计算机网络三种交换方式(电路交换,报文交换,分组交换)及其优缺点

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通常把发送的整块数据称为一个
报文

电路交换

电路交换图示:
《计算机网络三种交换方式(电路交换,报文交换,分组交换)及其优缺点》
(电路交换就好比,你在跟一个人打电话的时候,首先你得知道别人的电话号码;然后,你拨号,这个时候就是在请求连接。当对方接了电话,你们两个之间就建立了一条通路,只有你们两个可以用,人后你们就可以聊天。别人现在跟你打电话也不能和你搭上线,只能等你打完电话,;等你打完之后,你们两之间的通路就断了,比人就可以跟你打电话了)

  1. 电路交换的一般过程:在使用电路交换通话之前,必须先拨号请求建立连接。当被叫用户听到交换机送来的振铃并摘机后,从主叫端到被叫端就建立了一条连接,也就是一条专用的物理通路,这条链接保证了双方通话时所需的通信资源,而这些资源在双方通信时不会被其他用户占用,此后主机和被叫双方就能互相通话。通话完毕后,交换机释放刚才使用过的这条专用的物理通路(即把刚才占用的所有通信资源归还给电信网)。

  2. 电路交换必须是面向对象

  3. 交换就是按照某种方式动态的分配传输线路的资源。(含义:连接)

  4. 建立连接(占用通信资源)——通话(一直占用通信资源)——释放连接(归还通信资源),三个步骤的交换方式称为电路交换

  5. 在通话的全部时间内,通话的两个用户始终占用端到端的通信资源

电路交换的优缺点

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(交换机等)及控制均较简单。

缺点:

  1. 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。
  2. 电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说嫌长。
  3. 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。
  4. 交换数据时,其线路的传输效率往往很低。这是因为计算机数据是突发式地出现在传输线路上的,传输数据的时间往往不到10%甚至1%

报文交换

20世纪40年代,电报通信也采取了基于存储转发原理的报文交换

报文交换介于电路交换和分组交换之间

相当于寄一封信出去,填好地址后,把内容全部放到信封里,一站一站的发送到目的地址。

报文交换的优缺点

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。

分组交换

分组交换示意图:
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分组交换采用的是存储转发技术

在发送报文之前,先把较长的报文划分成一个个更小的等长的数据段;然后在数据段的前面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

分组又称为“”,而分组的首部又称为“包头

首部包含了:目的地址源地址等重要控制信息

主机是为用户进行信息处理的,并且可以和其他主机通过网络交换信息。
路由器则是用来转发分组的,即进行分组交换的。路由器收到一个分组,先暂时存储一下,检查其首部查找转发表,按照首部中的目的地址,找到合适的接口转发出去,把分组交给下一个路由器。这样一步步地以存储转发的方式把分组交付最终的目的主机。
分组传输数据图示:
从多条路传输数据到h4,路由器设备是共享的
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分组交换的优缺点

优点:

  1. 高效。在分组传输的过程中动态分配传输宽带,对通信链路是逐段占用。
  2. 灵活。为每一个分组独立的选择最合适的转发路由。
  3. 迅速。以分组作为传送单位,可以不先建立连接,就能像其他主机发送分组。
  4. 可靠。保证可靠性的网络协议;分布式多路由的分组交换网,使网络有很好的生存性

缺点:

  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,使控制复杂,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。

三种电路比较

《计算机网络三种交换方式(电路交换,报文交换,分组交换)及其优缺点》
电路交换——整个报文的比特流连续地从源点直达终点,好像在一个管道中传输

报文交换——整个报文先传送到相邻结点,全部存下来后查找转发表,转发到下一个结点
分组交换——单个分组(整个报文的一部分)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

  1. 若要传送的数据量很大,且其传送时间远大于连接建立时间,则采用电路交换较为合适。

  2. 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。

  3. 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

    原文作者:@玉面小蛟龙
    原文地址: https://blog.csdn.net/qq_43610614/article/details/108550359
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