交换方式

交换就是动态分配通信资源。计算机网络中常见三种交换方式：电路交换、报文交换、分组交换。

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电路交换

电路交换的过程分三步：

  1. 建立连接：通信双方之间建立一条专用物理通路。
  2. 通信：通信双方独占这条通路上的通信资源。
  3. 释放连接：通信结束后释放资源。

电路交换适合持续、稳定的数据传输。若数据传送时间远长于建立连接时间，它可以有较高效率。但计算机数据常常是突发式的，长时间独占链路会降低线路利用率。

报文交换

报文交换把整个报文作为一个单位进行存储转发。中间结点收到完整报文后，再决定下一跳并继续转发。

它不需要预先建立专用连接，但整个报文可能很长，会长时间占用结点缓存和链路，时延也较大。

分组交换

分组交换把较长报文拆成较小的分组。每个分组带有首部，中间路由器根据首部中的地址信息查表转发。

分组交换的核心动作是存储转发：

  1. 路由器收到分组。
  2. 把分组暂存下来。
  3. 读取分组首部。
  4. 查转发表，确定转发接口或下一跳。
  5. 将分组发往下一段链路。

分组交换的优点：

  • 不需要建立和释放连接。
  • 分组在哪段链路上传输，才占用哪段链路资源。
  • 每个分组可以独立选择转发路径。
  • 对突发式计算机数据更合适。

分组交换的代价：

  • 分组首部带来额外开销。
  • 路由器存储转发会产生时延。
  • 网络拥塞时可能排队、丢包。
  • 不同分组可能失序到达。

三种交换方式对比

对比 电路交换 报文交换 分组交换
是否建立连接 需要 不需要 不需要
传输单位 连续比特流 整个报文 分组
中间结点处理 建立并维持通路 存储整个报文后转发 存储分组后转发
线路利用率 突发数据下较低 较高 较高
时延特点 有建立连接时延 报文长时时延大 适合流水线式转发