1. 分组交换原理
分组交换采用“存储-转发”的方式，把报文截成若干个比较短的、规格化了的“分组"（或称包）进行交换和传输。由于分组长度较短，具有统一的格式，便于在交换机中存储和处理，“分组”进入交换机后只在主存储器中停留很短时间，进行排队和处理，一旦确定了新的路由，就很快传输到下一个交换机或用户终端。分组是由分组头和其后的用户数据部分组成的。分组头包含接收地址和控制信息。分组交换的工作原理如图6.1所示。假设分组交换网有3个交换节点，图6.1中为分组交换机1,2,3,还有A,B,C,D4个数据用户终端，其中，B和C为分组型终端，A和D为—般终端。分组型终端以分组的形式发送和接收信息，一般终端发送和接收的是报文，可由分组拆装设备PAD完成拆包或组装的功能。图6.1中非分组型终端A发出带有接收端C地址的报文，分组交换机1将此报文拆成两个分组，存入存储器并进行路由选择，决定将分组匝直接传给分组交换机2,将分组团先传给分组交换机3,再由交换机3传给分组交换机2。最后由分组交换机2将两个分组排序后送给接收终端C。分组型终端B发送的3个数据分组，在交换机3中不必经过PAD。到达交换机2.再由PAD将3个分组组装成报文送给一般终端C。
1. 分组的复用和传输方式
（1） 分组的复用
正如4.2.1节和4.2.2节所介绍的，在分组交换技术中使用的是统计时分复用信号，其子信道被称为逻辑信道.逻辑信道号作为传输线路的一种资源。逻辑信道为用户提供了独立的数据流通路，对同一个用户，每次通信可分配不同的逻辑信道号。这样，分组交换技术可以提高线路传输的利用率，适合于突发性或断续性的数据传输。
（2） 分组的传输方式
① 数据报方式
数据报方式即4.2.4节中的无连接方式。数据报中每一个分组都带有完整的目的站地址，独立地进行路由选择，同一终端送出的不同分组可以沿着不同的路径到达终点。在网络终点，分组的顺序可能不同于发端，需要重新排序。它的差错控制和流量控制由主机完成。
数据报有以下特点：
•传送协议简单；
•传送不需建立连接；
•分组到达终点的顺序可能不同于发端，需重新排序；
•各分组的传输时延差别可能较大。
② 虚电路方式
虚电路方式即4.2.4节中的逻辑连接方式，是两个用户终端设备在开始互相传输数据之前必须通过网络建立一条逻辑上的连接（称为虚电路），一旦这种连接建立以后，用户发送的数据（以分组为单位）将通过该路径按顺序通过网络传送到终点。当通信完成之后，用户发出拆链请求，网络拆除连接。
虚电路的特点如下：
•一次通信具有呼叫建立、数据传输和呼叫清除3个阶段，对于数据量较大的通信，传输效率高；
•收发之间的路由在数据传送之前已被决定，不必为每个分组选择路由，分组只根据虚电路号就可在网中传输；
•分组按次序到达接收端,终点不需对分组重新排序;
•差错控制与流量控制由网络负责。
分组夹换故术及X.25分组交换网
1. 分组交换网络的构成
分组交换技术最适合传输的是数据，任何一个数据通信系统都是由终端、数据电路和计算机系统3种类型的设备组成的。图6.2表示数据通信系统的基本构成。由图6.1可看出，远端的数据终端设备（DTE）通过数据电路与计算机系统相连，数据电路由传输信道和数据电路终接设备（DCE）组成。如果传输信道是模拟信道，DCE的作用就是把DTE送来的数据信号变换成模拟信号再送往信道；或者反过来，把信道送来的模拟信号变换成数据信号再送到DTE。如果信道是数字的，DCE的作用就是实现信号码型与电平的转换，信道特性的均衡，收发时钟的形成、供给以及线路接续控制等。
传输信道从不同角度有不同的分类方法，如有模拟信道和数字信道之分，专用线路和交换网线路之分，有线信道和无线信道之分，频分、时分、码分信道之分等。由图6.2还可看出，数据电路加上传输控制规程就是数据链路，因此数据链路比数据电路的传输质量好得多。分组交换网是一个由分布在各地的数据终端设备、数据交换设备和数据传输链路所构成的网络，在网络协议（软件包括OSI下3层协议）的支持下，实现数据终端间的数据传输和交换。分组交换网示意图如图6.3所示。其硬件构成包括数据终端设备、分组交换设备及数据传输链路。值得注意的是，X.25分组交换网是产生于20世纪70年代的第一个商用的分组交换网.本节所讲述的分组交换的概念及技术等，都是基于X.25分组交换网的。
1. 路由选择
（1）交换节点在路由选择中的工作原理
分组进入交换节点，节点中央处理单元（CPU）对分组进行测试，包括对分组网络层目的地址的检验，在这个基础上，分组被安排在正确的出线，并进入相应的队列等待发送。由节点选择正确的出线的过程被称作路由选择功能。图6.4表示分组交换节点在路由选择中的工作原理。
分组通过交换节点的延迟有3个主要因素：在CPU及出链路队列中的排队时间、CPU处理时间和分组传输时间。
完成路由选择功能通常采用下面两种途径。
① 表控路由选择
表控路由选择是最常用的方法，此方法要求每个节点存储并保持一张路由选择表，其中包括分组标识（ID）与出链路间的对应关系。分组的ID可以是分组的目的地址，也可以是分组的源站与目的站的组合地址或分组所属的虚电路标识。确定正确的出链路包括检验分组报文头、提取分组标识，然后查路由选择表，最后确定出链路。
② 无表路由选择
无表路由选择适用于网络无法保持路由选择表的情况。例如，当使用高速链路时,CPU处理过程要求每个分组报文很小，因此无法查找并保持长路由选择表。采用无表路由选择时，每个分组报文的路由不需要查表确定，如随机路由选择、源站路由选择和计算式路由选择等。
(2) 确定最佳路径
一般来说，人们都希望沿可用的最佳路径传送分组。设计和执行路由选择程序的重要依据是路径选择准则。传送分组报文至目的站可以按时间最短的原则或费用最小的原则等来选择路径。
前面已讲过分组在网络传输中延迟有3个因素，但分组延迟的可预测因素只有传输时间，因为排队及处理时间主要取决于网络的业务状况并随时间而变化，只能大致估计。
确定费用有不同的方法，网络设计不一样，对通信费用的确定也不一样。相邻节点之间的一段链路费用可以是最短路径、数据速率的费用以及平均传输延迟的费用等。
如果网络采用虚电路路由，那么在虚电路建立的同时选定一条路径，此路径适用于整个连接过程。尽管所选的路径可以提供最小延迟，但无法保证通过此路径的所有分组都能获得最小延迟。如果采用数据报路由，一个路由选择决定只适用于一个分组，这样每个分组实际经历的延迟就比较接近理想的最小延迟。
(3) 路由选择程序的分类
路由算法的分类标准很多。按照能否根据网络状况的变化而动态调整可以分为静态(非自适应)和动态(自适应)两大类；按照工作的模式可以分为集中式和分布式两大类。
① 静态和动态
如前所述，典型的最短路径算法是：对每条链路赋予费用值，并在路由表中产生最短路径，如果频繁地执行最短路径运算，而且运算是根据对网络条件的实时测量，那么这种路由选择过程就称为动态的或自适应的。否则，称为静态的。需要强调的是，即使采用静态程序，路由选择表也是变化的，只不过变化的频率较低，而且参数通常是根据对网络条件的长期测量，取平均值。
② 集中与分布在集中式路由选择程序中，路由控制中心负责计算网络的最短路径。
如果程序是动态的，每个节点必须按周期向控制中心报告其链路状态，控制中心也需周期性地向各节点提供路由选择表。集中式路由选择的控制中心是系统的脆弱点，为保证路由控制中心的可靠性，其控制功能需备份。在分布式路由选择程序中，所有网络节点都进行最短路由计算。例如，当某一节点处理来自其周围链路的信息时，分布式程序需提供每个节点的可用信息，以便执行分布式计算。
