计算机网络—电路、分组、报文交换—图文详解

计算机网络—电路、分组、报文交换

计算机网络中的数据传输方式可以根据数据的处理方式和网络资源的使用方式分为电路交换、分组交换和报文交换三种类型。

这些方式在网络设计和数据传输过程中起到了不同的作用和效果。

1. 电路交换（Circuit Switching）

概念：
电路交换是一种建立在通信两端之间直接物理连接的传输方式。在这种方式下，通信路径在通话建立之前被预留和独占，直到通话结束才释放。

这意味着通信双方在通话期间占用了整条通信线路。

工作原理：

• 建立连接： 在通信开始之前，发送方和接收方之间会建立一个专用的通信路径（电路）。这个过程通常包括握手协商和资源分配。
• 数据传输： 一旦连接建立，数据通过预留的通路进行传输，通常是以固定的速率传输。
• 连接释放： 通信结束后，这个连接会被释放，通信资源（如线路、带宽等）被重新分配给其他通信。

特点：

• 实时性好： 适合需要实时传输和固定带宽的应用，如电话通信、视频会议等。

• 资源占用高： 占用的通信资源较多，特别是在通信过程中即使没有数据传输也要保持连接状态。
  

• 传输效率高： 由于预留了整个通信路径，不存在竞争和拥塞问题。

• 控制简单且能做到有序传输。

应用场景：

• 传统电话网络（PSTN）
• 专线网络

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2. 分组交换（Packet Switching）

概念：
分组交换是一种将数据分割成小块（分组）进行传输的方式，每个分组独立传输，可能通过不同的路径到达目的地。在目的地重新组装成完整的数据。

工作原理：

• 分组划分： 数据被划分为多个较小的数据块（分组），每个分组包含了目的地址和部分数据内容。
• 独立传输： 每个分组可以独立地通过网络传输，可能会选择不同的路径和中间节点。
• 重新组装： 在接收端，各个分组根据目的地址被重新组装成原始数据。

特点：

• 灵活性高： 分组可以按需传输，适合多样化的数据传输需求。
• 资源利用率高： 分组可以共享网络资源，多个分组可以同时通过网络传输。
• 适应性强： 对网络中断或故障的适应性较强，可以通过其他路径重新发送分组。

应用场景：

• 互联网数据传输
• 文件下载、电子邮件传输等非实时通信

3. 报文交换（Message Switching）

概念：
报文交换是一种以完整的消息（报文）为单位进行数据传输的方式。

在发送端，整个报文被发送到一个中间节点，存储在那里直到全部报文传输完成后才被转发到接收端。

工作原理：

• 整个消息传输： 整个报文被发送到网络中的存储节点，存储在那里直到全部消息到达后再一次性转发到目的地。
• 无直接连接： 发送端和接收端之间没有直接的物理连接，消息通过中间节点存储和转发。

特点：

• 可靠性高： 消息在中间节点存储，传输过程中可以进行错误检测和重传。
• 传输延迟较大： 因为需要整个消息完整到达后再转发，所以传输延迟较大。
• 适用于非实时通信： 适合那些对传输时延不敏感，但要求可靠性和完整性的应用。

应用场景：

• 电报传输系统（在互联网发展之前常见的传输方式）

Tips：

• 电路交换适用于实时通信和对带宽要求较高的场景，但资源利用率较低。
• 分组交换通过分割数据并独立传输，提高了资源利用率和灵活性，适用于互联网等复杂网络环境。

• 报文交换通过存储转发整个消息来提高传输的可靠性，适合对传输延迟要求不高但对数据完整性要求高的应用。