分组交换

在电信中，数据包交换是一种将数据分组为数据包并通过数字网络传输的方法。 数据包由标头和有效负载组成。 标头中的数据由网络硬件使用以将数据包定向到其目的地，在那里有效载荷被提取并由操作系统、应用软件或更高层协议使用。 分组交换是全球计算机网络中数据通信的主要基础。

他的想法与当时建立的网络带宽预分配原则相矛盾，贝尔系统的电信发展就是一个例证。 直到 1965 年英国计算机科学家 Donald Davies 在国家物理实验室的独立工作之前，这个新概念在网络实施者中几乎没有引起共鸣。Davies 被认为创造了现代术语分组交换，并在随后的十年中启发了许多分组交换网络，包括 将这一概念纳入美国阿帕网的设计中。 ARPANET 是现代互联网的主要前身网络。

分组交换的一个简单定义是：

通过寻址数据包路由和传输数据，以便仅在数据包传输期间占用信道，传输完成后，信道可用于传输其他流量。

分组交换允许通过计算机网络传送可变比特率数据流，实现为数据包序列，该计算机网络使用统计多路复用或动态带宽分配技术根据需要分配传输资源。 当它们穿过网络硬件（例如交换机和路由器）时，数据包会被接收、缓冲、排队和重新传输（存储和转发），从而导致可变的延迟和吞吐量，具体取决于链路容量和网络上的流量负载。 数据包通常由中间网络节点使用先进先出缓冲异步转发，但可以根据公平排队、流量整形或区分或保证服务质量的一些调度规则转发，例如加权公平排队或 漏桶。 基于分组的通信可以在有或没有中间转发节点（交换机和路由器）的情况下实现。 在共享物理介质（例如无线电或 10BASE5）的情况下，可以根据多址接入方案传送数据包。

分组交换与另一种主要网络范式形成对比，电路交换是一种专门为每个通信会话预分配专用网络带宽的方法，每个通信会话在节点之间具有恒定的比特率和延迟。 在收费服务的情况下，例如蜂窝通信服务，电路交换的特点是每单位连接时间收费，即使没有数据传输，而分组交换的特点可能是每传输的信息单位收费，例如字符 、数据包或消息。

分组交换机有四个组件：输入端口、输出端口、路由处理器和交换结构。

交换小块数据的概念首先由美国兰德公司的 Paul Baran 于 1960 年代初和英国国家物理实验室 (NPL) 的 Donald Davies 于 1965 年独立探索。

在 20 世纪 50 年代后期，美国空军为半自动地面环境 (SAGE) 雷达防御系统建立了广域网。 认识到该网络中的弱点，空军寻求一种可以在核攻击中幸存下来的系统以做出响应，从而降低敌人先发制人优势的吸引力（参见相互确保毁灭）。 Baran 开发了分布式自适应消息块交换的概念以支持空军计划。 该概念于 1961 年夏天作为简报 B-265 首次提交给空军，随后于 1962 年作为兰德报告 P-2626 发布，最后于 1964 年在报告 RM 3420 中发布。报告 P-2626 描述了一个通用架构 大规模、分布式、可生存的通信网络。 这项工作着重于三个关键思想：使用在任意两点之间具有多条路径的去中心化网络，将用户消息划分为消息块，以及通过存储和转发交换来传递这些消息。