交换原理

交换原理

数据在计算机网络中从源到目的地，中间要经过链路以及交换节点

交换节点有链路层交换机（Switch）以及路由器（Router）

数据具体是如何进行交换的？

计算机和因特网开端可以追溯到电话网，一种采用电路交换的通信网络，然后由于计算机和因特网的发展，其用户产生的流量具有突发性，即活动的间断性，催生了分组交换这一健壮、有效的替代品技术

电路交换

电话通信的过程是：首先摘机，听到拨号音后拨号，交换机找寻被叫，向被叫振铃同时向主叫送回铃音，此时表明在电话网的主被叫之间已经建立起双向的话音传送通路；当被叫摘机应答，即可进入通话阶段；在通话过程中，任何一方挂机，交换机会拆除已建立的通话通路，并向另一方送忙音提示挂机，从而结束通话。

从电话通信过程的描述可以看出，电话通信分为三个阶段：呼叫建立、通话、呼叫拆除。电话通信的过程，即电路交换的过程，因此，相应的电路交换的基本过程可分为连接建立、信息传送和连接拆除三个阶段。

连接是如何建立的？

发起方发送请求给接收方，沿途的线路节点有空闲资源则分配，直到接收方，至此建立专用链路

信息传送何时开始

当连接建立后

连接拆除

任一方发起拆除请求，具体过程与建立连接类似

分类

电路交换分为时分交换（Time Division Switching，TDS）和空分交换（Space Division Switching，SDS）两种方式。

• 时分交换是将通信的时间划分为许多独立的时隙，每个时隙都对应一个子信道，通过时隙的交换，实现时隙所承载的数据的传输。时分交换的关键在于时隙的交换，由主叫拨号所控制的。为了实现时隙交换，必须设置话音存储器。在抽样周期内有n个时隙分别存入n个存储器单元中，输入按时隙顺序存入。若输出端是按特定的次序读出的，这就可以改变时隙的次序，实现时隙交换。
• 空分交换是指在交换过程中，入线通过空间位置选择出线，建立连接并完成通信。通信结束后，随即拆除。例如在早期的语音通话中，中间的线路连接是要由接线员完成的，接线员将主叫的线路另一端按呼叫要求插入到被叫的呼出线路上，而这些操作直到程控交换机出现后才被自动的机械动作所取代。

优点

• 通信时延小
• 有序传输
• 无冲突 双方有各自的专用信道
• 适用范围广 数字信号和模拟信号
• 控制简单

缺点

• 无差错控制

• 建立连接时间长

• 线路利用率低

• 灵活性差 出现故障必须重新建立连接

• 难以规格化 终端规格、类型、速率要一致

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  分组交换

  存储转发

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