分组交换（存储-转发）

分组交换：

通信中，通信双方以分组为单位，使用存储-转发机制实现数据交互的通信方式，被称为分组交换

分组交换也称为包交换，它将用户通信的数据划分成多个更小的等长数据段，在每个数据段的前面加上必要的控制信息作为数据段的首部，每个带有首部的数据段就构成了一个分组。首部指明了该分组发送的地址，当交换机收到分组之后，将根据首部中的地址信息将分组转发到目的地，这个过程就是分组交换。能够进行分组交换的通信网被称为分组交换网。

分组交换的本质就是存储转发，它将所接受的分组暂时存储下来，在目的方向路由上排队，当它可以发送信息时，再将信息发送到相应的路由上，完成转发。其存储转发的过程就是分组交换的过程。

分组交换的思想来源于报文交换，报文交换也称为存储转发交换，它们交换过程的本质都是存储转发，所不同的是分组交换的最小信息单位是分组，而报文交换则是一个个报文。由于以较小的分组为单位进行传输和交换，所以分组交换比报文交换快。报文交换主要应用于公用电报网中。

分组交换的实质就是将要传输的数据按一定长度分成很多组，为了准确的传送到对方，每个组都打上标识，许多不同的数据分组在物理线路上以动态共享和复用方式进行传输，为了能够充分利用资源，当数据分组传送到交换机时，会暂存在交换机的存储器中，然后根据当前线路的忙闲程度，交换机会动态分配合适的物理线路，继续数据分组的传输，直到传送到目的地。到达目地之后的数据分组再重新组合起来，形成一条完整的数据。

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，其长度为3–10B，用户数据部分长度是固定的，平均为128B，最长不超过256B。
这里有一个问题需要说明：同一分组网内分组长度是固定的，而不同分组网分组长度可以不同。
分组交换：路由选择确定了输出端口和下一个节点后，必须使用交换技术将分组从输入端口传送到输出端口，实现输送比特通过网络节点。

分组交换的特点：

（1）信息传送的最小单位是分组
分组由组头和用户信息组成，分组头含有选路和控制信息。

（2）面向连接（逻辑连接）和无连接两种工作方式
虚电路采用面向连接的工作方式，数据报是无连接工作方式

（3）统计时分复用（动态分配带宽）
统计时分复用的基本原理是把时间划分为不等长的时间片，长短不同的时间片就是传送不同长度分组所需的时间，对每路通信没有固定分配时间片，而是按需使用。这就意味着使用这条复用线传送分组时间的长短，由此可见统计时分复用是动态分配带宽的。

（4）信息传送为有差错控制
分组交换是专门为数据通信网设计的交换方式，数据业务的特点是可靠性要求高，对实时性要求没有电话通信高，因而在分组交换中为保证数据信息的可靠性，设有CRC校验、重发等差错控制机制，以满足数据业务特性的需求。

（5）信息传送不具有透明性
分组交换对所传送的数据信息要进行处理，如拆分、重组信息等。

（6）基于呼叫延迟制的流量控制
在分组交换中，当数据流量较大时，分组排队等待处理，而不像电路交换那样立即呼损掉，因此其流量控制基于呼叫延迟。

分组交换与电路交换的对比：

分组交换端到端的时延是变动和不可预测的，所以不适合实时服务，但是它却提供了更好的带宽共享，而且比电路交换更加简单，实现成本更低。

分组交换可以在同一条链路上以动态共享和复用方式进行传输，通信资源利用率高，从而使得信道的容量和吞吐量有了很大的提升

分组交换网络中的时延概述：

分组从源主机出发，经过一系列的路由器传输，到达目的地，分组在每个节点都受到了几种不同类型的时延，这些时延最为重要的是节点处理时延，排队时延，传输时延和传播时延，这些时延总体累加起来就是节点总时延。分组在传输链路节点，仅在该链路没有其他分组在传输并且没有其他分组排在该队列前面时，才能在这条链路上传输该分组

处理时延：检查分组首部和决定该分组导向何处的时间，也包括检查比特级出差错所需要的时间
排队时延：分组在链路上等待传输时，它经受排队时延。
传输时延：又称为存储转发时延，实际的传输时延通常在毫秒到微秒级
传播时延：即从一个路由器到另一个路由器所需要的时间，传播速度等于或者光速。