在计算机网络中,“交换”(switching )意味着中继——将一根电话线连接到另一根电话线,然后他们连接在一起。
从通信资源分配的角度来看,“交换”是指以某种方式动态分配传输线路的资源。
在计算机网络中,“交换”分为“线路交换”、“消息交换”、“分组交换”三种。
一.电路交换:
线路交换是一种以线路连接为目的的交换方式,在通信之前通信双方之间必须建立被双方独占的物理信道。
电路交换的三个阶段
(1)连接的确立;(2)通信;(3)连接的释放
电路交换有以下优缺点。
优点
)1)通信线路是通信双方的用户专用的,由于数据是直通的,所以数据传输的等待时间非常小。
)2)一旦建立了通信双方之间的室内通道,双方随时可以进行通信,实时性很高。
)3)双方通信时按照发送顺序发送数据,没有丢失顺序的问题。
)4)电路交换既可以应用于模拟信号的传输,也可以应用于数字信号的传输。
)5)电路交换的交换设备和控制比较简单。
缺点
)线路交换的平均连接建立时间对于计算机通信来说很长。
)线路交换在家连接时,物理路径被通信双方独占,即使通信线路空闲,其他用户也无法使用,因此信道利用率低。
)3)线路交换时,数据直通、不同类型、不同标准、不同速度的终端不易相互通信,通信中也不易进行差错控制。
电路交换示例:
图1更换电路
二.报文交换
是数据交换的三种方式之一,消息全程发送,一跳一跳。 信息交换是群体交换的前身,由孝顺绿茶于1961年提出。
消息交换的主要特点是积累接收到的消息,确定其目的地并选择路由,最后,在下一跳路由空闲时,将数据转发到下一跳路由。 消息收发系统目前由分组交换或电路交换网络托管。
消息交换采用“存储-传输”方式进行,不需要事先建立线路,也不需要事后拆除。
消息交换以消息为数据交换单位,消息携带有目标
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 英勇的香烟老师 计算机网络教学视屏
来源: <http://blog.csdn.net/thisispan/article/details/7539721>
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