分组交换技术在中国与世界研究的第5卷中探讨

6．1．4　分组交换技术

分组交换方式对信息的传输采用的是存储转发及动态复用技术，其基本思想就是实现通信资源共享。经济有效地使用通信线路资源的方法，就是将多个低速数据终端共同使用一条高速的线路，这种方法称为多路复用。多路复用技术分为时分多路复用（TDM）和频分多路复用（FDM）。时分多路复用又分同步时分复用和统计时分复用（异步时分复用），从资源分配的角度来看，这两种方式也称为资源预分配（或固定分配）和资源动态分配。

1．分组交换采用的统计时分复用技术

（1）时分复用（预分配资源）技术

时分复用是把线路传输时间轮流分配给每个用户，每个用户只在分配的时间里向线路发送信息和接收信息，当在分配的时间内用户没有信息要传输时，这段时间不能由其他用户使用，而保持空闲状态，所以线路的利用率较低。

（2）统计时分复用（动态分配资源）技术

为了克服预分配资源方式线路利用率较低的缺点，在分组交换系统中采用统计时分复用技术进行信息的交换和传送。它在给用户分配线路资源时，不像同步时分复用那样固定分配带宽，而是按需动态分配带宽，即只在用户有数据传送时才给它分配资源，因此线路利用率较高。当用户没有数据信息发送时，不给其分配线路资源，线路的传输能力可用于其他用户传输数据。这种根据用户实际需要动态分配线路资源的方法也称为统计时分复用（STDM）。图6．3所示为三个用户终端采用统计时分复用共享线路资源方式示意图。

图6．3　三个用户终端采用统计时分复用共享线路资源方式示意图

来自终端的各个分组按照到达的先后顺序在复用器内排队缓存，复用器按照先进先出的原则，从队列中逐个取出分组发送到线路上。当复用器的存储器空闲时，线路也暂时空闲；当缓存队列中有了新的分组时，复用器继续进行发送。开始时终端A有A₁分组要传送，终端B没有分组要传送，终端C有C₁分组要传送，它们按照分组到达的顺序进行排队：A₁、C₁，因此在线路上的分组传送顺序为：A ₁、C₁，然后各终端均暂无数据传送，则线路为空闲状态。随后，终端A有A₂分组要传送，终端B有B₁分组要传送，终端C有C₂分组要传送，则线路上又顺序传送A ₂、B₁和C₂分组……依此类推。这样，在高速传输线上，形成了各用户分组的相互交织传输。这些用户分组数据的区分，不是像同步时分复用（预分配线路资源）那样每个用户的数据都在特定的子信道中传输，接收端很容易把它们区分开来，而统计时分复用是通过各个用户数据分组的“标记”（分组头）来区分的。

统计时分复用的优点是可以获得较高的信道利用率。由于每个终端的数据使用自己独有的“标记”，因此，可以把传送的信道按需动态地分配给各个用户，从而提高了传送信道的利用率。这样每个用户的数据传输速率可以高于平均速率，最高可以达到线路总的传输能力。例如，线路总的传输速率为9．6 kbit/s，3个用户的平均速率为3．2 kbit/s，当采用同步时分复用方式时，每个用户的最高传输速率是3．2 kbit/s；而在统计时分复用方式下，每个用户的最高速率可以达到9．6 kbit/s。

统计时分复用的缺点是由于需要缓存，可能产生附加的随机时延和数据丢失的可能。这是由于用户发送数据的时间是随机的，若多个用户同时发送数据，则需要进行竞争排队，引起排队时延；若排队的数据很多，在某一时刻超过了缓存器的存储容量，将会引起缓冲器溢出，导致数据的丢失。

2．逻辑信道

在统计时分复用方式下，对各个用户的数据信息分配一个时间片，每一个时间片，就是一个逻辑信道，使用标记进行区分。这样，在一条共享的高速复用物理线路上，就形成了逻辑上分离的多条信道，如图6．4所示。虽然没有为各个终端分配物理上的子信道，但是通过对数据组（时间片组）和每一个时间片的编号标记，仍然可以把各个终端的数据在线路上严格区分开来，就好像线路也分成了许多子信道一样，每个子信道用相应的标记来表示，把这种子信道称为逻辑信道（Logical Channel Number，LCN）或逻辑链路。逻辑信道号由逻辑信道群号及群内逻辑信道号组成，二者统称为逻辑信道号LCN。逻辑信道号作为线路的一种资源可以在终端要求通信时由STDM来分配，STDM可以为每个通路分配一个逻辑信道号，并在STDM中建立终端号和逻辑信道号对照表，网络通过逻辑信道号可以识别出是哪个终端发来的数据。

图6．4　逻辑信道示意图

逻辑信道的特点：

（1）由于分组交换采用统计复用方式，因此终端每次呼叫时，需要根据当时的资源情况分配LCN。对同一个终端，每次呼叫可以分配不同的逻辑信道号，这样同一个终端可以同时通过网络建立多个数据通路，它们之间通过LCN进行区分。虽然同一个终端每次呼叫可以分配不同的逻辑信道号，但在同一个呼叫连接中，来自某个终端的数据具有相同的逻辑信道号。

（2）逻辑信道号是在用户至交换机的用户线或交换机之间的中继线上分配的，用于代表子信道的一种编号资源，每条线路上逻辑信道号的分配是独立的。也就是说，逻辑信道号并不在全网有效，而是在每段链路上局部有效，或者说，它只具有局部意义。网内各节点交换机只负责出、入线上逻辑信道号的转换。

（3）逻辑信道是客观存在的，逻辑信道定义了以下状态：

·“准备好”状态：在逻辑信道上没有呼叫存在，逻辑信道号未分配。·“呼叫建立”状态：正处在呼叫建立过程中，逻辑信道号已分配。·“数据传输”状态，可以通过逻辑信道发送或接收数据。

·“呼叫释放”：呼叫正处在断开的过程中。所有网路资源被释放，逻辑信道返回到“准

备好”状态。

逻辑信道总是处于“就绪”、“呼叫建立”、“数据传输”和“呼叫清除”四种状态中的某一种状态。

3．虚电路与数据报方式

根据交换机对分组不同的处理方式，分组交换可以分成两种工作方式：一种是虚电路（VC）工作方式，即面向连接的方式；另一种是数据报（DG）方式，即无连接（CL）的工作方式。

（1）虚电路方式①虚电路的建立

虚电路（面向连接）方式就是在用户数据传送前，必须通过网络先向交换节点发送呼叫请求分组，经过交换节点将物理链路连接起来，建立端到端的虚电路，然后才能进入信息传输阶段，如图6．5所示。一旦虚电路建立，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送，数据分组传送结束后，通过呼叫清除分组来拆除虚电路。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。

图6．5　虚电路工作方式

②虚电路的分类

虚电路分为两种：交换虚电路（Switched Virtual Circuit，SVC）和永久虚电路（Perma－nent Virtual Circuit，PVC）。交换虚电路是指在每次呼叫时用户通过发送呼叫请求分组临时建立的虚连接或虚电路，当通信结束后，通过呼叫清除分组，将虚电路拆除，如QQ语音聊天，MSN语音通信等。永久虚电路是根据与用户的约定，由网络运营者为其建立固定的虚电路，不论用户之间是否在通信，这条虚连接都是存在的，每次通信时用户无须呼叫就可直接进入数据传送阶段，用户一开机，永久虚电路就自动建立起来，如同专线一样，不用经历虚电路的建立和拆除过程。永久虚电路方式适用于业务量较大的集团用户，如企业及校园局域网等。在实际应用中，虚电路一般是指交换虚电路方式。

③虚电路提供的是面向连接的服务

虚电路用户的信息交换过程类似于电路交换过程，需要经过连接建立、数据传输、连接拆除三个阶段。因此，虚电路提供的是面向连接的服务。

④分组交换中的虚电路和电路交换中建立的实电路的不同之处

·在分组交换中，以统计时分复用方式在一条物理线路上可以同时建立多个虚电路，两个用户终端之间建立的是虚连接。而在电路交换中，是以同步时分方式进行复用的，两个用户终端之间建立的是实连接。

·电路交换中多个用户终端的信息在固定的时隙向所复用的物理线路上发送信息，若属于某终端或通信过程的某个时隙无信息传送，其他终端也不能在这个时隙向线路上发送信息。而虚电路方式则不同，每个终端发送信息没有固定的时间（时隙），它们的分组在节点的相应端口统一进行排队，当某终端暂时无信息发送时，线路的所有带宽资源立即由其他用户分享，线路和交换设备的资源能获得充分的利用。

·电路交换中建立实连接时，不但确定了信息所走的路径，同时还为信息的传送预留了带宽资源。而在建立虚电路时，仅仅是确定了信息端到端的路径，并不一定要求预留带宽资源。将每个连接只在占用它的用户发送数据时才排队竞争带宽资源，称之为虚电路。

虚电路工作方式如图6．5所示。终端A和C通过网络建立了两条虚电路，VC₁经过节点1、2、3到达终端B，即构成虚电路A→1→2→3→B；VC₂经过节点1、2、4、5到达终端D，即构成虚电路C→1→2→4→5→D；所有A→B的分组均沿着VC₁建立的虚电路从A到达B；所有C→D的分组均沿着VC₂建立的虚电路从C到达D，在节点1→2之间的物理线路上，VC₁、VC₂共享传输资源。若VC₁暂时无数据传送时，所有的线路传送能力和交换机的处理能力全部为VC₂服务，此时VC₁并不实际占用带宽和处理机资源。

⑤虚电路方式中数据分组交换过程举例

在虚电路中的数据分组沿着已建立好的连接到达目的地时，中间要经过若干个交换节点，每个交换节点都有一张路由表，该路由表是在连接建立阶段生成的，它包括入端口号、入端逻辑信道号（Logic Channel Number，LCN）、出端口号、出端逻辑信道号LCN。数据分组在每一个节点都是按照此路由表进行信息交换、逐级转发最终到达目的终端的。图6．6是在虚电路方式中数据分组依据路由表经交换节点转发信息的示意图。数据终端A与B之间要进行数据通信，对于交换虚电路，在虚连接建立阶段时生成了交换节点X、Y、Z的路由

表，而对于永久虚电路其路由表电路是在申请该业务时，由网络运营管理者设置生成的。

图6．6　虚电路方式中数据分组交换过程

终端A的数据分组从节点X的4号入端口的17号逻辑信道进入交换节点X，经查寻路由表从2号出端口的35号逻辑信道上输出，分组传送到节点Y的1号入端口，逻辑信道号不变，仍为35；在节点Y查路由表，从4号出端口的20号逻辑信道上输出，分组传送到节点Z的4号入端口，逻辑信道号不变，仍为20；在节点Z查路由表，从2号出端口的55号逻辑信道上输出，终端A的数据分组被传送到通信的目的终端B。

可见，网络中完成数据分组的交换过程，是经过交换节点的路由表建立虚连接，作为信息传送的通路，完成信息传输的。

⑥虚电路工作方式的特征

·虚电路的路由选择仅仅发生在虚电路建立时，此过程称为虚呼叫。在后续的数据传

输过程中，路由不再改变，因此可以减少节点不必要的控制和处理开销。

·虚电路建立以后，每个分组头中不再需要包含详细的目的地址，而只需逻辑信道号

就可以区分各个呼叫的信息，减少了每个分组的额外开销。

·由于属于同一呼叫的所有分组遵循同一路由，这些分组按顺序到达目的地，终端不

需要进行重新排序，因此分组的传输时延较小。

·虚电路是由多段逻辑信道级联而成的，虚电路在它经过的每段物理线路上都有一个逻辑信道号，这些逻辑信道级联构成了端到端的虚电路。因此，逻辑信道是基于段来划分的，而虚电路则是端到端的。

·虚电路适用于一次建立后长时间传送数据的应用，其持续时间应显著大于呼叫建立时间，如文件传送、传真业务等；否则，传输时延大，传输效率较低，虚电路的技术优势无法得到体现。

·虚电路的缺点是当网络中线路或设备发生故障时，可能导致虚电路中断，必须重新

建立连接才能恢复数据传输。

⑦虚电路VC和逻辑信道LC的区别

虚电路VC和逻辑信道LC的区别如表6．2所示。

表6．2　虚电路VC和逻辑信道LC的区别

⑧虚电路与逻辑信道之间的关系

多条逻辑信道通过复用器、分路器及交换节点构成端到端的虚电路，如图6．7所示。图中标号1～N为逻辑信道号。假设DTE A用第2号逻辑信道、DTE B用第N－1号逻辑信道，构成DTE A～DTE B端到端的虚电路，网路通过多条逻辑信道和交换节点把两者连接起来，如图中粗实线和虚线所示。

图6．7　多条逻辑信道通过交换节点组成端到端的虚电路

（2）数据报方式

数据报（无连接）方式类似于报文传输方式，将每个“分组”作为一份报文来对待，每个数据“分组”中都包含终点地址信息。采用无连接工作方式，在呼叫前不需要事先建立连接，分组交换机为每一个数据“分组”边传送边寻找路径，一份报文包含的不同“分组”可能沿着不同的路径到达终点，在网络终点需要重新排序，按原来的顺序组合用户数据信息。数据报方式的分组传输过程见第1章图1．18所示。

数据报方式的特点：

①数据报方式对于短报文通信效率比较高。用户之间的通信不需要连接建立和清除过程，就可以直接传送数据，因此对于短报文通信效率比较高。

②数据报方式分组的传送比虚电路方式可靠。网络节点根据分组头部地址信息自由选路，分组可以避开网络中的拥塞路段或故障点，通过其他路由传送，因此网络的健壮性较好。所谓健壮性是指在部分通信链路和网络节点出现故障导致拓扑结构改变的情况下，路由算法仍能够正常地工作而不至于陷入混乱或给出异常的结果。健壮性很重要，因为一个网络中往往有很多的链路和节点，出现局部故障的概率还是比较高的。

③数据报方式的缺点是分组和节点的处理开销较大。由于分组的到达不按顺序，终点需要重新排队，并且每个分组的分组头要包含详细的目的地址，因此分组和节点的处理开销较大。

（3）虚电路方式与数据报方式的比较

前面对虚电路和数据报这两种交换方式及其特点进行了讨论，下面总结一下它们的区别，如表6．3所示。

表6．3　数据报方式与虚电路方式比较

4．分组的形成及分组的格式

（1）分组的形成

分组是由用户数据和分组头组成的。分组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电文的长度超过了分组用户数据部分的最大长度，分组交换机的分组装拆设备将该电文拆分成若干个数据段，并在每个数据段前加上分组头，形成完整的分组。分组长度可根据通信线路的质量选用32、64、128、256或1　024个8位组（字节），如图6．8所示为一个8位分组，分组头占4个比特，数据信息占4个比特。

（2）分组头的格式

分组头用来区分分组的类型，分组头由3个字节构成，如图6．8所示。分组头分为3部分：通用格式识别符、逻辑信道组号和逻辑信道号（通常逻辑信道组号和逻辑信道号都称为逻辑信道号）、分组类型识别符。(www.xing528.com)

①通用格式识别符

通用格式识别符（GFI）由分组头第1个字节的5～8位组成，其中，Q比特（第8比特）为限定符比特，用来区分传输的分组是用户数据还是控制信息，如果Q＝0表示分组包装的是用户数据，Q＝1表示分组包装的是控制信息；D比特（第7比特）为传送确认比特，D＝0表示数据组由DTE～DCE之间（本地）确认，D＝1表示数据分组为DTE与DTE（端到端）确认。SS比特（第5、6比特）为模式比特，SS＝01表示分组的顺序编号按模8方式工作，SS＝10表示分组的顺序编号按模128方式工作。

图6．8　分组及分组头的格式

②逻辑信道组号（LCGN）和逻辑信道号（LCN）

LCGN（分组头格式中第1个字节的4～1比特位）为高4位；LCN为第2个字节8～1比特位，LCGN和LCN共占用12比特，用来表示数字终端与交换机之间的时分复用信道上的时隙号。LCN在分组头的第2字节中，当编号大于256（2⁸）时，用LCGN扩充，扩充后的编号可达4　096（2¹²），理论上可以同时支持4　096个呼叫，即可寻址4　096个逻辑信道。因为“0”编号留作其他用途，例如再启动或诊断分组，所以实际可用逻辑信道只有4　095个。编号1～255的逻辑信道号用LCN就够了，编号256～4　095的逻辑信道号就用LCGN扩充。通常人们将LCGN和LCN统称为逻辑信道号。

需要再特别说明的是，虚电路是在主叫DTE和被叫DTE之间建立的一种逻辑连接。通过这种逻辑连接，主叫或被叫的任何一方在任何时候都可以发送和接收数据。虚电路并不独占线路和交换机的资源，在一条物理线路上可以同时通过许多条虚电路，当某一条虚电路没有数据要传输时，线路的传输能力可以为其他虚电路服务。同样，交换机的处理能力也可以为其他的虚电路服务。因此，虚电路能使线路和交换机的资源得到充分的利用。

③分组类型识别符

分组类型识别符占用8 bit，用来区分4类不同含义的分组。

·呼叫建立分组：用于两个数据终端之间在信息交换之前建立交换虚连接。呼叫建立分组包括呼叫请求分组、入呼叫分组、呼叫接受分组和呼叫连接分组。

·数据传输分组：用于实现两个数据终端之间的数据传输。数据传输分组包括数据分组、流量控制分组、中断分组和在线登记分组。

·恢复分组：用于实现分组层的差错恢复，包括复位分组、再启动分组和诊断分组。

·呼叫释放分组：用于断开两个数据终端之间的虚连接，包括释放请求分组、释放指示分组和释放证实分组。

分组类型识别符的编码格式如表6．4所示。分组类型识别符的第1比特是“0”为数据分组；否则为控制分组。不同含义的分组格式是不一样的。

表6．4　分组类型识别符的编码格式

在建立虚电路后，分组网便进入数据通信阶段。在此期间，端到端传送的是报文分割后所形成的数据分组或控制分组。与呼叫请求分组不同的是，数据分组只有逻辑信道号（LC，也称为虚链路编号，简称标记），无被叫目的地址，数据分组按LC进行选路。

相邻节点间的物理信道可包含多个逻辑信道（在分组网中，一个物理端口最多可包含4　095个逻辑信道），这些逻辑信道以LC来区分。由于LC是由虚电路建立时途经的各个节点所分配的，因此LC只有局部意义。在呼叫建立时，虚电路途经的每个节点机中都建立了一张输入标记与输出标记的对照表。为区别于呼叫建立时呼叫请求分组所使用的按目的地址选路的路由表，将该表称为标记路由表。

5．路由选择

在分组交换网中，网络节点间一般都存在一条或多条路由。通信时交换节点的路由选择原则，就是在任何两个用户终端之间的呼叫建立过程中，交换机根据一定的标准计算出最佳路径，什么样的路径才是最佳的呢？最佳路径就是代价最低的路径。代价的含义可以有很多种，例如可以是链路的带宽、传播延迟、租用成本、流量状况等参数的函数，其选择取决于网络管理者。即使是同样的路由算法，在不同的代价定义下也会有不同的计算结果。在多条路由中选择最佳路由，就是使通过网络的报文平均时延较短，并能平衡网内业务量。路由选择问题不只是考虑最短的路由，还要考虑通信资源的综合利用，以及网络结构变化的适应能力。所以，在选择路由方法时，需要考虑路由选择准则、路由选择协议、路由选择算法等方面的问题。

（1）路由选择应考虑的问题

①路由选择准则

路由选择准则就是以什么参数作为路由选择的基本依据。路由选择的基本依据可以分为两类：以路由所经过的跳数为准则或以链路的状态为准则。其中以链路的状态为准则时，可以考虑链路的距离、带宽、费用、时延等。路由选择的结果应该使得路由准则参数最少，因此可以有最小跳数法、最短距离法、最小费用法、最小时延法等。

②路由选择协议

依据路由选择的准则，在相关节点之间进行路由信息收集和发布的规程及方法称为路由协议。路由参数有静态（固定不变）配置、周期性变化或动态变化等。路由信息的收集和发布有集中和分散进行两种方法。

③路由选择算法

获得较好路由的方法叫做路由算法。路由算法可以分为静态和动态两大类。静态路由算法是进行路由的离线计算，然后将计算结果下载到所有交换节点中。对于较简单的网络，这种计算可以由网络控制中心来完成，然后发送到各个节点（集中式），也可以由各节点根据自己的路由信息进行计算（分布式）。对于复杂的网络需要借助计算机和专门的软件集中完成。电信网络通常采用静态算法，因为运营商完全掌握网络拓扑结构及可能的变化，另外即使链路或节点出现故障，也常常会迅速切换到备用链路或设备继续运行，不会导致网络拓扑的变化。动态路由算法是自适应的，能够自动根据网络拓扑结构的变化重新计算路由，适合于拓扑结构经常变化的网络。Internet就是这种网络的一个典型例子，它由各个国家、不同单位的许多网络互联而成，部分网络出现故障，或者新的网络接入等都是经常出现的事情，所以采取一种分布计算的方法，所有的网络节点都参与计算。路由的重新计算可以周期性地进行，也可以在发生拓扑变化时进行。动态路由在网络开始运行时，所有的节点都只掌握关于网络的有限信息，例如只了解自己直接连接的节点或终端如何到达；随着网络的运行，节点之间相互交换自己所知道的信息，从而逐渐掌握整个网络的信息，并计算出路由表。

（2）路由选择方法

①固定路由选择

在网络拓扑结构不变的情况下，网络中所有的源节点和目的节点之间的路由都是固定的。只有当网络的拓扑结构发生变化时，路由才可能发生改变。

·如何实现固定路由选择

分组交换网的控制中心或节点自身根据一定的准则计算出每一对源节点和目的节点之间的路由，并把它们保存在路由表中。每个节点对应一张路由表。路由表的结构分成两列，一列是目的节点，另一列是对应的下一个节点，这样就可以根据路由表选择下一个节点。如图6．9所示为DTE A和DTE B的通信示意图，经过的网络有6个交换节点，可以有多条路由。各个

图6．9　固定路由选择示意图

节点按照最短路径算法计算出来的路由表如表6．5所示。

表6．5　图6．9各个节点的路由表

无论是数据报还是虚电路，使用固定路由选择，所有分组都沿着相同的路径传送。

·固定路由选择的优缺点

固定路由选择的优点是处理简单，在可靠的负荷稳定的网络中可以很好地运行；缺点是缺乏灵活性。

②自适应路由选择

自适应路由选择是指路由选择随网络情况的变化而改变，以便在新情况下仍能获得较好的路由。为了做到自适应，必须及时测量网内业务量、交换机处理能力和线路通畅情况等，并把测量的结果通知各相关交换机，以便各交换机计算出新的路由表。

自适应路由算法有多种，从工作方法来分，可分为集中式、分布式和两者的混合式。

·集中式自适应路由算法

由一个网路管理中心定时收集全网情况，按一定的算法分别计算出当时各个交换机的路由表，并通过网路分别传送给各个交换机，采用这种路由选择方法，称为集中式自适应路由算法。这种传送路由信息的开销少，实现也较简单，但功能过于集中，可靠性差。

·分布式自适应路由算法

每台交换机定时把本身的处理能力及与其相连的线路通畅等情况，向全国或相邻交换机报告，各交换机根据其他交换机送来的信息，按一定的算法定时计算出本交换机的路由表，这种方法称为分布式自适应路由算法。

·混合式自适应路由算法

混合式自适应路由算法既有集中控制部分又有分布控制部分，综合了以上两者的优点。一般是几分钟至十几分钟更新一次路由表。

自适应路由选择策略是实际使用中最普遍的，其原因如下：

·从网络用户的角度来看，自适应路由选择策略能够提高网络性能。

·由于自适应路由选择策略趋向于平衡负荷，因而有助于拥塞控制，能够延迟严重拥塞事件的发生。

要想获得良好的选路效果，涉及网络结构、选路策略和流量控制等诸多因素，是一项复杂的系统工程。

③洪泛法选择

洪泛法的基本思想是当节点交换机收到一个分组后，检查是否收到过该分组，只要该分组的目的地址不是其本身，就将此分组转发到除了分组来源的那个节点以外的全部（或部分）邻接节点，最终该分组必会到达目的节点，而且最早到达的分组历经的必定是一条最佳路由，由其他路径陆续到达的同一分组将被目的节点丢弃。为了避免分组在网络中传送时发生环路，任何中间节点发现同一分组第二次进入时，即予以丢弃。

洪泛法的优点是十分简单，不需要路由表，由于要经过源节点和目的节点之间的所有路径，所以即使网络出现严重故障，只要在源节点和目的节点之间至少存在一条路径，分组就会被送达目的节点，可靠性很高。这种方法可以被应用于广播或要求可靠性特别高的军事通信网中。洪泛法的缺点是产生的无效负荷过高，额外开销过大，导致分组排队时延加大。

④随机路由选择

采用随机路由选择策略时，当节点收到一个分组，只随机的选择一条除了分组来源的那条路由之外的其他路由发送分组。输出路由被选中的概率可能相等也可能不等。

随机路由选择同洪泛法一样，不需要使用网络路由信息，并且在网络故障时分组也能自动找到一条路由到达目的地，网络具有良好的健壮性。同时，路由选择是根据链路的容量进行的，这有利于通信量的平衡。但这种方法的缺点是所选的路由一般不是最优的，因此网络必须承担的通信量负荷要高于最佳的通信量负荷。

“路由”和“转发”的区别：路由指的是路由选择，也就是构建网络节点路由表的过程；而转发则是查找路由表（或据此生成的转发表）并将其转移到相应出口链路的过程。在面向连接网络中，仅在建立连接时进行路由表查找，同时生成转发表项，此后的数据分组转发都是根据逻辑子信道标号在转发表中进行查找。在无连接网络中，转发表基本上是路由表的同义词，每个分组的转发都要查找路由表。

6．流量控制

（1）流量控制的必要性

分组交换机的缓冲存储器处理能力是动态分配的，通信线路的资源（链路带宽、节点处理能力和缓存空间）也是动态复用的，即分组交换网中业务数据速率是不确定的。当某一时刻某一局部区域的业务量过大时，有时可能会超越接收端或中间网络节点的处理能力，而使很多分组丢失，丢失的分组要重传，更加重了网路的负担，最终导致全网通信能力急剧下降，甚至发生拥塞现象。为了解决这些问题，就要控制速率较高的终端进入分组网的流量，即控制进入虚电路的分组数。

流量控制一般在网络的数据链路层和传输层进行。在数据链路层，调控链路两端的终端或节点间的数据速率，称为点到点的流量控制；在传输层，调控跨越网络进行通信的两个终端间的数据速率，称为端到端的流量控制。流量控制一般可以分成以下几个级别来进行：

①相邻节点之间点到点的流量控制；

②用户终端和网络节点之间点到点的流量控制；

③网络的源节点和终点节点之间端到端的流量控制；

④源用户终端和终点终端之间端到端的流量控制，如图6．10所示。

无论哪种情况，流量控制一般都是通过闭环控制的方式进行的，也就是当接收方认为数据发送速率过快时，通过某种方式通知发送方令其减缓数据的发送。

（2）流量控制的方法

实际应用中流量控制的方法主要有三种：

①预约法

图6．10　分级的流量控制

发送端在向接收端发送分组之前，先向接收端预约缓冲存储区，然后再发送分组，从而有效地避免了拥塞现象的产生。以数据报方式工作的分组交换网通常采用这种流量控制方式，因为多个分组是无序到达数据终端的，终端要重新排序，节点的存储器被占满，无法接收新的分组。端到端的流量控制都可以采用预约的方法进行分组的传输。

②证实法

发送端每发送一个分组，就要等到接收端送回一个收到证实信号之后，再发送新的分组，这样接收端可以通过暂缓发送证实信号的方法来控制发送端的发送速度，从而达到控制流量的目的。发送端可以连续发送一组分组并等待接收端的证实信号，这就是常说的滑动窗口证实机制。滑动窗口机制要求主机发送分组的序号必须在发送窗口（一组分组）之内，否则就要等待，直到节点发来新的证实信号后才可发送下一组分组。即当分组网中的分组数量超过事先约定的数（称“窗口”数）时，分组交换机就让没有进入网络的分组在缓冲器中排队等待。在程控交换机内，当同时呼叫的用户数超过一定用户数（亦可称“窗口”数）时，拒绝接受呼叫，产生呼损。在网络内部，不管通信子网采用虚电路工作方式还是数据报工作方式，只要目的DTE接收缓冲区没有释放，源DTE就必须等待，只有从目的端获得新的证实信号时才可继续发送。也就是说，源DTE在数据链路层要等待源节点的应答才能发送，而在分组层要等待目的DTE的应答才能发送，否则就要等待。滑动窗口证实机制提高了分组的传输效率，这种方式可用于点到点的流量控制和端到端的流量控制。X．25的数据链路层和分组层均采用这种流量控制的方法。

③许可证法

许可证法就是在网络内部设置一定数量的“许可证”，每个许可证可以携带一个分组，当终端向网络发送分组时，必须向源节点申请以获得许可证，分组等待节点得到空闲的许可证后才能被发送，因而通过在网内设置一定数量的许可证，可达到流量控制的目的。这种方法会产生一定的额外时延，因为有时分组要等待节点的空闲许可证，尤其是当网络负载较大时，这种额外时延也较大。NNI协议没有统一的国标标准，它由各厂商自己定义。