计算机网络基础--三种交换方式

前置知识

从通信资源的分配角度来看，交换是按照某种方式动态地分配传输线路的资源

通常把发送的整块数据称为一个报文

电路交换

电路交换受电话交换的启发：两部电话，需要一条电线；5部电话需要10条电线；N部电话需要 N(N−1)/2 条电线。那么通过交换机使用交换的方法连接电话，不仅减少了电线的连接数还方便彼此通信

特征：在主端之间的通信时间内，为主端分配的通信链路是一直占用的，其它用户是无法使用的，直到该通信链路被释放为止。即通信链路的资源存在浪费的现象

电路交换的三个步骤

1. 建立连接（分配通信资源）-- 从主叫端建立连接，即一条专用的物理通路

2. 通话（一直占用资源）

3. 释放连接（归还通信资源）

缺点：当使用电路交换来传送计算机数据时，其线路的传输效率往往很低。因为从主到端的通信线路一直别占用，即使不传送数据时

分组交换

分组交换采用存储转发技术。实质上是采用了在数据通信的过程中断续（或动态）分配传输带宽的策略

特点：

1. 各个分组可以走不同的路径（即不同的路由）

2. 分组的传送是乱序的（分组到达的顺序不一定按次序的）

分组交换过程

1. 将报文分成更小的等长的数据段，每一个数据段加上一些控制信息（如目的地址和原地址等）后组成首部（header），构成一个分组（packet）。分组又称为“包”，分组的首部也可称为“包头”

   

   

2. 交换机接收到分组后，先将分组暂时存储下来（存放在内存中而非磁盘），再检查首部，按照目的地址查转发表，找到转发端口，将该分组通过该转发端口转发到下一个交换机

3. 源主机将各个分组通过交换机转发出去，最终到达目的主机。目的主机接收到所有分组后，去掉首部，将各个数据段组合成原始报文

   

缺点：分组交换时需要在每一个分组的左边添加首部，造成了一定的开销。同时分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延

报文交换

整个报文先传送到相邻结点，全部存下来后查找转发表，转发到下一个结点

特点：报文交换对报文的大小不做限制

报文交换和分组交换类似，采用分组转发的方式，但是报文交换对报文大小没有限制，需要交换机有较大的缓存空间

三种方式对比

• 电路交换：整个报文通过比特流连续地从源点直达终点，占用一条通道

• 报文交换：整个报文先传送到相邻结点，全部存下来后查找转发表，转发到下一个结点

• 分组交换：数据报文进行分组，单个分组传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点

若要传送的数据量很大，且其传送时间远大于连接建立时间，则采用电路交换较为合适

当端到端的通路有很多段的链路组成时，采用分组交换传送数据较为合适

从提高整个网络的信道利用率上看，报文交换和分组交换优于电路交换，其中分组交换比报文交换的时延小，尤其适合于计算机之间的突发式的数据通信