计算机网络中的分组交换和延迟

分组交换 是一种以数据包的形式将数据传输到网络的方法。为了在网络上快速高效地传输文件，并最大限度地减少传输延迟，数据被分解为可变长度的小块，称为 小包裹 .在目的地，所有这些小部件（包）必须重新组装，属于同一个文件。数据包由有效载荷和各种控制信息组成。无需预先设置或预留资源。

分组交换使用 存储转发 交换数据包时的技术；在转发数据包时，每个跃点首先存储该数据包，然后再转发。这项技术非常有益，因为由于某些原因，数据包可能在任何一跳被丢弃。一对源和目标之间可能有多条路径。每个数据包都包含源地址和目的地址，它们使用这些地址独立地在网络中传输。换句话说，属于同一文件的数据包可能会或可能不会通过同一路径传输。如果某条路径出现拥塞，则允许数据包在现有网络上选择可能的不同路径。

分组交换网络的设计是为了克服 弱点 因为电路交换网络对小信息不是很有效。

分组交换优于电路交换的优点：

• 在带宽方面效率更高，因为没有预留电路的概念。
• 最小的传输延迟。
• 更可靠的是，目的地可以检测到丢失的数据包。
• 更具容错性，因为与电路交换不同，在任何链路断开的情况下，数据包可能会遵循不同的路径。
• 成本效益高，实施成本相对较低。

通过电路交换进行分组交换的缺点：

• 分组交换不按顺序提供分组，而电路交换提供分组的有序传递，因为所有分组遵循相同的路径。
• 由于数据包是无序的，我们需要为每个数据包提供序列号。
• 每个节点的复杂性都更高，因为它可以遵循多条路径。
• 由于重新路由，传输延迟更大。
• 分组交换只对小消息有利，但对于突发数据（大消息），电路交换更好。

分组交换模式：

1.面向连接的分组交换（虚拟电路）： 在开始传输之前，它使用信令协议在发送方和接收方之间建立逻辑路径或虚拟连接，属于该流的所有数据包都将遵循该预定义路由。虚拟电路ID由交换机/路由器提供，用于唯一标识此虚拟连接。数据被划分成小的单元，所有这些小的单元都有序列号的帮助。总的来说，这里有三个阶段——设置、数据传输和拆卸阶段。

所有地址信息仅在设置阶段传输。一旦发现到目的地的路由，条目就会添加到每个中间节点的交换表中。在数据传输期间，包头（本地头）可能包含诸如长度、时间戳、序列号等信息。 面向连接的交换在交换广域网中非常有用。使用虚拟电路交换方法的一些流行协议有X.25、帧中继、ATM和MPLS（多协议标签交换）。

2.无连接分组交换（数据报）： 与面向连接的分组交换不同，在无连接分组交换中，每个分组包含所有必要的寻址信息，如源地址、目的地址和端口号等。在数据报分组交换中，每个分组都被独立处理。属于一个流的数据包可能会采用不同的路由，因为路由决策是动态做出的，因此到达目的地的数据包可能会出现故障。它没有连接设置和拆卸阶段，就像虚拟电路一样。 在无连接的数据包交换中，数据包的传递是不能保证的，所以终端系统必须使用附加协议来提供可靠的传递。

A---R1---R2---BA is the sender (start)R1, R2 are two routers that store and forward dataB is receiver(destination)

因为这是一个存储转发网络，所以从a向B发送数据包会有延迟。

分组交换中的延迟：

1. 传输延迟
2. 传播延迟
3. 排队延迟
4. 处理延迟