计算机网络(2)——电路交换报文交换分组交换

在计算机网络中，“交换”(switching)的含义就是转接——把一条电话线转接到另一条电话线，是他们连通起来。

从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。

在计算机网络中，“交换”又分为三类，分别是“电路交换”、“报文交换” 、“分组交换”。

一. 电路交换：

电路交换是以电路连接为目的的交换方式，通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通道。

电路交换的三个阶段：

（1）建立连接（2）通信（3）释放连接

电路交换具有以下优缺点：

优点：

（1）由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所以传输数据的时延非常小。

（2）通信双方之间的屋里通路一旦建立，双方可以随时通信，实时性强。

（3）双方通信时按发送顺序传送数据，不存在失序问题。

（4）电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号。

（5）电路交换的交换设备及控制均比较简单。

缺点：

（1）电路交换平均连接建立时间对计算机通信来说较长。

（2）电路交换家里连接后，物理通路被通信双方独占，即使通信线路空闲，也不能供其他用户使用，因而信道利用率低。

（3）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。

电路交换举例：

图1 电路交换

二. 报文交换

是数据交换的三种方式之一，报文整个地发送，一次一跳。报文交换是分组交换的前身，是由列奥纳德·克莱因饶克于1961年提出的。

　　报文交换的主要特点是：存储接受到的报文，判断其目标地址以选择路由，最后，在下一跳路由空闲时，将数据转发给下一跳路由。报文交换系统现今都由分组交换或电路交换网络所承载。

　　报文交换采用"存储-转发"方式进行传送，无需事先建立线路，事后更无需拆除。

　报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式，因而有以下优缺点：

优点：

　　(1)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，不存在连接建立时延，用户可随时发送报文。　　

(2)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。　　

(3) 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。

缺点：

(1)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。　

(2)报文交换只适用于数字信号。　　

(3)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。为了降低成本，减少结点的缓冲存储器的容量，有时要把等待转发的报文存在磁盘上，进一步增加了传送时延。

二. 分组交换

分组交换是以分组为单位进行传输和交换的，它是一种存储——转发交换方式，即将到达交换机的分组先送到存储器暂时存储和处理，等到相应的输出电路有空闲时再送出。

分组交换具有以下优缺点。

优点：

（1）分组交换不需要为通信双反预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送分组。

（2）由于采用存储转发方式，加之交换节点具有路径选择，当某条传输线路故障时可选择其他传输线路，提高了传输的可靠性。

（3）通信双方不是固定的战友一条通信线路，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。

（4）加速了数据在网络中的传输。因而分组是逐个传输，可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了传输时间。

（5）分组长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，所以简化了交换节点中存储器的管理。

（6）分组较短，出错几率减少，每次重发的数据量也减少，不仅提高了可靠性，也减少了时延。

缺点：

（1）由于数据进入交换节点后要经历存储转发这一过程，从而引起的转发时延（包括接受分组、检验正确性、排队、发送时间等），而且网络的通信量越大，造成的时延就越大，实时性较差。

（2）分组交换只适用于数字信号。

（3）分组交换可能出现失序，丢失或重复分组，分组到达目的节点时，对分组按编号进行排序等工作，增加了麻烦。

图2 交换技术图示

综上，若传输的数据量很大，而且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链路组成是，采用分组交换较为合适。从提高整个网络的信道利用率上看，分组交换优于电路交换。

参考资料：上交翁惠玉老师计算机网络教学视屏

来源： <http://blog.csdn.net/thisispan/article/details/7539721> 来源： <http://blog.csdn.net/thisispan/article/details/7596067>

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