电路、报文与分组交换

上一课已经能画出端系统、链路和路由器。现在发送一份 12 000 bit 数据，三段链路速率都为 1 Mbit/s，每段传播时延 5 ms。新困难是不同交换方式会改变资源占用和时间线，不能只背“分组交换更灵活”。

电路交换先建立端到端专用通路。若建立连接需 20 ms，数据发送时延为

$$L/R=12000/10^6=12\mathrm{ms},$$

三段传播共 15 ms，总时间约 $20+12+15=47$ ms。数据一旦进入电路可连续前进，不会在每台交换节点等待完整报文，但空闲时预留资源仍不能给别人用。

报文交换不预留线路，每个节点收到完整 12 000 bit 报文后再转发。忽略排队和处理，三段链路产生三次发送时延：

$$T_{\mathrm{message}}=3(12)+3(5)=51\mathrm{ms}.$$

它无需建立电路，却要求中间节点容纳完整报文；长报文还会长时间占住输出链路。

分组交换把数据拆成三个 4000 bit 分组。每个分组发送需 4 ms，第一分组走完三跳需 $3(4+5)=27$ ms；流水线稳定后，第二、第三分组各再隔 4 ms 离开发送端，因此最后一分组到达时间

$$T_{\mathrm{packet}}=27+2(4)=35\mathrm{ms}.$$

这次比较暂时忽略每个分组的首部。分组让不同用户统计复用链路，也让后续分组与前面分组在不同链路并行；代价是每包首部、排队、乱序与丢失处理。

常见错误是把“传输时延”当成传播时延。$L/R$ 描述把比特推上链路的时间，距离不出现；传播时延是距离除以信号速度，分组长短不出现。另一错误是认为分组越小越快：首部比例、路由处理和丢包恢复都会随分组数增加。

迁移题：仍走三跳，数据拆成六个 2000 bit 分组，其他参数不变且无首部。答案：每包发送 2 ms，第一包到达需 $3(2+5)=21$ ms，最后一包再等五个发送间隔，总时间 31 ms。下一课暂不计算时间，改为用不同分类坐标描述网络，避免把范围、拓扑和所有权混成一个标签。