为什么使用数据包？

想象一下，你需要向朋友发送一张大照片。网络有两种基本方式可以做到这一点。

电路交换是旧电话网络的工作方式。当你打电话时，网络会为你和对方预留一条完整的线路，直到通话结束。即使是在没人说话的停顿期间，其他人也无法使用这条线路。

分组交换是互联网的工作方式。消息被切割成许多称为数据包的小块。每个数据包独立发送，网络在所有人的数据包之间共享其链路。来自许多不同对话的数据包在同一根线上轮流传输。

为什么把消息切块是个好主意？

• 共享更高效。 链路不会空闲等待一个缓慢的对话，因为它可以承载来自其他人的下一个数据包。
• 故障影响更小。 如果一个数据包丢失，只需要重新发送那一小块，而不是整张照片。
• 可能的路径更多。 每个数据包可以单独路由，因此如果一条链路断开，后续的数据包可以走另一条路。
• 没人独占线路。 巨大的下载不会阻塞微小的消息，因为微小的消息只是在数据包之间穿插。

这个想法是由美国的 Paul Baran 在 20 世纪 60 年代开发的，他在思考当网络部分故障时如何保持工作；同时，英国的 Donald Davies 独立地提出了数据包这个词。

一条消息需要多少个数据包？ 用消息的大小除以每个数据包携带的数据量（即有效载荷），然后向上取整，因为最后一个数据包可能只装了一部分：

数据包数量 = ⌈ 消息字节数 ÷ 有效载荷字节数 ⌉

示例：

• 一条 10,000 字节的消息，每个数据包的有效载荷为 1,000 字节：10,000 ÷ 1,000 = 10，所以需要 10 个数据包。
• 一条 2,500 字节的消息，每个数据包的有效载荷为 1,000 字节：2,500 ÷ 1,000 = 2.5，向上取整为 3 个数据包（最后一个只装了一半）。
• 一张 4,000,000 字节的照片，每个数据包 1,460 字节：4,000,000 ÷ 1,460 约为 2,739.7，所以需要 2,740 个数据包。

为什么是 1,460？你将在下一课中遇到这个数字。本课中的数字是为了教学方便而选取的整数。实际的延迟取决于具体的路由、设备以及网络的繁忙程度。