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交换与选路之间的对比

       网络是面向连接的还是无连接的与通过网络转发分组的设备性质密切相关。当然,两种网络都可以向预定的目的地发送分组,但如何标识目的地,设备如何处理每个分组却有很大不同。硬件生产厂商宣布它们的最新产品结合了两种方法的优点,似乎是把这一问题弄混了,这里最好明确指出路由器和交换机的不同,以区分选路和交换这两种传输技术。
虚电路
       一个面向连接的交换机所要做的工作比较简单,它必须:
    (1)接收一个到来的分组;
    (2)检查连接ID字段(它标明了分组所经过的虚电路);
    (3)把ID与其电路表中的指令相联系;
    (4)用表中所指示的ID号替换原有的ID;
    (5)按指出的电路传送分组。
       这一过程是虚电路网络技术的核心。图5-4说明了一个分组是如何通过一个交换机的。交换机也附有路由表,它按输入端口组织而成(例中的交换机仅有两个端口),所有到达的分组都由路由表来处理。交换机所做的就是更新路由表和把到达的分组送到正确的输出端门进行排列。如图所示,标号为34的时隙中的数据经过1号输出端口,标号为47的时隙中的数据经过0号输出端口。只要不是在同一个端口中,连接标识符就可在表中重复,这通常称为“局部有效”。也正是因为这个特点,才使得在巨大的网络中使用很少的连接标识符就够了。
虚电路交换机工作原理示意图
图5-4    虚电路交换机工作原理示意图
       这一操作方式对交换机意义重大。在收到·个分组后,交换机只需做件事:沿着分组应走的路径进一步转发这个分组。要做到此只需极少的智能:简单地查看ID号,再顺着电路表中的方向就足够了。这种方式的优点体现在其速度上,因为处理分组所需时间较少,所以交换机所带来的时延也较少。这种方法的主要缺点是:它缺乏改变网络配置的自适应能力。只要一条电路中的任何一段链路出现意外情况,在故障消除之前,这条电路就不可用。当然这并不是说就不能把这条电路中的完好部分再分配给其他链路、实际上,许多交换网络有办法做到这一点。然而,这种快速的重新配置是一个复杂的过程,它需要一定程度的人工干涉,这大大增加了网络管理和控制的工作量。
      这一过程与无连接网络(比如说Internet)中路由器所采用的处理过程有着微妙的差异。路由器的结构较为复杂,而它正是牺牲了简单性以换取灵活性。到达路由器的分组并没有携带连接ID,而是一个全局性而非本地的唯一的目的地址。这个标识符唯一地标志着目的地节点。路由器所做的工作是:
    (1)读出分组头部的目的地地址;
    (2)确定这地址所在的网络;
    (3)搜索自己的路由表,找出离日的地更近的路由器的地址;
    (4)把分组传送到选定的路由器。
       虽然从表面上看这很简单,事实上,由于要根据分组地址来选路,于是很可能需要强大的处理能力来决定如何转发一个分组。既然一个Internet路由器在任何时间,从任何端口都可能收到一个发往世界上任何目的网络的分组,它就必须对这个分组的日的地地址与自己路由表上的每一个地址进行比较。1999年初,在Internet路由表上已列出了大约50,000条路由。这种比较需要进行大量的工作,对高速路由器来说尤其如此,因为它每秒得处理数千万个分组。一个交换机的工作要简单得多,因为单个端口上所表示的电路数要少很多。
internet 路由器
       Internet路由器的工作是列出可到达的目的地,这是一项繁重的任务。相比之下,PSTN交换机只需即时跟踪连接的变化即可。它们之问所有的不同皆源于此。
       在实际中,很少有纯粹是面向连接或是无连接的网络。即使是电路交换的PSTN,在它的一些控制功能中,或者在和其他网络互连时,都含有无连接的成分。研究面向连接和无连接网络的运转机制的区别,有助于让我们发现两种网络的优缺点。这最终会引发一种挑战PSTN的新技术(即IP语音),不过我们先来仔细看看在面向连接的数据网络中应该如何应用X.25服务。在这之后,我们再向大家介绍Internet及其相关协议的无连接网络。