1.网络的核心
如何使用通过网络核心（路由器）从源主机到目的主机：数据交换。
2.为什么要数据交换
3.数据交换方式
3.0 几种传输单元名词
- 应用层：报文
- 传输层：报文段
- 网络层：IP数据段，分组
- 数据链路层：帧
- 物理层：比特流
3.1 电路交换
在进行数据传输前，两个结点之间必须先建立一条专用 (双方独占)的物理通信路径(由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成)，该路径可能经过许多中间结点。这一路径在整个数据传输期间一直被独占，直到通信结束后才被释放。
示例：电话网络
电路交换的阶段：连接建立、数据传输和连接释放
特点：独占资源
优点：
- 通信时延小
- 有序传输
- 没有冲突
- 实时性强
缺点：
- 建立连接时间长
- 线路独占，使用效率低
- 灵活性差
- 无差错控制能力
3.2 报文交换
数据交换的单位是报文，报文携带有源地址，目标地址，数据等信息。
报文：源应用发送的信息整体。
主要特点：存储接受到的报文，判断其目标地址以选择路由，最后，在下一跳路由空闲时，将数据转发给下一跳路由。 中文名报文交换，外文名Message switching。
优点：
- 无需建立连接
- 存储转发，动态分配线路
- 线路可靠性较高
- 线路利用率较高
- 多目标服务
缺点：
- 有储存转发时延
- 报文大小不定，需要网络节点有较大缓存空间
3.3分组交换
同报文交换一样，分组交换也采用存储转发方式，但解决了报文交换中大报文传输的问题。分组交换限制了每次传送的数据块大小的上限，把大的数据块划分为合理的小数据块，再加上一些必要的控制信息(如源地址、目的地址和编号信息等)，构成分组(Packet)。
网络结点根据控制信息把分组送到下一结点，下一结点接收到分组后，暂时保存并排队等待传输，然后根据分组控制信息选择它的下一个结点，直到到达目的结点。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：把大的数据块分割成小的数据块。
优点
- 无需建立连接
- 存储转发，动态分配线路
- 线路可靠性较高
- 线路利用率较高
- 相对于报文交换，存储管理更容易
缺点
- 有存储转发时延
- 需要传输额外的信息量
- 乱序到目的主机时，需要对分组排序重组
（1）数据报方式（因特网）
数据报方式为网络层提供无连接服务。
无连接服务：不事先为分组的传输确定传输路径，每个分组独立确定传输路径，不同分组传输路径可能不同。
每个分组携带源和目的地址
路由器根据分组的目的地址转发分组：基于路由协议/算法构建转发表；检索转发表；每个分组独立选路。
作为通信子网用户的端系统发送一个报文时，在端系统中实现的高层协议先把报文拆成若干带有序号的数据单元，并在网络层加上地址等控制信息后形成数据报分组(即网络层PDU)。中间结点存储分组很短一段时间，找到最佳的路由后，尽快转发每个分组。不同的分组可以走不同的路径，也可以按不同的顺序到达目的结点。
（2）虚电路交换
虚电路方式为网络层提供连接服务。
连接服务：首先为分组的传输确定传输路径（建立连接），然后沿该路径（连接）传输系列分组，系列分组传输路径相同，传输结束后拆除连接。
虚电路：一条源主机到目的主机类似于电路的路径（逻辑连接），路径上所有结点都要维持这条虚电路的建立，都维持一张虚电路表，每一项记录了一个打开的虚电路信息。
通信过程：
- 建立连接：每个分组携带虚电路号，而非目的地址。源主机发送“呼叫请求”分组并收到“呼叫应答”分组后才算建立连接。
- 数据传输：全双工通信
- 释放连接：源主机发送“释放请求”分组以拆除虚电路。
在虚电路方式中，端系统每次建立虚电路时，选择一个未用过的虚电路号分配给该虛电路，以区别于本系统中的其他虚电路。在传送数据时，每个数据分组不仅要有分组号、校验和等控制信息，还要有它要通过的虚电路号，以区别于其他虚电路上的分组。在虚电路网络中的每个结点上都维持–张虚电路表，表中的每项记录了一个打开的虚电路的信息，包括在接收链路和发送链路上的虚电路号、前一结点和下一结点的标识。数据的传输是双向进行的，上述信息是在虚电路的建立过程中确定的。
虚电路之所以是“虚”的，是因为这条电路不是专用的.
（3）比较
3.4报文交换VS分组交换
报文交换最短时间：
- 10000 bit / 1000 bps = 10 s
- 10 * 3 = 30 s
分组交换最短时间：
- 10 bit / 1000 bps = 0.01 s
- 前1000个发送时间：1000 * 0.01 = 10 s
- 最后一个发送所需时间：2 * 0.01 = 0.02 s
- 总时间：10 + 0.02 = 10.02 s
3.5 三种数据交换方式比较
- 报文交换和分组交换都采用存储转发；
- 传送数据量大，且传送时间远大于呼叫时间时，选择电路交换。电路交换传输时延最小。
- 从信道利用率看，报文交换和分组交换优于电路交换，其中分组交换时延更小。