封包交換

在計算機網絡和通信中，分組交換（英語：Packet switching）是一種相對於電路交換的通信範例，分組（又稱消息、或消息碎片）在節點間單獨路由，不需要在傳輸前先建立通信路徑。

分組交換是數據通信中一種新的且重要的概念，現在是世界上互聯網通訊、數據和語音通信中最重要的基礎。在此之前，數據通信是基於電路交換的想法，就像在傳統的電話電路一樣，在通話前先建立專有線路，通信雙方要在電路的兩端。

分組交換技術是在1960年代末出現的，當時美國高級研究計劃局（簡稱ARPA）為實現遠程計算機之間的信息交換，資助建設一個試驗性的網絡，該網絡被稱為ARPANET（阿帕網）。阿帕網的主要研究成果之一就是開發一種新的網絡協議，在阿帕網上對話必須使用這種網絡協議。該協議採用一種新的網絡信息傳輸技術，這就是分組交換技術。

概述

該動畫演示一個網路模型，其中主機之間的連續封包採用不同的路由。然而無序傳送對多種網路協定（如TCP）的效能不利，因此網際網路在大部分時間都會嘗試沿著相同路徑傳送與該資料串流相關的封包。

分組交換由Donald Davies和保羅·巴蘭在1960年代早期發明。有人認為倫納德·克萊因羅克也是分組交換的發明者，但是Davies在去世之前爭辯這一點並指出，克蘭羅克的研究實際上是關於排隊論，也就是分組交換的關鍵理論基礎。克蘭羅克出版的著作中未顯著提到過把用戶消息分割成段，並通過網絡分別發送他們，這是巴蘭和Davies最重要的創新。

分組是由一塊用戶數據和必要的地址和管理信息組成，保證網絡能夠將數據傳遞到目標。類似於從郵局發送的包裹上註明的地址一樣,只有提供給網絡這些信息，網絡（郵局）才能把分組（包裹）往正確的地址傳送。

分組通過最佳路徑（取決於路由算法）路由到目標。但並不是所有在相同兩個主機之間傳送的分組（即使是來自同一消息的那些分組）一定要沿着相同的路徑傳送。

一個數據連接通常傳送數據的分組流，它們將不必全部以相同的方式路由過物理網絡。目的計算機把收到的所有報文按照適當的順序重新排列，就能合併恢復出原來的內容。

分組交換模型最著名的使用是互聯網，它是一個分組交換網絡，在多種網絡技術上運行網絡層互聯網協議。以太網，X.25和幀中繼都是分組交換網的數據鏈路層國際標準。新的移動電話技術像GPRS和 i-mode也是使用分組交換。

分組交換也可分為連接導向（Connection oriented）和無連接（Connectionless）傳輸，如互聯網就是分組交換、無連接的（PS/CO）傳輸。其所應用的是虛擬連接（Virtual Path）。

應當指出，從本質上講，這種斷續分配傳輸帶寬的儲存轉發原理並非是完全新的概念。自古代就有的郵政通信，就其本質來說也是屬於儲存轉發方式。而在20世紀40年代，電報通信也採用了基於儲存轉發原理的報文交換。分組交換雖然也採用儲存轉發原理，但由於使用了計算機進行處理，這就使分組的轉發非常迅速。這樣，分組交換雖然採用了某些古老的交換原理，但實際上已經變成了一種嶄新的交換技術。

優勢

在分組交換中，一個系統可以將數據組裝到報文中使用一條通信鏈路與多台機器通信。不僅鏈路是可以共享的，而且每個報文可以獨立於其他報文進行路由。這是分組交換最主要的優勢。

交換方式

• 數據報方式
• 虛電路方式

參見

• 公共交換電話網
• 電路交換
• 報文交換
• ARPA網
• 互聯網的歷史
• GPRS
• All-IP
• 封包無線電
• 傳輸時延
• 虛擬私人網路

參考文獻

• Paul Baran, 分布式通信（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• Paul Baran, On Distributed Communications Networks (IEEE Transactions on Communications Systems，1964年三月)
• Leonard Kleinrock, 大型通信網中的信息流（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, (麻省理工，劍橋，1961年5月31日) 為一篇哲學博士論文提出
• Leonard Kleinrock, Communication Nets: Stochastic Message Flow and Design (McGraw-Hill出版社, 1964年)
• Katie Hafner, Where Wizards Stay Up Late (西蒙和舒斯特出版社, 1996)
• 謝希仁. 计算机网络（第5版）. 電子工業出版社. 2007. 

外部連結

• 保羅·巴蘭和互聯網的起源（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• 倫納德·克蘭羅克個人傳記（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• 倫納德·克蘭羅克談起源
• 互聯網協會歷史（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• Hobbes互聯網時間線7.0版（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
• VoIP-分組交換
• VINTON G.CERF (互聯網之父) AND ROBERT E.AHN（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）