路由器內(nèi)部交換網(wǎng)絡(luò)采用的交換機制

7.5.7 路由器內(nèi)部交換網(wǎng)絡(luò)采用的交換機制
1.四種交換機制
前面講過IP網(wǎng)絡(luò)采用的是分組交換，即實現(xiàn)以分組為單位的存儲轉(zhuǎn)發(fā)。但就路由器內(nèi) 部的交換網(wǎng)絡(luò)而言，分組的轉(zhuǎn)發(fā)又有電路交換、分組交換、信元交換、蟲孔交換和虛切通交 換等不同的機制。下面就來介紹交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部常用的四種交換機制。
在討論路由器內(nèi)部的交換機制時要法意到，一個大型路由器是放置在一個機房內(nèi)的，它 可能包含若干機柜，機柜之間有一些連線，因此人出端口之間盡管要經(jīng)過若干小的路由器或 交換節(jié)點（若干跳），但它們之間的幾何距離是可以忽略的，也就是說路徑的電波傳播時延 是可以忽略的。
1）分組交換（PacketSwitching）

分組交換就是在路由器內(nèi)部的交換網(wǎng)絡(luò)采用以分組為最小交換單位的存儲轉(zhuǎn)發(fā)（8t0ie- and-fonvanl)方式。它的特點是中間交換單元需要將整個分組先存儲下來，經(jīng)過路由選擇等 處理后再進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。這里分組是比較長的，且分組的長度是可變的。
　　2）信元交換（C+ellSwitching）
信元交換類似于ATM交換。在分組進(jìn)人網(wǎng)絡(luò)前，先將分組分割成定長的小分組，并形 成信元（Cell)。每個信元頭部都包含獨立的路由信息，各個信元可以獨立選擇路由，然后 通過交換網(wǎng)絡(luò)到達(dá)相應(yīng)的輸出端口，并在輸出端口將這些小分組重新組裝成原來的分組。這 是目前髙速路由器中常用的一種交換機制。
3）蟲孔交換（WormholeSwitching）
蟲孔交換將每一個數(shù)據(jù)分組分成一些定長的數(shù)據(jù)片（Dato'Flh)來傳送。數(shù)據(jù)片與信元 不同，只有領(lǐng)頭的數(shù)據(jù)片（頭片，Head Flit)包含路由信息，用于引導(dǎo)整個分組的路由。當(dāng) 頭片沿著選定的路徑向前行進(jìn)時，后續(xù)的數(shù)據(jù)片以一種流水線的方式向前移動。一旦頭片在 中途受阻（主要是因為沒有可用信道），網(wǎng)絡(luò)中的流控機制將阻塞后續(xù)的數(shù)據(jù)片，使它們暫 時保留在沿途各個節(jié)點的小緩存器中，直到頭片重新獲得信道。這種交換機制的優(yōu)點是分組 轉(zhuǎn)發(fā)時延小，并與轉(zhuǎn)發(fā)所經(jīng)過的跳數(shù)基本無關(guān)；但一旦發(fā)生阻塞，會引起擴(kuò)散。所以比較適 合于業(yè)務(wù)負(fù)載較輕的場合使用。
4）虛切通交換（VirtualCut-Through Switching）
“虛切通”包括“切”（Cut)和“通”（Through)兩個環(huán)節(jié)。與蟲孔交換相似，首先 將分組“切”成更小的定長數(shù)據(jù)片，包括頭片和后續(xù)的數(shù)據(jù)片；然后這些數(shù)據(jù)片以“流水 線”方式“通”過各個中間節(jié)點。只有頭片中包含路由信息，一旦頭片通過了某個節(jié)點， 后續(xù)的數(shù)據(jù)片緊跟著頭片穿過此中間節(jié)點。由于頭片在中途可能受阻,因此要在各個中間節(jié) 點處為受阻的頭片和后續(xù)的數(shù)據(jù)片設(shè)置一定大小的緩存器。虛切通方式的緩存區(qū)大小等于一 個分組的長度，不是一個數(shù)據(jù)片的長度，這是與蟲孔交換的主要區(qū)別。因此一旦頭片在某個 中間節(jié)點受阻，后續(xù)的數(shù)據(jù)片將依次到達(dá)該節(jié)點，而不會占用其他節(jié)點的緩存資源。

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