计算机网络——三种交换方式

电路交换（Circuit Switching）

要实现每台主机相互连接是不现实，假如一台主机要和另外一台主机相连，则需要一根连接线，五台就需要十条连接线，而更多则需要的连接线成指数级上升(代词)，如果有n个主机则需要的连接线计算公式为： 2/n(n-1)

那么怎么实现通过减少连接线还能让主机与主机之间相互连接呢？答案是在主机与主机之间增加一个中间设备（路由、交换机），通过中间设备（简单看作有多个开关的开关器），让每台主机与中间设备连接，将需要连接的主机通过中间设备与主机互联，从而大大减少了连接线的数量。（当然每台交换机都是存在上线的，这时我们可以通过增加交换机来进行增加连接的数量，从而达到可以覆盖国际的网络连接。）

• 而将设备交换机接通连接线的行为方式称为电路交换

• 从通信资源的分配角度来说，交换（Switching）就是按照某种方式动态地分配连接线的资源

（注意！用户的用户线是归用户专用，但是中间的中继线则是共同使用的）

电路交换的三个步骤：

1. 建立连接（分配通信资源）

2. 连接时（占用通信资源）

3. 释放连接（归还通信资源）

分组交换（Grouping switching）

在分组交换中，发送方想将以文件发送至接收方则需要将文件拆分成小段数据（包），而每段数据都会进行封装（每段数据都可以通过不同的路线到达目的地，而发送每段数据前都会增加一些由必要的控制信息组成的包头，而包头中包含了非常重要的分组的目的地址，否则在发送的过程中，目的地址不正确或没有地址，则会造成丢包），而发送的过程中先由路由(分组交换机)将数据缓存下来再检查包头，然后再进行查表转发，如果查不到目的接口则转入下一个路由，直到查找到对应的接收方，接收方收到之后会去掉包头进行组合（如果显示不完整，则是有几段或无上限的数据包丢失）还原出原始数据。

报文交换

报文交换与分组交换类似，但是不需要将文件划分为多个数据，它采用的是通过路由直接转发，相对它对路由的缓存要求更高。

三种交换方式对比

电路交换（Message switching）

• 优点：

• 1. 通信时延小

  2. 有序传输

  3. 没有冲突

  4. 适用范围广

  5. 实时性强

  6. 控制简单

• 缺点：

• 1. 建立连接时间长

  2. 线路独占，使用效率低下

  3. 灵活性差

  4. 难以规格化

报文交换

优点：

无需建立连接

• 动态分布线路

• 1. 提高线路可靠性

  2. 提高线路利用率

  3. 提供多目标服务

• 缺点：

• 1. 引起了转发时延

  2. 需要较大的存储缓存空间

  3. 需要传输额外的信息量

分组交换

• 优点：

• 1. 无需建立连接

  2. 线路利用率高

  3. 简化了存储管理

  4. 加速传输

  5. 减少出错率和重发数据量

• 缺点：

• 1. 引起了转发时延

  2. 需要传输额外的信息量

  3. 对于数据包服务，存在失序、丢失或重复分组问题

  4. 对于虚电路服务，存在呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程