计算机网络——电路交换、分组交换、报文交换

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一、三种交换方式概述

• 电路交换：整个报文的比特流连续的从源点直达终点，好像在一个管道中传送。
• 报文交换：整个报文先传输到相邻的结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。
• 分组交换：单个分组(报文的一部分)传送到相邻结点，传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点

二、电路交换

三、报文交换

四、分组交换

• 在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。
• 添加首部构成分组，每一个数据段前面添加上首部构成分组。
• 接收端收到分组后剥去首部还原成报文。

五、优缺点

	电路交换	报文交换	分组交换
	电路交换在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路	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	基于报文交换，将报文划分为更小的数据单位：报文分组（也称为段、包、分组），采用存储转发传输方式
优点	①通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所以传输时延小。 ②通信双方之间的物理通路一旦建立，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较简单。	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采用存储转发的传输方式： 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。	①加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输，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报文的传输时间。此外，传输一个分组所需的缓冲区比传输一份报文所需的缓冲区小得多，这样因缓冲区不足而等待发送的机率及等待的时间也必然少得多。 ②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。③减少了出错机率和重发数据量。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。 ④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。
缺点	①电路交换的平均连接建立时间长。 ②电路交换连接建立后，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，也难以进行差错控制。	①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，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。	①尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但仍存在存储转发时延，而且其结点交换机必须具有更强的处理能力。 ②分组交换与报文交换一样，每个分组都要加上源、目的地址和分组编号等信息，使传送的信息量大约增大5%～10%，一定程度上降低了通信效率，增加了处理的时间，时延增加。 ③当分组交换采用数据报服务时，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。