计算机网络概念基础——分组交换

目录

分组和分组交换

分组交换的主要特点

分组排序和分组丢失

网络拥塞

分组交换的主要特点

延时与网络利用率的关系

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分组和分组交换

报文：0101 0011 0010 0111 1111

在发送方，先把较长的报文划分成较短的，固定长度的数据段。

在将控制信息作为首部加在数据前一起发出去（发给分组交换机）。

要点：

1、每一个分组的首部都含有地址等控制信息。

2、交换机根据收到（存储）的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个交换机。

3、用这样的存储转发方式，经过多个交换机将分组转发到最终目的地。

分组交换的主要特点

1、以分组为传送单位，每个分组携带地址信息并独立路由。

2、通信双方不独占链路，分组在传输过程中对通讯链路是逐段动态占用的。

（适合具有突发性特点的计算机通信）

3、由于链路通信过程中是共享的，当网络通信量很大时会导致网络拥塞。

分组排序和分组丢失

1、当分组到达时，如果输出链路上有分组正在发送，则分组需要在队列中等待（分组排
队），直到链路空闲。
2、当分组到达时队列已满，则交换机会丢弃分组 (分组丢失)。

网络拥塞

1、如果长时间有大量分组到达，超出了输出链路的传输能力，就会导致缓存溢出，分组丢
失。
2、这时，我们说网络发生了拥塞。

分组交换的主要特点

1、速率

l 速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指
标。速率的单位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等。
l 比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。Bit
来源于 binary digit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数
字中的一个 1 或 0。

2、带宽

l “带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫兹（或千赫、
兆赫、吉赫等）。
l 但在计算机网络中，“带宽”指的是数字信道的“最高数据率” ，单位是“比
特每秒”，或 b/s (bit/s)。
l 一条通信链路的“频带宽度”越宽，其传输数据的“最高数据率”也越高。

3、吞吐量

l 吞吐量/吞吐率(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或
信道、接口）的数据量。
l 吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实
际上到底有多少数据量能够通过网络。
l 受网络的带宽或网络的额定速率的限制。

4、时延

发送时延：主机或路由器将整个分数的所有比特发送到通信线路上所需要的时间。

通常是以信道最高数据率发送数据，因此发送速率可替换为信道带宽。

发送时延=分组长度（比特）/发送速率（比特/秒）

传播时延：电磁波在信道中传播一定距离而花费的时间。

传播时延=信道长度（米）/信号在信道上的传播速率（米/秒）

处理时延：交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费
的时间。

排队时延：分组从一个结点转发到另一个结点所经历的总时延就是以上四种时延之和

总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

5、丢包率

丢包率即分组丢失率，是指在一定的时间范围内，分组在传输过程中丢失的分组数量与分组数量的比例。

在现代计算机网络中网络拥塞是丢包的主要原因，因此丢包率往往反映了网络的拥挤情况。

在网络拥塞时，大多数网络软件会自动重传丢失的分组并自动调整发送速率进行网络拥塞控制，丢包率较高是，用户所感觉的网络延时变大，“网络变慢”，而不是信息的丢失。

6、利用率

l 信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。
完全空闲的信道的利用率是零。

l 网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。

延时与网络利用率的关系

l 根据排队论的理论，当某信道的利用率增大
时，该信道引起的时延也就迅速增加。