数据交换方式

在数据通信系统中，当终端与计算机之间，或者计算机与计算机之间不是直通专线连接，而是要经过多个节点来中继时，那么两端系统之间的传输通路就是通过通信网络中若干节点转接而成的。
中继节点之间进行数据传输所采用的技术就是数据交换技术。主要的交换技术有：电路交换、存储转发交换技术两大类，存储转发方式又分为报文交换、分组交换两种。

电路交换

电路交换其特点是由交换机负责在两个通信站点之间建立一条物理的固定传输线路，直到通信完毕后再拆除，在通信期间始终由一对用户固定占用。
利用电路交换进行通信包括电路建立、数据传输、电路拆除三个阶段。最典型的应用就是电话的交换方式，拨号过程就是电路建立，通话阶段即为数据传输，挂机就拆除电路。
电路交换的优点： 通信实时性强，适用于交互式会话通信。
电路交换的缺点： 对突发性通信不适应，独占链路，通信系统的效率低下，链路使用率不高；系统不具有存储数据的能力，不具备差错控制能力，无法发现和纠正传输过程中的数据差错。

因此，电路交换不适合计算机网络的通信特点。

存储转发

即先存储，再转发。把需要传送的数据在交换设备的控制下，缓冲存储在设备的数据缓冲区，当信道空闲时再选择路径转发出去。这样，既提高了信道的利用率，节省了建立电路的延迟，也可以进行差错控制、流量控制和数据安全保障等。
存储转发技术分为报文交换、分组交换两种方式。

报文交换

报文交换方式不要求在两个通信结点之间建立专用通路。结点把要发送的信息组织成一个完整的数据包——报文，该报文中含有目标结点的地址，完整的报文在网络中一站一站地向前传送。
每一个结点接收整个报文，检查目标结点地址、差错控制等，然后根据网络中的交通情况在适当的时候转发到下一个结点。经过多次的存储——转发，最后到达目标，因而这样的网络叫存储——转发网络。其中的交换结点要有足够大的存储空间，用以缓冲收到的长报文。

报文包括3部分内容分别是报头、报文正文和报尾，报头由源站地址、目的站地址及其他辅助信息组成。

报文交换的优点

交换结点对各个方向上收到的报文排队，对照下一个转结点，然后再转发出去，这些都带来了排队等待的延迟时间。其优点是：

报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立的时延，用户可随时发送报文。
由于采用存储转发的传输方式，使之具有下列优点：a.在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施，加之交换结点还具有路径选择，就可以做到某条传输路径发生故障时，重新选择另一条路径传输数据，提高了传输的可靠性；b.在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配，甚至收发双方可以不同时处于可用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间进行通信；c.提供多目标服务，即一个报文可以同时发送到多个目的地址，这在电路交换中是很难实现的；d.允许建立数据传输的优先级，使优先级高的报文优先转换。
通信双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。

报文交换的缺点

当然，报文交换也有其缺点：

由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程，从而引起转发时延（包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等），而且网络的通信量愈大，造成的时延就愈大，因此报文交换的实时性差，不适合传送实时或交互式业务的数据。
报文交换只适用于数字信号。
由于报文长度没有限制，而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报文，当输出线路不空闲时，还可能要存储几个完整报文等待转发，要求网络中每个结点有较大的缓冲区。
由于对报文长度没有限制，如出现较大的报文，其他节点的数据等候发送的延迟时间会较长，就会出现节点间不公平的情况。

总结起来，报文交换的特点有：

源节点和目标节点在通信时不需要建立一条专用的通路；
与电路交换相比，报文交换没有建立电路和拆除电路所需的等待和时延；
电路利用率高，节点间可根据电路情况选择不同的速度传输，能高效地传输数据；
要求节点具备足够的报文数据存放能力；
数据传输的可靠性高，每个节点在存储转发中都要进行差错控制，即检错和纠错。

分组交换

分组交换仍采用存储转发的方式，在报文交换的基础上将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐一地发送出去，因此分组交换除了具有报文的优点外，与报文交换相比有以下优点：

加速了数据在网络中的传输。因为分组长度较小，逐一进行传输，所以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作可以并行，这种流水线式的传输方式减少了报文的传输时间，降低了缓冲区大小，缩短了存储转发的等待延时。
简化了存储管理。因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比较容易。
减少了出错机率和重发数据。因为分组较短，其出错机率必然减少，每次重发的数据量也就大大减少，这样不仅提高了可靠性，也减少了传输时延。
由于分组短小，更适用于采用优先级策略，便于及时传送一些紧急数据，因此对于计算机之间的突发式的数据通信，分组交换显然更为合适些。

分组交换技术也有一定的缺点：

虽然分组交换比报文交换的传输时延少，但仍然存在存储转发的时延，而且交换节点设备必须具有更强的处理能力。
分组交换的每个分组都要加上源、目的地址和分组编号等控制信息，这样使得传送的数据增加了开销，在一定程度上降低了通信效率，增加了处理的时延，使控制复杂，时延增加。
当分组交换可能出现失序、丢失或重复分组，分组到达目的结点时，要对分组按编号进行排序等工作，增加了麻烦。若采用虚电路服务，虽无失序问题，但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。

分组交换之虚电路服务

为了解决分组交换存在失序、丢失的问题，既能像电路交换那样，实现可靠、有序的数据传输，又能像分组交换那样，可以通过共享链路来提高链路的利用率，因此人们发明了虚电路交换技术来满足传输需求。
在传输方式上虚电路服务与电路交换一样，数据的传输需经过三个步骤：

在源结点与目标结点之间建立一条逻辑链路，即建立虚电路；
将数据组装成分组按顺序沿着逻辑链路传送出去；
数据传输完毕，拆除逻辑链路。

虚电路服务仅在源主机发出呼叫分组中需要填上源和目的主机的全网地址，在数据传输阶段，都只需填上虚电路号。而数据报服务，由于每个数据报都单独传送，因此，在每个数据报中都必须具有源和目的主机的全网地址，以便网络结点根据所带地址向目的主机转发，这对频繁的人机交互通信每次都附上源、目的主机的全网地址不仅累赘，也降低了信道利用率。另外，虚电路服务沿途各结点只在呼叫请求分组在网中传输时，进行路径选择，在数据传输阶段便不需要进行路径选择了。在保障分组顺序问题上，对于虚电路服务，由于从源主机发出的所有分组都是通过事先建立好的一条虚电路进行传输，所以能保证分组按发送顺序到达目的主机。在可靠性与适应性方面，虚电路服务在通信之前双方已进行过连接，而且每发完一定数量的分组后，对方也都给予确认，故虚电路服务比数据报服务的可靠性高。但是，当传输途中的某个结点或链路发生故障时，数据报服务可以绕开这些故障地区，而另选其他路径，把数据传至目的地，而虚电路服务则必须重新建立虚电路才能进行通信。

总之，
若要传送的数据量很大，且其传送时间远大于呼叫时间，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。

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