【计算机网络】笔记2——三种交换方式：电路交换，分组交换，报文交换

电路交换(Circuit Switching)

电话交换机接通电话的方式称为电路交换
从通信资源的分配角度看，交换(Switching)就是按照某种动态地分配传输线路的资源
中继线是许多用户共享的
电路交换的三个步骤：

建立连接（分配通信资源）
通话（一直占用通信资源）
释放连接（归还通信资源）

分组交换(Packet Switching)

在因特网中，最重要的分组交换机就是路由器，它负责将各种网络互连起来，并对接收到的分组进行转发，也就是进行分组交换

路由器：R1 R2 R3 R4 R5，

例如：主机H6要给主机H2发送一条消息，通常把表示该消息的整块数据称为一个报文。在发送报文之前，先把较长的报文划分成为一个个更小的等长数据段。在每一个数据段前，加上一些由必要的控制信息组成的首部后，就构成了一个分组，也可以简称为包，相应的，首部也可以被称为“包头”。

分组交换机在收到一个分组后，先将分组暂时存储下来，再检查其首部，按照首部中的目的地址进行查表转发，找到合适的转发接口，通过该接口将分组转发给下一个分组交换机。

在本例中，主机H6将所构造出的各分组依次发送出去，各分组经过途中各分组交换机的存储转发，最终到达主机H2。主机H2收到这些分组后，去掉其它们的首部，将各数据段组合还原出原始报文。

总结：
发送方：构造分组，发送分组
路由器：缓存分组，转发分组
接收方：接收分组，还原报文

报文交换

与分组交换类似，报文交换中的交换结点也采用存储转发方式。但报文交换对报文的大小没有限制，这就要求交换结点需要有较大的缓存空间。
报文交换主要用于早期的电报交换网，现在较少使用，通常被先进的分组交换所取代

三种交换方式的对比

电路交换需要事先建立连接，而报文交换和分组交换可以随时发送分组，不需要事先建立连接
分组交换相比报文交换，减少了转发时延，还可以避免过长的报文长时间占用链路，同时也有利于进行差错控制
电路交换
优点：
1.通信时延小：通信线路为通信双方用户专用，数据直达，因此时延非常小。在连续传世大量数据时，这一优点十分明显
2.有序传输：通信双方只有一条专用的通信线路，数据只在这一条线路上传输，因此不存在失序问题
3.没有冲突：不同的通信双方拥有不同的信道，不会出现争用物理信道的问题
4.适用范围广：电路交换既适用于传输模拟信号，也试用于传输数字信号
5.实时性强
6.控制简单：电路交换的结点交换机及其控制都比较简单
缺点：
1.建立连接时间长
2.线路独占，使用效率低：电路交换一旦建立连接，物理通路就被通信双方独占，即使通信线路空闲，也不能供其他用户使用
3.灵活性差：只要连接所建立的物理通路中的任何一点出现了故障，就必须重新拨号，重新建立连接
4.难以规格化：电路交换时，数据直达，不同类型，不同规格，不同速率的终端很难相互进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制
报文交换
优点
1.无需建立连接：不存在建立连接的时延，用户可以随时发送报文
2.动态分配线路：当发送方把报文传送给结点交换机时，结点交换机先存储整个报文，然后选择一条合适的空闲线路，将报文发送出去
3.提高线路可靠性：如果某条传输路径发生故障，会重新选择另一条路径发送数据，因此提高了传输的可靠性
4.提高线路利用率：双方不是固定占用一条通讯录，而是在不同的时间段部分占用物理线路。因而大大提高了通信线路的利用率
5.提供多目标服务：一个报文可以同时发送给多个目的地址
缺点
1.引起了转发时延
2.需要较大存储缓存空间：报文交换对报文的大小没有限制
3.需要传输额外的信息量：报文需要携带目标地址、源地址等信息
分组交换
优点
1.无需建立连接：不存在建立连接的时延，用户可以随时发送报文
2.线路利用率高：在不同的时间分段部分占用物理线路
3.简化了存储管理：分组的长度固定，相应的缓冲区大小也固定，管理起来更容易
4.加速传输：分组是逐个传输的，这使得后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作可以同时进行
5.减少出错概论和重发数据量：只需重传出错的分组，提高了可靠性，减少了传输时延
缺点：
1.引起了转发时延
2.需要传输额外的信息量：将原始报文分割成等长的数据块，每个数据块都要加上源地址、目的地址等控制信息，从而构成分组，从而使传送的信息量增大
3.对于数据报服务，存在失序、丢失或重复分组的问题；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

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