计算机网络原理-物理层

物理层接口与协议

物理层位于OSI参考模型的底层，直接面向实际承担数据传输的物理介质，主要功能是实现比特（Bit）流的传输，为上一层（数据链路层）提供数据传输服务。

物理层不是指具体的物理设备或物理介质，而是指使用物理介质为数据链路层提供传输比特流的物理连接。

进入物理层的数据链路帧包含着代表应用层、表示层、会话层、传输层、网络层信息的比特串，这些比特串按照特定协议的要求通过铜缆、光纤或空气等物理介质传输，从一台设备传输到另一台设备。

有可能很多协议的比特流共享此介质，也可能产生物理畸变。为了使数据链路帧通过介质传输，物理层对数据链路帧进行编码以使在介质的另一端的设备可以识别。信号经介质传输后，被解码为代表数据的原始比特，并封装成完整帧送给数据链路层。下图示意了完整的封装过程及被编码的二进制比特通过物理层介质传输到目的地的过程。

物理层接口

国际标准化组织（ISO）对OSI模型中物理层的定义为：

在物理信道实体间合理通过中间系统，为比特传输所需的物理连接的激活、保持、去除提供机械的、电气的、功能性和规范性的手段。

除ISO之外，物理层的规范由其他电气和通信工程组织定义而不是软件工程师定义，这些组织还包括：

• 电气电子工程师协会（IEEE）；
• 美国国家标准学会（ANSI）；
• 国际电信联盟（ITU）；
• 电子工业联盟/电信工业协会（EIA/TIA）等。
  
  ITU也做了类似的定义：利用物理的、电气的、功能的和规范的特性在DTE和DCE之间实现对物理信道的建立、保持和拆除功能。
• DTE（Data Terminal Equipment）：指数据终端设备，是用户所有连网设备或工作站的统称，是通信的信源或信宿。
• DCE（Data Circuit-terminal Equipment）：指数据电路终接设备或数据通信设备，是为用户提供网络接入的网络设备的统称。
• 物理层接口协议实际是DTE和DCE设备之间通信的一组约定，物理层标准的制定能够使不同制造厂家根据公认的标准各自独立制造相互兼容的设备，下图所示为DTE-DCE接口框图。

物理层功能和提供的服务

械特性

DTE和DCE之间通过多根导线相连，DTE和DCE作为两种不同的设备通常采用连接器实现机械上的互连，即一种设备引出导线连接插头，另一种设备引出导线连接插座，然后使用插头、插座将两种设备互连。

为了使不同厂家生产的设备便于连接，物理层的机械特性对插头和插座的几何尺寸、插针、插口芯数及排列方式做了详细的规定。

电气特性

DTE与DCE之间的导线除了地线（参考电平线）之外，其他信号均有方向性。

物理层的电气特性规定了导线的电气连接及有关电路的特性，一般包括接收器和发送器电路特性说明，表示信号状态的电压／电流电平的识别、最大数据传输速率。

物理层还规定了接口线的信号电平、发送器的输出阻抗、接收器的输入阻抗等电气参数。

信号的功能特性

物理层的功能特性规定了接口信号的来源、作用以及与其他信号之间的关系。

接口信号线按功能一般可分为数据信号线、控制信号线、定时信号线和接地线等四类。

信号线的名称可以使用数字、字母组合或英文缩写三种方式来命名。

规范特性

物理层的规范特性规定了使用交换电路进行数据交换的控制步骤，这些控制步骤的应用使得比特流传输得以完成。

物理层协议标准

OSI采纳了各种现成的协议，其中有EIA的RS-232、RS-449标准，ITU的X.21、V.35、ISDN标准，ANSI的FDDI标准，以及IEEE的IEEE 802.3、IEEE 802.4、IEEE 802.5标准中物理层部分的协议标准，典型的协议如下所述。

EIA RS-232C接口标准

RS-232C是EIA在1969年颁布的一种目前使用最广泛的串行物理接口标准。

RS（Recommended Standard）意为“推荐标准”，232是表示号码，C表示该推荐标准被修改的次数。

RS-232C标准提供了一个利用公用电话网络作为传输介质，并通过调制解调器将远程设备连接起来的技术规定。当远程设备与电话网相连时，通过调制解调器将数字信号转换为模拟信号，以使其与电话网相容（早期的电话网为模拟信号传输）。在通信线路的另一端，另一个调制解调器将模拟信号转换成相应的数字信号，从而实现比特流的传输，如图所示。

RS-232C接口标准也可以如下图所示用于直接连接两台近地设备，此时不使用电话网和调制解调器。但是这两个设备必须分别以DTE和DCE的方式成对出现才符合RS-232C标准接口的要求，所以，在这种情况下借助一种采用交叉跳接信号线的连接电缆——称为跳线，连接在电缆两端的DTE设备通过电缆来看对方好像都是DCE一样，从而满足接口标准。

ITU V.35接口标准

V.35最初用于传输48 kbps的音频信号，随着数据通信的发展，V.35常被用于支持DTE和CSU/DSU之间的接口。

• CSU（Channel Service Unit）：通道服务单元，是把终端用户和本地数字电话相连的数字接口设备。
• DSU（Data Service Unit）：数据服务单元，能够把DTE设备上的物理接口适配到广域网的信号设施上。
• CSU和DSU通常整合在一起，称作CSU/DSU，一般作为独立的产品或集成到路由器的同步串口之上。
• CSU/DSU属于DCE设备。
  在对最初的V.35建议进行多次修订后，它现在可支持的数据传输速率最高可达6 Mbps，成为当前通信设备中流行的、用于连接远程的高速同步接口。

目前，大多数的服务单元，如分组交换机、路由器、远程网桥和网关都带有V.35接口。

IEEE 802系列标准

IEEE为局域网制定了802.1至802.9一系列标准，其中包括物理层标准。

下图所示为IEEE 802标准与OSI参考模型的对应关系。

IEEE 802.3是在以太网（Ethernet）规范的基础上发展起来的，定义了物理层和数据链路层标准，物理层的核心机制是带有冲突检测的载波侦听多路访问（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，CSMA/CD）机制。

IEEE 802另外定义了各种以太网介质的传输速率和使用的介质，如下图所示

物理层介质

物理层的传输介质是通信网络中发送方和接收方直接的物理通路，计算机网络中采用的传输介质可以分为有线和无线两大类。

常用的三种有线传输介质是双绞线、同轴电缆和光纤；

常用的无线传输介质主要是电磁波和激光，用于无线电通信、微波通信、红外通信、蓝牙通信、激光通信等。

双绞线

双绞线是局域网中最基本的传输介质，由具有绝缘保护层的4对8芯线组成，每2条线缠绕在一起，称为一个线对。

两根绝缘隔离的铜导线按一定密度互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电磁波会被另一根线上发出的电磁波抵消。

不同线对具有不同的扭绞长度，能够较好地降低信号的干扰辐射。

双绞线两端安装RJ-45接头，用于连接网卡和交换机或路由器的以太口，双绞线的传输范围一般是100 m。

双绞线的类型

双绞线可以分为非屏蔽双绞线（Unshielded Twisted Pair，UTP）和屏蔽双绞线（Shielded Twisted Pair，STP）。

非屏蔽双绞线原先是为模拟语言通信而设计的，现在同样支持数字信号，特别适合较短距离的信息传输，一般五类以上的UTP双绞线的传输速率可以达到100 Mbps。


屏蔽双绞线需要一层金属箔（覆盖层）把电缆中的每对线包起来，有时候利用另一层覆盖层把多对电缆中的各对线包起来或利用金属屏蔽层取代包在外面的金属箔。覆盖层和屏蔽层有助于吸收环境干扰，并将其导入地下以消除干扰。

屏蔽双绞线的价格相对较高，安装时比UTP线缆困难，必须有支持屏蔽功能的特殊连接器和相应的安装技术，但它有较高的传输速率。


在实际应用中，一般以非屏蔽线为主，主要优点是无屏蔽外套、重量轻、易弯曲、易安装，具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线。

双绞线的型号

EIA/TIA为双绞线电缆定义了6种不同规格的型号。

• 一类线：主要用于传输语音，不用于数据传输。
• 二类线：传输频率为1 MHz，用于语音和最高速率为4 Mbps的数据传输。
• 三类线：传输频率为16 MHz，用于语音及最高传输速率为10 Mbps的数据传输，主要用于10Base-T网络。
• 四类线：传输频率为20 MHZ，用于语音及最高传输速率为16 Mbps的数据传输，主要用于10/100Base-T网络。
• 五类线及超五类线：该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输速率为 100 Mbps，用于语音及最高传输速率为 100 Mbps 的数据传输，主要用于10/100Base-T网络，短距离传输也可达到1 Gbps。五类非屏蔽双绞线是最常见的以太网电缆。
• 六类线：传输性能高于五类、超五类标准，最适用于传输速率高于1 Gbps的应用。

UTP接头

UTP双绞线是局域网最常使用的物理连接介质，UTP电缆通常使用ISO 8877指定的RJ-45接头进行端接，该接头可用于多种物理层规范，包括以太网。

如图所示，RJ-45接头是按接在电缆末端的插头型组件，插孔是插座型组件，位于网络设备、墙壁、小间隔板插座或配线面板之上。

RJ-45插头和插槽里面都使用了铜介质和缆线相接，以保证导通性。每次端接铜缆后，都有可能丢失信号，并对通信电路产生噪声。如果端接不正确，每根电缆都将是物理层性能退化的潜在源头。为确保当前和未来网络技术的最佳性能，必须保证所有铜介质的端接质量。

UTP电缆类型

根据不同的布线约定，不同场合需要不同的UTP电缆，这意味着按照不同的顺序将电缆的各条导线连接到RJ-45接头的不同引脚组，以下是常见的三种电缆类型。

• 以太网直通电缆：最常见的网络电缆类型，常用于主机到交换机和交换机到路由器的互连。
• 以太网交叉电缆：用于互连相似设备的电缆，例如，交换机到交换机、主机到主机或路由器到路由器的连接。
• 反转电缆：用于连接交换机或路由器的控制台端口。
• 
  在设备间错误地使用交叉电缆或直通电缆不会损坏设备，但也无法连通设备进行通信。

如果没有连通，检查设备连接是否正确是排除故障的第一步。现在，部分以太网交换机端口支持交叉线和直通线的自适应，两种线都能连通。如图显示了568A和568B定义的接头引脚和双绞线4对线的对应关系，其中线对1为白蓝-蓝线对，线对2为白橙-橙线对，线对3为白绿-绿线对，线对4为白棕-棕线对。

同轴电缆

同轴电缆是局域网中较早使用的传输介质，以单根铜导线为内芯（内导体），外面包裹一层绝缘材料（绝缘层），外覆盖密集网状导体（外屏蔽层），最外面是一层保护性塑料（外保护层）。


同轴电缆有两种：

• 一种为75Ω阻抗的同轴电缆
• 另一种为50Ω阻抗的同轴电缆。

75Ω的同轴电缆常用于CATV（有线电视）网，故称为CATV电缆，传输带宽可达1 Gbps，目前常用的CATV带宽为750 Mbps。

50Ω的同轴电缆常用于基带信号传输，传输带宽为1～20 Mbps，总线型以太网可使用 50 Ω的同轴电缆。

由于受到双绞线的强大冲击，同轴电缆已经逐渐退出了局域网布线的行列。

光纤介质

光纤是光导纤维的简称，它由能传到光波的超细石英玻璃纤维外加保护层构成。

多条光纤组成一束，就构成光缆。

相对于金属导线来说，光纤具有重量轻、线径细、传输保密、传输距离长、速率高的特点。目前，光纤布线主要用于以下4类网络。

• 企业网络：光纤用于主干布线和基础设施设备互连。
• FTTH和接入网：光纤到户（FTTH）用于为家庭和小型企业提供不间断的宽带服务。
• 长途网络：服务提供商使用长途地面光纤网络来连接国家和城市，网络范围通常为几十或几千千米，系统速度高达10 Gbps。
• 水下网络：特殊光缆可用于高速、高容量网络解决方案，并在严酷的海下环境中横跨海洋。

虽然光纤非常纤细，却有两种玻璃和防护外罩组成。纤芯由纯玻璃组成，用于承载光波传输；包层是包裹纤芯的玻璃，充当镜子的作用，使纤芯中传输的光波保留在光纤纤芯内（这种现象称为全内反射）；表皮通常是PVC，用于保护纤芯和包层。

在光纤中传输数据的光脉冲是由激光发生器或发光二极管（LED）产生的，按对光波的传输特性不同可以分为单模光纤（SMF）和多模光纤（MMF）。单模光纤纤芯极小，使用昂贵的激光技术来发送单束光，常用于跨越数百千米的长距离传输。多模光纤纤芯较大，使用LED发送器发送光脉冲，常用于局域网，可以通过长达550 m的链路提供高达10 Gbps的带宽。

光纤接头端接于光纤末端，接头种类众多，主要区别在尺寸和机械耦合方式。常用的三种接头是直通式（ST）接头、用户接头（SC）和朗讯（LC）接头。

• ST接头：广泛用于多模光纤的老式卡扣式接头。
• SC接头：有时称方形接头或标准接头，广泛用于LAN和WAN，使用推拉机制以确保正向插入，同时用于单模和多模光纤。
• LC接头：有时称小型或本地接头，尺寸更小，用于单模光纤，但也支持多模光纤。
  

无线传输介质

无线介质不使用金属或玻璃纤维导体进行电磁信号传递，由于各种各样的电磁波都可以用来承载信号，所以电磁波被认为是一种介质。

电磁波按频率从低到高可以分为无线电波、微波、红外线。作为网络介质，无线不像有线介质受限于导体或路径，无线介质是所有介质中可移动性最大的介质，使用无线介质的设备数量也不断增加。

无线介质已经成为家庭网络的首选介质，无线连接在企业网络中也迅速受到欢迎。

3G和4G移动网络及卫星通信使用的是不同频率的微波通信，短距离手机互连可以使用蓝牙通信，而家用遥控器一般使用红外线通信。
在无线数据通信领域，IEEE和电信行业标准涵盖了数据链路层和物理层，常见的三种无线数据通信标准如下所述。

• IEEE 802.11标准：无线LAN（WLAN）技术，通常称为Wi-Fi（Wi-Fi不是标准，是Wi-Fi联盟的商标）。
• IEEE 802.15 标准：无线个域网（WPAN），通常称为蓝牙，采用设备配对过程进行距离1～100 m的通信。
• IEEE 802.16：微波接入全球互通（WiMAX），采用点到多点拓扑，提供无线宽带接入。
  另外，移动电话和卫星通信也可以提供数据网络连接。

多年来，IEEE制定了众多802.11标准，如下表所示。

数据通信技术

数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。要在两地间传输信息必须有传输信道，根据传输媒体的不同，有有线数据通信与无线数据通信之分，它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。

数据通信系统模型

数据通信系统一般由以下几个部分组成。

• 数据终端设备（DTE）：简单数据终端、中央计算机系统。
• 数据电路终接设备（DCE）：信号转换设备（模拟、数字）。
• 信道：模拟信道、数字信道。
• 数据电路：信道+两端DCE（物理链路）。
• 数据链路：数据电路加上DTE 中的通信控制功能（逻辑链路）。

用户通过电话网拨号通信

局域网用户通过Internet上网通信

数据传输速率

所谓数据传输速率（Data Transfer Rate），是指每秒能够传输的二进制信息位数，单位为比特／秒（Bits Per Second），记作bps或者bit/s。

常用的数据传输速率单位有：千比每秒（kbps）、兆比每秒（Mbps）、吉比每秒（Gbps）和太比每秒（Tbps）。

目前，最快的以太局域网的理论传输速率（也就是所说的“带宽”）可以达到10 Gbps。其中：

• 1 kbps=1 000 bps
• 1 Mbps=1 000 kbps
• 1 Gbps=1 000 Mbps
• 1 Tbps=1 000 Gbps

数据传输速率计算公式

其中，T为一个数字脉冲信号的宽度或重复周期（归零码情况），单位为秒；N为一个波形代表的有效状态数，是2的整数倍。

如二进制的一个波形可以表示为0和1两种状态，所以N=2；

通常，N=2k，K为一个波形表示的二进制信息位数，K=lbN；当N=2时，S=1/T，表示数据传输速率等于码元脉冲的重复频率。

当N有两个离散值时，数据传输速率的公式就可简化为S=1/T，表示数据传输速率等于码元脉冲的重复频率。由此，可引出另一技术指标——信号传输速率，也称码元速率、调制速率或波特率（单位为波特，记作Baud）。信号传输速率表示单位时间内通过信道传输的码元个数，也就是信号经调制后的传输速率。若每个码元所含的信息量为1比特，则波特率等于比特率。

计算公式如下：

式中，T为信号码元的宽度，单位为秒。

信道容量

信道容量表征一个信道传输数据的能力，单位也用比特／秒（bps）。信道容量与数据传输速率的区别在于，前者表示信道的最大数据传输速率，是信道传输数据的极限；而后者表示实际的数据传输速率。
奈奎斯特（Nyquist）首先提出了无噪声环境下（理想低通信道）码元速率的极限

其中，W是理想低通信道的带宽，也称作频率范围，即信道上下限频率的差值，单位为Hz。因此，表示数据传输能力的奈奎斯特公式为

其中，N表示码元可能取得离散值得个数，C表示信道的最大数据传输速率。
由以上公式可见，对于特定的信道，其码元速率不可能超过信道带宽的2倍，但如果提高每个码元可能取得离散值得个数，则数据的传输速率可以成倍的提高。实际的信道所能传输的最高码元速率，要明显地低于奈氏准则给出的上限数值。

任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。实际的信道总要收到各种噪声的干扰，香农（Shannon）用信息论的理论推导出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限、无差错的信息传输速率。
信道的传输速率计算公式为

其中，W 为信道的带宽（以Hz为单位），S 为信道内所传信号的平均功率，N 为信道内部的高斯噪声功率。香农公式表明，信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。

数据交换技术

计算机网络主要进行的是数据通信。

数据经编码后在通信线路上进行传输，通常需要经过中间节点，将数据从信源逐点传送到信宿，从而实现两个设备间的通信。

这些中间节点不关心传输的数据的内容，而是提供一种交换功能，使数据从一个节点传到另一个节点，直至目的地。

通常将作为信源或信宿的一批设备称为网络站，而将提供通信的设备称为节点。这些节点的集合便称为通信网络。如果这些节点连接的设备是计算机和终端的话，那么节点加上站点就构成了计算机网络。

数据传输交换网络按传送技术划分，分为电路交换网、报文交换网和分组交换网。

电路交换

电话交换网是使用电路交换（Circuit Switching）的典型例子。

采用电路交换技术进行数据传输期间，在源和目的节点之间有一条利用中间节点构成的专用物理连接线路，直到数据传输结束，这条物理线路才被释放被其他通信所用。如果两个相邻节点之间的通信容量很大，这两个节点之间可以复用多条线路。

用电路交换技术完成数据传输，需要经历三个过程

1. 电路建立
2. 数据传输
3. 电路拆除

电路建立

如同打电话需要先通过拨号在通话双方之间建立一条通路一样，在传输数据前，要先通过呼叫建立一条端到端的电路。当某两个站点（H1，H2）想建立连接时，呼叫方向与之相连的节点A提出请求，该节点在可能到达目的的路径上寻找可用的路径到达下一个节点B，A节点选择经过B节点的电路并且在此电路上分配一个未使用的通道AB，告诉B还要连接到C节点。B再呼叫C，建立电路BC，最后节点C完成到站点H2的连接。这样，H1和H2之间就建立了一条专用的物理电路ABC，可以进行数据传输，如图所示。

数据传输

当电路ABC建立以后，数据就可以从A发送到B，在由B交换到C。C也可以经过B向A发送数据。这种传输方式有最短的传播延迟，并且没有阻塞的问题，服务质量是最高的，除非有意外的线路或节点故障导致电路中断。在整个数据传输过程中，所建立的电路必须始终保持连接状态。

电路拆除

当数据传输结束后，由某一方（A或者C）发出拆除请求，然后逐节点拆除，一直到对方节点。被拆除的信道空闲后，就可以被其他通信使用。

优点和缺点

电路交换的优点是数据传输可靠、迅速、数据不会丢失并且保持原来的序列。缺点是在某些情况下，电路空闲的信道容量被浪费。另外，当数据传输的持续时间不长时，电路建立和拆除所用的时间就得不偿失。因此，它适用于要求质量高的大数据量传输的情况。

报文交换

在某些应用场合，节点之间交换的数据是随机和突发的。如果此时使用电路交换，就会暴露出电路交换的缺点。

一种更加合理的传输方式是报文交换（Message Switching）。

报文交换的数据传输单位是报文，报文就是节点一次要发送的数据块，其长度不限且可变。

报文交换不需要在节点间建立专用的物理通道，交换方式采用“存储—转发（Store and Forward）”方式。

当一个站点要发送一个报文时，它先将目的地址附加到报文上，网络节点根据报文上的目的地址信息把报文发送到下一个节点，一直逐个节点转送到目的节点。每个节点在收下整个报文并检查无误后，就暂存这个报文，然后利用路由信息找出下一个节点的地址，再把整个报文传送给下一个节点。因此端到端之间无须先通过呼叫建立连接。

在电路交换网络中，每个节点是一个电子的或者机电结合的交换设备，这种设备发送和接收数据的速率一样快。而报文交换的节点通常是由缓存能力的交换设备。

一个报文在每个节点的延迟时间等于接收报文的时间（缓存时间）加上转发所需的排队延迟时间之和。

与电路交换相比，报文交换的优点如下所述。

• 线路利用率高，通信线路不是为某一对数据传输所专用，很多报文可以分时共享两个节点直接的通道。当通信量较大时，仍然可以接收并缓存报文等待空闲时间再发送，但是传输延时会增加。
• 交换系统可以把一个报文发送到多个目的地，而电路交换系统很难做到。
• 可以进行速度和码型的转换，实现不同类型终端之间的数据通信。

报文交换的缺点是不能满足实时或交互式通信数据业务，报文经过网络的延时长并且不定，当节点接收数据过多不能及时发送而无法缓存时，只能丢弃报文。目前报文交换的方式使用较少。

分组交换

为了更好地利用信道容量，降低节点中数据量的突发性，可以将报文交换改进为分组交换（Packet Switching），即将一个报文分成若干个组，每个分组的长度有一个上限，典型长度是数千个bit位。有限长度的分组使每个节点所需要的存储能力降低，提高了交换速度。

分组交换适用于交互式通信。

分组交换的具体过程又可以分为虚电路分组交换和数据报分组交换两种。

虚电路方式

在虚电路（Virtual Circuit）方式中，为进行数据传输，网络的源节点和目的节点首先要建立一条逻辑通路。

在图中，假设H1有一个或多个报文要发送到H2，那么它首先要发送一个呼叫请求分组报文到节点A，请求建立一条到H2的连接。A节点决定A节点到B节点的路径，B节点决定B节点到C节点的路径，C节点最终把请求分组传送到H2。H2如果接受连接，就发送一个呼叫接受分组到C节点，再通过B节点和A节点返回到H1站点。

这样，H1和H2就可以在已经建立的逻辑连接上——虚电路上进行数据交换了。

每个分组除了包含数据之外，还得包含一个虚电路标示。预先建立的逻辑通路上的所有节点知道把该标示的分组报文发送到那里去，不需要在进行路由选择。

无论何时，一个站点和任何一个或多个站点都能建立多个虚电路，之所以是“虚”的，是因为这条电路不是专用的，可能有其他虚电路并存在物理电路上。虚电路的传送仍然需要缓存，并且在线路上进行排队发送。

数据报方式

在数据报方式中，每个分组的传送是被单独处理的，

每个分组被称为数据报。每个数据报自身都带有足够的地址信息，一个节点接收到一个数据报后，根据数据报中的地址信息和节点中存储的路由信息，找出一个合适的出路，把数据报发送到下一个节点。

当某一个站点要发送一个报文时，先把报文拆分成若干个带有序列号和地址信息的数据报，依次发送到网络节点上，此后，各个数据报所走的路劲可能不再相同，因为各个节点随时会根据网络流量、故障等情况选择新的路由，因此不能保证各个数据报按顺序到达目的地，甚至丢失部分数据报。在整个过程中，没有虚电路建立，但要为每个数据报做路由选择。

虚拟电路分组交换与数据报方式对比

虚电路分组交换适用于两端间的长时间数据交换，尤其在交互式会话中，免去每个分组都要增加的地址信息的开销，提供了更可靠的通信能力，保证每个分组正确到达，且维持发送时的报文顺序。弱点是一旦某个节点或某条链路出现故障彻底失效，则所有经过故障点的虚电路全部被破坏。

数据报分组交换省去了呼叫建立阶段，在传输少量分组时比虚电路更简便灵活，不同分组可以绕开故障区而到达目的地，因此故障的影响面要比虚电路小的多。但是数据报不能保证分组的按序到达，数据的丢失也不会立即知晓。目前，以太网交换机最常使用的都是数据报交换方式。