4.1.2 计算机网络之（电路交换、报文交换、分组交换--数据报--虚电路）

缺乏、安全感 2022-12-29 01:59 203阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  [0.思维导图][0.]
     *  [1.几种传输单元名词解析][1.]
     *  [2.电路交换][2.]
     *  [3.报文交换][3.]
     *  [4.分组交换][4.]
     *   *  [（1）数据报][1]
         *  [（2）虚电路][2]
         *  [（3）数据报服务和虛电路服务的比较][3]
     *  [5.报文交换与分组交换的时间消耗比较][5.]
     *  [6.电路交换、报文交换、分组交换的交换方式比较][6.]

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## 0.思维导图 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxNDYwNA_size_16_color_FFFFFF_t_70]

## 1.几种传输单元名词解析 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxNDYwNA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

*  这里探讨的电路交换、报文交换、分组交换，我们可以把这三种交换方式的交换数据单位看成一个整体去理解，不要过分去细究以上几种传输单元名词与这三种交换方式的关系。

## 2.电路交换 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxNDYwNA_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

*  在进行数据传输前，两个结点之间必须先建立一条专用 (双方独占)的物理通信路径(由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成)，该路径可能经过许多中间结点。这一路径在整个数据传输期间一直被独占，直到通信结束后才被释放。
 *  因此，电路交换技术分为三个阶段:`连接建立、数据传输和连接释放`。
 *  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。电路交换的关键点是，在数据传输的过程中，`用户始终占用端到端的固定传输带宽`。
 *  `电路交换技术的优点如下`:  
    1)`通信时延小`。由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，因此传输数据的时延非常小。当传输的数据量较大时，这-优点非常 明显。  
    2)`有序传输`。双方通信时按发送顺序传送数据，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，又适用于传输数字信号。  
    5)`实时性强`。通信双方之间的物理通路一旦建立， 双方就可以随时通信。  
    6)`控制简单`。电路交换的交换设备(交换机等)及控制均较简单。
 *  `电路交换技术的缺点如下`:  
    1)`建立连接时间长`。电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说太长。  
    2)`线路独占，使用效率低`。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，因而信道利用率低。  
    3)`灵活性差`。只要在通信双方建立的通路中的任何一点出了故障，就必须重新拨号建立新  
    的连接，这对十分紧急和重要的通信是很不利的。  
    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`。
 *  注意，电路建立后，除源结点和目的结点外，电路上的任何结点都采取`“直通方式”`接收数  
    据和发送数据，即不会存在存储转发所耗费的时间。

## 3.报文交换 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxNDYwNA_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

*  数据交换的单位是报文，报文携带有源地址，目标地址，数据等信息。
 *  `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。 中文名报文交换，外文名Message switching。
 *  报文交换技术的`优点`如下:  
    1)`无须建立连接`。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，不存在建立  
    连接时延，用户可以随时发送报文。  
    2)`动态分配线路`。当发送方把报文交给交换设备时，交换设备先存储整个报文，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，那么可重新选择另一条路径传输数据，  
    因此提高了传输的可靠性。  
    4)`提高线路利用率`。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道，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，这在电路交换中是很难实现的。
 *  报文交换技术的`缺点`如下:  
    1)由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程，因此会引起`转发时延`(包括接收  
    报文、检验正确性、排队、发送时间等)。  
    2)报文交换对报文的大小没有限制，这就要求`网络结点需要有较大的缓存空间`。

注意:报文交换主要使用在早期的电报通信网中，现在较少使用，通常被较先进的分组交换  
方式所取代。

## 4.分组交换 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxNDYwNA_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

*  同报文交换一样，分组交换也采用存储转发方式，但解决了报文交换中大报文传输的问题。分组交换限制了每次传送的数据块大小的上限，把大的数据块划分为合理的小数据块，再加上一些必要的控制信息(如源地址、目的地址和编号信息等)，构成分组(Packet)。 网络结点根据控制信息把分组送到下一结点，下一结点接收到分组后，暂时保存并排队等待传输，然后根据分组控制信息选择它的下一个结点，直到到达目的结点。到达目地之后的数据分组再重新组合起来，形成一条完整的数据。
 *  分组交换的`优点`如下:  
    1)`无建立时延`。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，用户可随时发送分组。  
    2)`线路利用率高`。通信双方不是固定占有- -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。  
    3)`简化了存储管理(相对于报文交换)`。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。  
    4)`加速传输`。分组是逐个传输的，可以使后-一个分组的存储操作与前一一个分组的转发操作并行，这种流水线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次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概率及时间也必然少得多。  
    5)`减少了出错概率和重发数据量`。因为分组较短，其出错概率必然减小，所以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。
 *  分组交换的`缺点`如下:  
    1)`存在传输时延`。尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但相对于电路交换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)`需要传输额外的信息量`。每个小数据块都要加上源地址、目的地址和分组编号等信息，从而构成分组，因此使得传送的信息量增大了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，可能会出现失序、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，因此很麻烦。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。
 *  `分组交换`根据其`通信子网向端点系统提供的服务`，还可进一步分为`面向连接的虚电路`方式和  
    `无连接的数据报方式`。这两种服务方式都由网络层提供。要注意`数据报方式`和`虚电路方式`是`分组 交换的两种方式`。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxNDYwNA_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

### （1）数据报 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxNDYwNA_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

*  作为通信子网用户的端系统发送一个报文时，在端系统中实现的高层协议先把报文拆成若干  
    带有`序号的数据单元`，并在网络层加上地址等控制信息后形成数据报分组(即网络层PDU)。`中 间结点存储分组`很短一段时间，找到`最佳的路由`后，尽快转发每个分组。不同的分组可以走不同  
    的路径，也可以按·`不同的顺序到达目的结点`。  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxNDYwNA_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]

### （2）虚电路 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxNDYwNA_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

*  在虚电路方式中，端系统每次建立虚电路时，选择一个未用过的`虚电路号`分配给该虛电路，以区别于本系统中的其他虚电路。在传送数据时，`每个数据分组不仅要有分组号、校验和等控制信息，还要有它要通过的虚电路号`，以区别于其他虚电路上的分组。在虚电路网络中的每个结点上都维持–张`虚电路表`，表中的每项记录了一个打开的虚电路的信息，包括在接收链路和发送链路上的虚电路号、前一结点和下一结点的标识。`数据的传输是双向进行的`，上述信息是在虚电路的建立过程中确定的。
 *  `虚电路之所以是“虚”的，是因为这条电路不是专用的·`，每个结点到其他结点之间的链路可能同时有若干虚电路通过，也可能同时与多个结点之间建立虚电路。每条虚电路支持特定的两个端系统之间的数据传输，两个端系统之间也可以有多条虚电路为不同的进程服务，这些虚电路的实际路由可能相同也可能不同。  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxNDYwNA_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]

### （3）数据报服务和虛电路服务的比较 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxNDYwNA_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]

## 5.报文交换与分组交换的时间消耗比较 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxNDYwNA_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]

## 6.电路交换、报文交换、分组交换的交换方式比较 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzkxNDYwNA_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]

[0.]: https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105077310#0_3
[1.]: https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105077310#1_5
[2.]: https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105077310#2_8
[3.]: https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105077310#3_32
[4.]: https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105077310#4_57
[1]: https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105077310#1_76
[2]: https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105077310#2_83
[3]: https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105077310#3_88
[5.]: https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105077310#5_90
[6.]: https://blog.csdn.net/weixin_43914604/article/details/105077310#6_93
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