电路交换

传统电话网使用电路交换,两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。后来随着电话的增多,小范围电话使用两两互相连接的方法,这种连接方法需要的电话线对的数量与电话机数量平方成正比。 后来人们加入了一个处于核心位置的交换机,用其来完成所有接入者的交换工作,多台交换机联系在一起构建成早期的电话电路交换网络

  • 电路交换的特点:
    • 在通信之前需要拨号来建立连接,要经过一个或多个交换机
    • 通信过程中,双方会一直占用彼此的连接,外人无法接入。线路独享,没有额外交换开销
    • 通信结束后,再挂机由交换机释放连接
    • 电路交换是面向连接的通信方式,即 一旦建立连接就会持续到释放,独享、低延迟

电路交换的实质 是基于位置的,在交换设备内部,硬件开关将输入线和输出线直接连通 电路交换的外部表现 是通信两端一旦接通,便拥有一条实际的物理线路,双方独占此线路

报文交换

将欲发送的整块数据称为一个报文

思路:把发送方的数据当做一个 报文 来发送,以面向事务的发送方式(有就做事,没有就等待),传送数据之前不需要建立连接。引入存储转发,把收到的报文存储起来,在适当的时候转发出去,以此解决非面向连接的数据传输方式

  • 报文交换的特点:
    • 无连接、面向事务。
    • 引入存储转发,以调节交换机的工作
    • 中间节点加入了存储器,而且对文件大小有要求。大报文传输时候造成高时延。

分组交换

分组 (包):通常在发送报文前,先将较长的报文划分成一个个更小的等长数据段,在每一个数据段前面,加上一些必要的控制信息组成的 首部 后,就构成了一个 分组 。

分组首部 (包头):含有地址等控制信息,用于在交换机之间完成 分组交换 工作

封包传输的过程

  1. 在发送端,先把较长的 报文 划分成较短的、固定长度的数据段
  2. 每一个数据段前面添加上首部构成 分组
  3. 分组交换网以“分组”作为数据传输单元,交换机根据分组的首部地址信息,把分组转发到下一个结点交换机
  4. 存储转发方式,依次把各分组发送到接收端
  5. 接收端收到分组后剥去首部还原成报文,把收到的数据恢复成为原来的报文

分组交换的特点

  • 分组传送,避免了单次传输数据过大引发的问题
  • 逐段独占以高效、动态利用传输带宽
  • 分组灵活的路由转发,有效对抗断连、独占等
  • 无连接的(connectionless)
  • 存储转发(stored and forwarded),但会增加时延
  • 增加寻址开销,每个分组都需要寻址

三种交换方式比较

计算机网络的基本特点

  • 网络用于计算机之间的数据传送,而不是为了打电话(难预测长度的数据、难预测的连接)
  • 网络能够连接不同类型的计算机,不局限于单一类型的计算机(异质包容性)
  • 所有的网络结点都同等重要,因而大大提高网络的生存性(抗冲击鲁棒性)
  • 早期的面向终端的计算机网络是以单个主机为中心的星形网,分组交换网则是以网络为中心,主机都处在网络的外围

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