电路交换、报文交换和分组交换

        在计算机网络发展初期，所面临的问题是目前已有电报网络和电话网络，仿照哪种实现计算机网络完成数据交换呢?

 1、电话网络（采用电路交换技术）

电路交换(Circuit Switching):通过物理线路的连接，动态地分配传输线路资源

电话网络示意图

 

 电路交换的过程：

（1）建立连接（尝试占用通信资源）

（2）通信（一直占用通信资源）

（3）释放连接（归还通信资源）

电路交换的优缺点：

优点：

        通信前从主叫端到被叫端建立一条专用的物理通路在通信的全部时间内，两个用户始终占用端到端的线路资源，数据直送，传输速率高。因此电路交换更适用于低频次，大量的传输数据。

缺点：

·建立和释放连接，需要额外的时间开销。

·线路被通信双方独占，利用率低。

·线路分配的灵活性差。

·交换节点不支持“差错控制”(无法发现传输过程中发生的数据错误)。

总结：计算机之间数据往往是“突发式”传输，即往往会高频次、少量的传输数据。因此，计算机网络并不适合采用电路交换技术。

2、电报网络（采用“报文交换”技术）

        报文交换利用的存储转发的思想是：把传送的数据单元先存储进中间节点，再根据目的地址转到给下一节点。报文的组成是，信息的来源地址、目的地址以及发送的信息。

报文交换的优缺点：

优点：

·通信前无需建立连接数据。

·以报文为单位被交换节点间进行存储转发，通信线路可以灵活分配。

·在通信时间内，两个用户无需独占一整条物理线路。

·相比于电路交换，线路利用率高。

·交换节点支持差错控制(可以检验报文数据是否存在错误)。

缺点：

·报文不定长，不方便存储转发管理。

·长报文的存储转发时间开销大、缓存开销大。

·长报文容易出错，重传代价高。

3、分组交换技术

        由不定长报文拆分成定长的分组数据，传输后需要对分组进行排序合并。因此需要记录源地址(始发位置)、目的地址(接收位置)、分组号(用于排序分组)。这些内容被记录在首部，每个分组数据都会包含一个首部。

分组交换技术示意图

 分组交换的优缺点：

优点：

·通信前无需建立连接。

·数据以报文为单位被交换节点间进行存储转发，通信线路可以灵活分配。

·在通信时间内，两个用户无需独占一整条物理线路。

·相比于电路交换，线路利用率高。

·交换节点支持差错控制(可以检验报文数据是否存在错误)。

相较于报文交换，分组交换的改进：

·分组定长,方便存储转发管理。

·分组的存储转发时间开销小、缓存开销小。

·分组不易出错，重传代价低。

缺点：

·相比于报文交换，控制信息占比增加。

·相比于电路交换，依然存在存储转发时延。

·报文被拆分为多个分组，传输过程中可能出现失序、丢失等问题，增加处理的复杂度。

4、虚电路交换（基于分组交换）

虚电路交换的过程：

（1）建立连接（虚拟电路）

（2）通信（分组按序、按照已经建好的既定线路发送，通信双方不独占线路）

（3）释放连接

        这个过程相当于把压力都给到了分组交换机，但是本身计算机处理数据的能力是非常强大的，不如把压力都给计算机采用的分组交换技术。