一种专用计算机 实现分组交换(packet switching)的关键构件，任务 是转发收到的分组，是网络核心部分最重要的功能
数据交换方式

电路交换：经历三个阶段（建立连接— 进行通信—释放连接） 分组交换：以分组为单位，采用“存 储—转发”方式传输数据 报文交换：以报文为单位传输


1. 电路交换

因特网的核心部分由许多网络和把它们互连起 来的路由器组成，主机处在因特网的边缘。

路由器之间一般都用高速链路相连接，在网络 边缘的主机接入到核心部分通常以相对较低速 率的链路相连接。
网络边缘部分
H2
路由器 网络 主机
H4 H6
H1
H5 H3
主机的用途是进行信息处理，并 且和其他主机通过网络交换信息

2. 不同使用者的网络

公用网 (public network)

也称为公众网，是指电信公司出资建造的大 型网络。

三大网络服务提供商（ISP）：中国移动、中 国联通、中国电信

专用网 (private network)

某个部门为本单位的特殊业务工作的需要建造 的网络，不向本单位以外的人提供服务。 银行网络、铁路票务管理网、校园网
复习

计算机网络的定义（组成、功能）

组成：计算机、网络（介质+设备）
功能：资源共享、数据通信

因特网的发展：三个阶段 因特网的组成：两部分

边缘(计算机)：C/S、P2P
核心（网络）
1.3.2 因特网的核心部分

作用：向网络边缘中的大量主机提供连通性， 使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主 机通信。 在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)
1.5 计算机网络的分类

不同作用范围的网络 从网络的使用者进行分类

把用户接入到因特网的网络
1. 不同作用范围的网络

广域网 WAN (Wide Area Network)

也称为远程网，作用范围通常是几十到几千公里。

连接广域网中间结点的链路一般是高速链路，采 用光纤传输介质进行连接。
作用范围是一个城市，距离约为5-50km

城域网 MAN (Metropolitan Area Network)


局域网 LAN (Local Area Network)

一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路连 接，使用双绞线作为传输介质。 作用范围比较小。 也称为无线个人区域网（WPAN），作用范围大 约10m左右。


个人区域网 PAN (Personal Area Network)

电路交换和分组交换的比较
电路交换
连接建立
分组交换
数据传送
报文
连接释放
t
A
数据传送 的特点
B
C
D
A
B
C
D
比特流直达终点
分组 分组 分组
存储 存储 转发 转发

电路交换适用场合：

连续传送大量的数据，且传送时间远大于连 接建立时间，比如电话网络。

分组交换适用场合：

传送突发数据，比如互联网。
小结：因特网的组成
电路交换的特点

电路交换是面向连接的 三个阶段：

建立连接（占用通信资源）→通信（一直占用通 信资源）→释放连接（归还通信资源）

特点：

在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用 端到端的通信资源。 传送计算机数据效率低

电路交换举例
电信网 A 交换机 C 交换机 D 中继线 交换机 E 交换机 B

每一个数据段前面添加上首部构成分组。
报文
数
分组 1 首部
据
数
据
数
据
分组 2 首部 分组 3 首部
分组交换的传输单元


分组交换网以“分组”作为数据传输单 元。 依次把各分组发送到接收端（假定接收 端在左边）。 分组 1
首部 数 据 分组 2 首部 数 据 分组 3 首部 数 据
分组首部的重要性
收到的数据
最后还原成原来的报文

最后，在接收端把收到的数10101010110101011100010011010010 数 据 数 据 数 据

这里我们假定分组在传输过程中没有出 现差错，在转发时也没有被丢弃。
分组交换网的示意图
H2 路由器 B 主机 H1 E H6 H4

近年来，无线接入方式，特别是手机访问互联网的 数量在迅速上升，使用固定电话拨号上网人数，自 从在2004年达到峰值后，逐年继续减少。

中国互联网供应商主要由中国电信、中国联通、中国 移动三大企业支配要接入互联网，要租用三大企业的 线路。

中国电信：有线网络（拨号上网、FTTx）、CDMA无线网 中国联通：有线网络（拨号上网、FTTx）、WCDMA无线网 中国移动：有线网络（拨号上网、FTTx）、GPRS和TDSCDMA无线网
(a)

用户线
A
F

用户线
B
(b)

在通话过程中，双方的话音信号沿着所占用的 通话电路双向传输。

2. 分组交换

在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固
定长度的数据段。
报文
1101000110101010110101011100010011010010
假定这个报文较长 不便于传输
添加首部构成分组

两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接 起来。



更多的电话机互相连通： N 部电话机两两相 连，需 N(N – 1)/2 对电线。
使用交换机

当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网 的交换任务。



交换机



“交换”：把一条电话线转接到另一条电话线，使它 们连通起来。

每一个分组的首部都含有地址等控制信息。

分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的 首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点 交换机。
用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最 终目的地。

收到分组后剥去首部

接收端收到分组后剥去首部还原成报文。
分组 1
首部
数
据
分组 2 首部 数 据 分组 3 首部 数 据
网络核心部分 路由器 H2 B D E
H4 H6
主机 H1
A
发送的 分组
C
H3
H5
路由器的用途是转发分 组，进行分组交换
1.4 计算机网络在我国的发展

从1987年至1990年代，中国互联网主要依靠拨号 上网。

2000年后，宽带用户接入数量开始快速攀升。

在中国，宽带是互联网的主要接入方式，占总体网民比 例的90.6%；
D
注意分组路径的变化！
A
H5
H2 向 H6 发送分组 H1 向 H5 发送分组
C
H3
互联网
注意分组的存储转发过程
在路由器 在路由器 最后到达目的主机 在路由器 AC 暂存 E 暂存 暂存 H5 D 查找转发表 查找转发表 查找转发表 路由器 找到转发的端口 找到转发的端口 找到转发的端口 B
主机 H1 A H5 E H2 H4
H1 向 H5 发送分组
H6
C H3
互联网

分组交换的优点

高效：动态分配传输带宽，对通信链路逐段占用 灵活：以分组为传送单位和查找路由 迅速：不必先建立连接就能向其他主机发送分组 可靠：保证可靠性的网络协议、分布式的路由选择 协议使网络有很好的生存性

分组交换带来的问题

分组在各结点存储转发时需要排队，会造成时延。 分组必须携带的首部造成了一定的开销


VPN（虚拟专用网）：在公用网络上建立 专用网络的技术。

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3. 把用户接入到因特网的网络

接入网 AN (Access Network)，又称 为本地接入网或居民接入网。

由 ISP 提供的接入网起到用户与因特网连 接的“桥梁”作用。 接入网本身既不属于因特网的核心部分， 也不属于因特网的边缘部分。