一 数据交换方式

网络中的掌中宝

通过路由器实施的异构互联

为什么要数据交换

• 第一种
  • 对于每台主机要通信，我们给每个主机都建立线路，那么一共是 n(n-1)/2 条链路
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• 第二种
  • 通过交换设备互联，N 条链路
  • 缺点：如果主机数量大，将会给交换机压力很大，交换机的内部吞吐量要特别大，并且远距离链路就要长，链路一长信号会差
  • 
• 第三种
  • 通过交换网络
  • 由大量的交换设备互联而构成的，这样既对交换设备的端口要求不是很大，可能几个端口十几个端口就可以了。另外也可以实现远距离之间的通信
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    数据交换方式

    电路交换

例子：电话网络

电路交换的阶段：

graph TB
建立连接/呼叫/电路建立-->通信
通信-->释放连接/拆除电路

特点： 独占资源

要建立一个连接在电话网络中，通过呼叫的方式来建立好这样一个电路，建立好连接，那连接只要一建起两个人就可以进行通信，也就是进行数据的交换和数据的传输。通信结束之后就是释放连接的一个过程，拆除电路的过程。

结合这个图我们可以再来看一下，假如说现在这个是A和BA和B他们两个人要打电话，那A先拨号，拨通之后B就收到了一个振铃，收到这零之后，B就接通电话，相当于两个人之间就已经建立好了一个电路的连接。

只要建立好连接，就会有一个固定的路径来传输数据，现在假如我们A和B之间所建立好的这样一个链路或者说电路，它们的带宽非常的大。也就是说这个电路其实可以通过非常多的数据量，但是现在只有一个人在打电话，现在其实相当于是对带宽有浪费了。

• 优点
  • 通信时延小
  • 有序传输
  • 没有冲突
  • 实时性强
• 缺点
  • 建立连接时间长
  • 线路独占，使用效率低
  • 灵活差
  • 无差错控制能力

报文交换

报文：源应用发送的信息整体

如果报文不大，也就不进行分割处理

首先它就会到这样一个交换设备上，交换设备通常使用的都是一个交换机，这个交换机它具有存储转发的功能。什么叫存储转发？就是指报文到了交换设备，这并不像刚才的电路交换一样直接就发出去了，而是要先存一会，存到什么时候？存到这个电路是可用的，就可以把它转发出去，也就是说如果有链路空闲我们就可以转发出去，而这个链路可以走上面也可以走，下面取决于当时的一个网络情况，所以可以看到它这个路径并不是固定的，而且也并不像电路交换一样事先约定好一个路径，它是可以比较随机性的进行一个游走的，所以报文交换就是这样一个过程。

• 优点
  • 无需建立连接
  • 存储转发，动态分配线路
  • 线路可靠性较高
  • 线路利用率较高
  • 多目标服务
• 缺点
  • 存储转发时延
  • 报文大小不定，需要的网络节点要有较大的缓存空间

分组交换

分组：把大的数据块分割成小的数据块

它们都采用一个存储转发的思想，但是他们所转发的数据大小，或者说这个数据究竟是什么？这一点是不一样的。他转发的是分组，分组指的就是把大的数据块分割成一个小的数据块，那也就是把之前我们讲的报文给它切割成一个一个又一个小的数据块，再进行一个存储和转发，那这个分组可以是相同大小，也可以是不同大小，我们默认它是一个相同大小的分组

• 优点
  • 无需建立连接
  • 存储转发，动态分配线路
  • 线路可靠性较高
  • 线路利用率较高
  • 相对于报文交换，存储管理更容易
• 缺点
  • 存储转发时延
  • 需要传输额外的信息量
  • 乱序到目的的主机，要对分组排序重组

三种交换方式的比较

1. 电路交换
   • 电路交换就是要先建立好链接，然后再传送数据，最后再释放连接，可以看到连接建立的过程是非常长的，而且在数据传送的过程当中是独占资源的。
2. 报文交换
   • 报文交换就是对应于一个报文，我们不需要事先建立连接，直接把它放到链路上进行一个传输，而且也并不是占用整个的从源主机到目的主机之间的路径，而是在不同时间内一段一段的占用链路。
3. 分组交换
   • 分组交换和报文交换一样都是采用存储转发的这种技术，而且也不需要是先建立连接，只不过他们两个传送的单元不同，报文交换传送的单元是报文，比较大的一个数据块儿，分组交换是把这个大的数据块分片了分成一小块的数据块，所以这是分组交换和报文交换的一个区别。而且根据数轴的时间轴的方向可以看到分组交换它整个的时延是要比报文交换更少一些的

区别

1. 报文交换和分组交换都采用存储转发技术。
2. 如果传送的数据量大，而且传送时间远大于呼叫时间，我们都会选择电路交换。
   • 电路交换的传输实验是最小的，因为我们知道电路交换他不需要经历存储转发，也可以叫做是一种直通式的
3. 从信道利用率来看，报文交换和分组交换是要优于电路交换的，而且分组交换的时延总是要更短。