交换

所谓交换，指的就是服务器与服务器之间的数据交换。考纲要求掌握三种：电路交换、报文交换和分组交换。这篇文章主要介绍这三种交换方式，以及分组交换中的数据报和虚电路。

 

电路交换

电路交换即在通信之前，在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路，由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成。整个电路交换的过程包括建立线路、占用线路并进行数据传输和释放线路三个阶段。

优点：

1、传输速度快、简单高效。

2、实时。

3、按序到达。

4、既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号。

缺点：

1、资源利用率低。

2、新建连接需要占据一定的时间，甚至比通话的时间还长。

3、不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信。

在要求数据按先后顺序 / 以恒定速率快速传输 / 传输数据量较大的情况下，使用电路交换是较为理想的选择。因此，当传输实时数据时，诸如音频和视频；或当服务质量（QOS）要求较高时，通常使用电路交换网络。

 

报文交换

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。当某条传输路径发生故障时，重新选择另一条路径传输数据。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。

优点：

1、不需要预先建立一条专用线路。

2、提高传输的可靠性。

3、提供多目标服务。

4、允许建立数据传输的优先级。

5、资源利用率高。

缺点：

1、只适用于数字信号。

2、存在转发时延。

3、要求网络中每个结点有较大的缓冲区。

在要求提高网络信道利用率 / 以恒定速率快速传输 / 传输文件较大的情况下，使用报文交换是较为理想的选择。（实际几乎不使用）

 

分组交换

分组交换仍采用存储转发传输方式，但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)逐个地发送出去，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。因此分组交换除了具有报文的优点外，与报文交换相比，还有以下优缺点。

优点：

1、加速了数据在网络中的传输。

2、简化了存储管理。

3、减少了出错机率和重发数据量。

4、更适用于采用优先级策略。

缺点：

1、分段后冗余信息增多，引入转发时延。

2、可能出现失序、丢失或重复分组，引入排序时延。

在要求提高网络信道利用率 / 计算机之间的突发式的数据通信 / 端到端的通路有很多段的链路组成的情况下，使用分组交换是较为理想的选择。

其中，分组交换又分为数据报方式和虚电路方式。数据报方式为网络层提供无连接服务，虚电路方式为网络层提供连接服务。

无连接服务是指不事先为分组的传输确定传输路径，每个分组独立确定传输路径，不同分组传输路径可能不同。连接服务是指首先为分组的传输确定传输路径（建立连接），然后沿该路径传输系列分组，传输结束后拆除连接。

数据报

数据报方式即上述缺点中所述，可能出现失序问题的方式。

每个分组携带源地址和目的地址，路由器根据分组的目的地址转发分组，每个分组根据当前网络情况独立选择路径。

虚电路

虚电路方式可以解决失序问题，将数据包方式和电路交换方式结合，以发挥两者优点。

虚电路即一条源主机到目的主机类似于电路的路径，路径上所有结点都要维持这条虚电路的建立，都维持一张虚电路表，每一项记录了一个打开的虚电路的信息。源主机发送“呼叫请求”分组并收到“呼叫应答”，建立连接；每个分组携带虚电路号，进行全双工通信；源主机发送“释放请求”分组以拆除虚电路。

注：与电路交换的辨析——

虚电路只是一条逻辑上的连接，分组都沿着这条逻辑连接按照存储转发方式传送，而并不是真正建立了一条物理连接。

而电路交换建立了真正的物理连接，进行实时通信。

 

上图来自王道论坛，侵删。