由于分组交 换网组网灵活、可靠性高、易于实施，适合不同机型、不同速 率的客户通信，因此可以利用分组交换网来组建系统内部的各 种专网。 3、通过分组网接入数据通信的增值业务网，如电子信箱业务， 国际计算机互联网业务等
■由于分组交换只能提供中低速的数据传输业务，随着通信技术 的快速发展和用户对高带宽业务需求的增长，分组交换已经受 到了宽带网络技术的巨大冲击。尽管如此，分组交换技术和分 组交换网至今仍在数据通信领域起着重要的作用。有数据表明， 至20世纪末，欧洲超过60%的数据通信网是利用分组交换技术 来组建的。在我国，由于通信基础设施比较薄弱，分组交换业 务在今后较长一段时间内在数据通信领域仍将起着重要的作用。 随着交换设备的更新换代，更快的分组交换处理器的出现，使 得分组交换技术能够在较高速率下发挥其传统优势，带来新的 业务增长点
◼ 由于分组交换只能提供中低速的数据传输业务，随着通信技术 的快速发展和用户对高带宽业务需求的增长，分组交换已经受 到了宽带网络技术的巨大冲击。尽管如此，分组交换技术和分 组交换网至今仍在数据通信领域起着重要的作用。有数据表明， 至20世纪末，欧洲超过60%的数据通信网是利用分组交换技术 来组建的。在我国，由于通信基础设施比较薄弱，分组交换业 务在今后较长一段时间内在数据通信领域仍将起着重要的作用。 随着交换设备的更新换代，更快的分组交换处理器的出现，使 得分组交换技术能够在较高速率下发挥其传统优势，带来新的 业务增长点
5.2分组交换的基本原理 5.2.1分组传送方式 ■在分组交换中，分组传送方式采用的是统计时分复用方式，具有 动态分配带宽和用标记区别数据所属用户的特点，因而分组传送 方式在实现了多用户对线路资源共享的同时，提高了线路资源的 利用率，并可以很好的支持突发性业务。 ■图5.1所示是采用统计时分复用的分组传送方式。多个分组共享 线路资源，每路通信分别用不同的用户标识来区别，如图中1、2、 3,根据分组传送的需要，每路通信的分组或疏或密地出现在线 路上，即占有不同的带宽。 2 用户 用户 图5.1分组传送方式 数据 标识
5.2 分组交换的基本原理 5.2.1 分组传送方式 ◼ 在分组交换中，分组传送方式采用的是统计时分复用方式，具有 动态分配带宽和用标记区别数据所属用户的特点，因而分组传送 方式在实现了多用户对线路资源共享的同时，提高了线路资源的 利用率，并可以很好的支持突发性业务。 ◼ 图5.1所示是采用统计时分复用的分组传送方式。多个分组共享 线路资源，每路通信分别用不同的用户标识来区别，如图中1、2、 3，根据分组传送的需要，每路通信的分组或疏或密地出现在线 路上，即占有不同的带宽。 1 2 1 2 2 3 1 3 用户 标识 用户 图5.1 分组传送方式 数据
5.2.2分组的形成 ·分组(packet)是由用户数据和分组头组成的。分组的用户数 据部分的长度是有限制的。如果来自数据终端的用户数据报文 的长度超过了分组的用户数据部分的最大长度，则需要将该报 文拆分成若千个数据段，并在每个数据段前加上分组头，形成 分组。如图5.2所示。 用户数据 分 用户数据 用户数据 分组 分 头 头 用户数据 头 用户数据 分组 图5.2 分组的形成
5.2.2 分组的形成 ◼ 分组（packet）是由用户数据和分组头组成的。分组的用户数 据部分的长度是有限制的。如果来自数据终端的用户数据报文 的长度超过了分组的用户数据部分的最大长度，则需要将该报 文拆分成若干个数据段，并在每个数据段前加上分组头，形成 分组。如图5.2所示。 用户数据 用户数据 用户数据 用户数据 用户数据 分组 头 分组 头 分组 头 分组 头 分组 图5.2 分组的形成
分组头中主要包含逻辑信道号、分组的序号及其它的控制信息。 前面我们已经介绍过分组传送方式采用的是统计复用方式，因 而在同一个物理信道上可以同时传送属于多个不同通信的分组， 在这里这些用户终端好像是分别占用了不同的子信道进行数据 的传送，即同一个通信的分组构成了一个子信道，当然这些子 信道是逻辑的，因而我们称之为逻辑子信道。我们使用逻辑信 道号(LCN--Logic Channel Number))来标识每一个逻辑 子信道，进而区别出分组是属于哪个通信的。分组的序号主要 是用来标识该分组在原来的数据报文中的位置，以便于接收端 能够将接收到的分组还原为原来完整的报文
◼ 分组头中主要包含逻辑信道号、分组的序号及其它的控制信息。 前面我们已经介绍过分组传送方式采用的是统计复用方式，因 而在同一个物理信道上可以同时传送属于多个不同通信的分组， 在这里这些用户终端好像是分别占用了不同的子信道进行数据 的传送，即同一个通信的分组构成了一个子信道，当然这些子 信道是逻辑的，因而我们称之为逻辑子信道。我们使用逻辑信 道号（LCN—Logic Channel Number））来标识每一个逻辑 子信道，进而区别出分组是属于哪个通信的。分组的序号主要 是用来标识该分组在原来的数据报文中的位置，以便于接收端 能够将接收到的分组还原为原来完整的报文
分组有两大类：数据分组和控制分组。 ●数据分组是用来承载用户数据的分组 。控制分组是保证和控制数据分组在网络中正确传输和交换的分 组。 ■因此，为了区分不同类型的分组，分组头中还应包含分组的类 型
分组有两大类：数据分组和控制分组。 ●数据分组是用来承载用户数据的分组 ●控制分组是保证和控制数据分组在网络中正确传输和交换的分 组。 ◼ 因此，为了区分不同类型的分组，分组头中还应包含分组的类 型
5.2.3分组交换方式 1、虚电路方式 ·虚电路方式是指通信终端在开始通信，即相互发送和接收数据 之前，必须通过网络在通信的源和目的终端之间建立连接；然 后才能够进入信息传输阶段，发送和接收分组，且该通信的所 有分组沿着已建立好的连接按序被传送到目的终端；当通信结 束时，需要拆除该连接。在这里，虚电路方式所建立的连接是 逻辑连接，而不是物理连接（物理通路）。同一条物理通路上 可能同时被多个虚电路所使用
5.2.3 分组交换方式 1、虚电路方式 ◼ 虚电路方式是指通信终端在开始通信，即相互发送和接收数据 之前，必须通过网络在通信的源和目的终端之间建立连接；然 后才能够进入信息传输阶段，发送和接收分组，且该通信的所 有分组沿着已建立好的连接按序被传送到目的终端；当通信结 束时，需要拆除该连接。在这里，虚电路方式所建立的连接是 逻辑连接，而不是物理连接（物理通路）。同一条物理通路上 可能同时被多个虚电路所使用
·分组交换网提供的虚电路交换方式又分为两种，一种是交换虚 电路，又称为虚呼叫另一种是永久虚电路。 ●交换虚电路方式是指虚电路只在通信过程中存在，在数据传送之 前要建立逻辑的连接，也叫虚连接或虚电路，在数据传送结束 后需要拆除虚连接。 ●永久虚电路方式是指在两个用户之间存在一条永久的虚连接（按 用户预约，由网络运营管理者事先建好)，不论用户之间是否 在通信，这条虚连接都是存在的。用户之间若要通信则直接进 入数据传输阶段，如同专线一样，而不用经历虚电路的建立和 拆除阶段。在实际应用中，虚电路一般是指交换虚电路方式
◼ 分组交换网提供的虚电路交换方式又分为两种，一种是交换虚 电路，又称为虚呼叫另一种是永久虚电路。 ●交换虚电路方式是指虚电路只在通信过程中存在，在数据传送之 前要建立逻辑的连接，也叫虚连接或虚电路，在数据传送结束 后需要拆除虚连接。 ●永久虚电路方式是指在两个用户之间存在一条永久的虚连接（按 用户预约，由网络运营管理者事先建好），不论用户之间是否 在通信，这条虚连接都是存在的。用户之间若要通信则直接进 入数据传输阶段，如同专线一样，而不用经历虚电路的建立和 拆除阶段。在实际应用中，虚电路一般是指交换虚电路方式