计算机网络_1.3电路交换、分组交换和报文交换

笔记来源： B站 《深入浅出计算机网络》课程

一、电路交换

1、“电路交换”例子引入

早期专为电话通信服务的电信网络中，需要使用很多相互连接起来的电话交换机，来完成全网的电话交换任务。电话交换机接通电话线的方式，就是电路交换。

2、电路交换的三个阶段

• 使用电路交换进行通信需要经历【1.建立连接 2.通话 3.释放连接】三个阶段
• 1.建立连接
  就是分配通话资源（在使用电路交换打电话之前，主叫方首先要拨号，以请求建立连接）；被叫方听到铃声并摘机，从主叫方到被叫方就建立了一条专用的物理通路，简称为“连接”，这条连接为通信双方提供通信资源
• 2.通话 双方基于已建立的连接进行通话，通话期间双方始终占用着连接，通信资源不会被其他用户占用
• 3.释放连接 通话完毕挂机后，专用物理通路被交换机释放，将双方占用的资源归还给电信网。

3、计算机之间的数据传送不适合采用电路交换

原因：计算机之间的数据传送是突发式的，当使用电路交换来传送计算机数据时，其线路的传输效率一般都会很低，线路上真正用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%。

二、分组交换

1、发送方

（1）报文

通常把表示消息的整块数据叫做一个报文。较长的报文不适宜直接传输。如果报文太长，将对交换节点的缓存容量有很大的需求，在错误处理方面也会比较低效。

（2）分组

将较长的报文划分成若干个较小的等长数据段，在每个数据段前面添加一些由必要的控制信息组成的首部，这样就构造出一个个分组。

（3）首部

添加首部的作用：首部中包含分组的目的地址，否则分组传输路径中的各交换节点就不知道如何转发分组

2、交换节点

• 源主机将分组发送到分组交换网中；
• 分组交换网中的交换节点，收到一个分组后，现将其缓存下来，然后从首部中提取目的地址，按照目的地址查找自己的转发表，找到相应的转发接口后，将分组转发出去，交给下一个转发节点；
• 经过多个交换节点的存储转发后，分组最终被转发到目的主机

3、接收方

• 目的主机收到分组后，去掉它们各自的首部，将各数据段组合还原出原始报文

4、三方各自任务

发送方：构造分组、发送分组
交换节点：缓存分组、转发分组
接收方：接收分组、还原报文

三、报文交换（分组交换的前身）

• 报文交换是分组交换的前身。
• 在报文交换中，报文被整个地发送，而不是拆分成若干个分组进行发送。
• 交换节点将报文整体接收完成后才能查找转发表，将整个报文转发到下一个节点。
• 因此，报文交换比分组交换带来的转发时延要长很多，需要交换节点具有的缓存空间也大很多。

四、三种交换的对比

• 若要连续传送大量的数据，并且数据传送时间远大于建立连接的时间，则使用电路交换可以有较高的传输效率。
  然而计算机的数据传送往往是突发式的，采用电路交换时通信线路的利用率会很低。
• 报文交换和分组交换都不需要建立连接（即预先分配通信资源），在传送计算机的突发数据时可以提高通信线路的利用率。
• 将报文构造成若干个更小的分组进行分组交换，比将整个报文进行报文交换的时延要小，并且还可以避免太长的报文长时间占用链路，有利于差错控制，同时具有更好的灵活性。