三种交换方式：电路交换、分组交换、报文交换

三种交换方式：电路交换、分组交换、报文交换

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1、电路交换（Circuit Switching）

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简介： 电话问世后不久，人们发现要让所有电话机都两两相连接是不现实的，例：两部电话需要用一对电线就能够相

互连接。5部电话两两相连，则需要10对电线，当电话数量很大时，这种连接方法需要电线数量非常庞大，基本很难

实现。于是人们认识到应当使用中间设备将电话连接来，这个中间设备就是电话交换机。将电话交换机看成是一个有多

个开关的开关器，可以将需要通信的任意两部电话的电话线按需接通，大大减少连接的电话线数量。当电话机的数

量增多时，就需要使用很多彼此连接起来的电话交换机来完成全网的交换任务，这样就形成了覆盖全世界的电信网。

• 电路交换

  • 电话交换机接通电话线的方式成为电路交换；

  • 从通信资源的分配角度来看，交换（Switching）就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源；

  • 电路交换的三个步骤：

    ① 建立连接 （分配通信资源）

    ② 通话 （一直占用通信资源）

    ③ 释放连接（归还通信资源）

  

  建立连接： 使用电话交换机打电话之前，先拨号请求建立信息连接。

  通话： 当用户接听电话后，建立通信通道，这条连接保证双方通话时所需的通信资源线会一直占用。

  释放连接： 通话完毕后，电话交换机释放刚才使用的这条物理通路，将通信资源都归还给电信网。

2、分组交换（Packet Switching）

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背景： 电路交换技术传送计算机之间的数据时，其线路的传输效率低下。这是因为计算机数据是突发式地出现

在传输线路上的，当用户正在输入和编辑一份待传输文件时，用户所占用的线路资源暂时未被利用，造成了通信

线路资源被白白浪费。而报文交换技术下的信息传输时延又太长，都不满足计算机数据的实时性要求。因此，计

算机网络采用分组交换。

• 分组交换

  • 简介：在因特网中，最重要的分组交换机就是路由器，它负责将各种网络互连起来，并对接受到的分组进行转发，也就是进行分组交换。

  • 例子： 主机H6的用户给主机H2的用户发送一条消息，通常我们把表示该消息的整块数据称为一个报

    文。发送报文之前，先把较长的报文划分成为一个个更小的等长数据段。在每个数据段前面加上一些

    由必要的控制消息组成的首部后，就构成了一个分组，也可简称为包，首部称为包头。分组交换机收

    到一个分组后，先将分组暂时储存下来，再检查其首部，按照首部中的目的地址进行查表转发，找到合

    适的转发接口，通过该接口将分组转发给下一个分组交换机。在本例中，主机H6将所构造出的各分组依次

    发送出去，各分组经过途中个分组交换机的储存转发，最终到达主机H2。主机H2收到这些分组后，去掉

    它们的首部，将各数据段组合还原出原始报文。本例中，演示了分组传输过程中的两种情况：① 各分组

    从源站到达目的站可以走不同的路径（也就是不同的路由）② 分组乱序，分组到达目的站的顺序不一定与

    分组在源站发送顺序相同，对于可能出现分组丢失、误码、重复问题没有演示。

  • 添加首部的作用：首部中包含了分组的目的地址，否则分组传输路径中的各分组交换机（也就是各路由器）就不知道如何转发分组。
    
    

3、报文交换

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• 与分组交换类似，报文交换中的交换节点也采用存储转发形式。
• 报文交换对报文的大小无限制，这就要求交换结点需要较大的缓存空间。
• 报文交换较少使用，通常被分组交换所代替（这里不介绍）

4、电路交换、分组交换、报文交换的对比

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• 如图：A、B、C、D是分组传输路径上所要经过的4个节点交换机

• 纵坐标为时间

• 电路交换

  • 通信之前首先建立连接，使用建立好的连接进行数据传送；数据传输结束后，需要释放连接，以归还之前建立连接所占用的通信线路资源。
  • 当使用电路交换时，一旦建立连接，中间的各结点交换机就是直通形式的，比特流可以直达终点。

• 报文交换

  • 随时发送报文，不需要事先建立连接，整个报文先传送到相邻节点交换机，全部储存下来后进行查表转发转发到下一个节点交换机。

  • 整个报文需要在各结点交换机进行存储转发，由于不限制报文的大小，因此需要各节点交换机都具有较大

    的缓存空间。

• 分组交换

  • 随时发送分组，不需要事先建立连接，构成原始报文的一个个分组，依次在各结点交换机上存储转发。

    各结点交换机在发送分组的同时，还能缓存接收到的分组。

  • 当使用分组交换时，构成原始报文的一个个分组，在各结点交换机上进行存储转发。相比报文交换，减

    少转发时延,还可以避免过长的报文长时间占用链路，同时也有利于进行差错控制。