路由器内部交换网络采用的交换机制

7.5.7 路由器内部交换网络采用的交换机制
1.四种交换机制
前面讲过IP网络采用的是分组交换，即实现以分组为单位的存储转发。但就路由器内 部的交换网络而言，分组的转发又有电路交换、分组交换、信元交换、虫孔交换和虚切通交 换等不同的机制。下面就来介绍交换网络内部常用的四种交换机制。
在讨论路由器内部的交换机制时要法意到，一个大型路由器是放置在一个机房内的，它 可能包含若干机柜，机柜之间有一些连线，因此人出端口之间尽管要经过若干小的路由器或 交换节点（若干跳），但它们之间的几何距离是可以忽略的，也就是说路径的电波传播时延 是可以忽略的。
1）分组交换（PacketSwitching）

分组交换就是在路由器内部的交换网络采用以分组为最小交换单位的存储转发（8t0ie- and-fonvanl)方式。它的特点是中间交换单元需要将整个分组先存储下来，经过路由选择等 处理后再进行转发。这里分组是比较长的，且分组的长度是可变的。
　　2）信元交换（C+ellSwitching）
信元交换类似于ATM交换。在分组进人网络前，先将分组分割成定长的小分组，并形 成信元（Cell)。每个信元头部都包含独立的路由信息，各个信元可以独立选择路由，然后 通过交换网络到达相应的输出端口，并在输出端口将这些小分组重新组装成原来的分组。这 是目前髙速路由器中常用的一种交换机制。
3）虫孔交换（WormholeSwitching）
虫孔交换将每一个数据分组分成一些定长的数据片（Dato'Flh)来传送。数据片与信元 不同，只有领头的数据片（头片，Head Flit)包含路由信息，用于引导整个分组的路由。当 头片沿着选定的路径向前行进时，后续的数据片以一种流水线的方式向前移动。一旦头片在 中途受阻（主要是因为没有可用信道），网络中的流控机制将阻塞后续的数据片，使它们暂 时保留在沿途各个节点的小缓存器中，直到头片重新获得信道。这种交换机制的优点是分组 转发时延小，并与转发所经过的跳数基本无关；但一旦发生阻塞，会引起扩散。所以比较适 合于业务负载较轻的场合使用。
4）虚切通交换（VirtualCut-Through Switching）
“虚切通”包括“切”（Cut)和“通”（Through)两个环节。与虫孔交换相似，首先 将分组“切”成更小的定长数据片，包括头片和后续的数据片；然后这些数据片以“流水 线”方式“通”过各个中间节点。只有头片中包含路由信息，一旦头片通过了某个节点， 后续的数据片紧跟着头片穿过此中间节点。由于头片在中途可能受阻,因此要在各个中间节 点处为受阻的头片和后续的数据片设置一定大小的缓存器。虚切通方式的缓存区大小等于一 个分组的长度，不是一个数据片的长度，这是与虫孔交换的主要区别。因此一旦头片在某个 中间节点受阻，后续的数据片将依次到达该节点，而不会占用其他节点的缓存资源。

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