电路交换、报文交换、分组交换

1. 电路交换

• 原理：

  • 在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路（由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成）；

• 优点：

  • 由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所以传输数据的时延非常小。
  • 通信双方之间的物理通路一旦建立，双方可以随时通信，实时性强。
  • 双方通信时按发送顺序传送数据，不存在失序问题。
  • 电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号。
  • 电路交换的交换设备（交换机等）及控制均较简单。

• 缺点：

  • 电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说嫌长。
  • 电路交换连接建立后，物理通路被通信双方独占，即使通信线路空闲，也不能供其他用户使用，因而信道利用低。
  • 电路交换时，数据直达，不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制。

• 应用：

  • 适合语音（如打电话）这类对实时性要求高的业务。但不适合数据通信业务，对于两台计算机进行数据通信来说，大多数时间线路是空闲的，由于物理通路被通信是独占的，不能供其他用户使用，因而信道利用低。

2. 报文交换

• 原理：

  • 报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式。

• 优点：

  • 报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送报文。
  • 由于采用存储转发的传输方式，使之具有下列优点：
    • 在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施，加之交换结点还具有路径选择，就可以做到某条传输路径发生故障时，重新选择另一条路径传输数据，提高了传输的可靠性；
    • 在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配，甚至收发双方可以不同时处于可用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间进行通信；
    • 提供多目标服务，即一个报文可以同时发送到多个目的地址，这在电路交换中是很难实现的；
    • 允许建立数据传输的优先级，使优先级高的报文优先转换。
  • 通信双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。

• 缺点：

  • 由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程，从而引起转发时延（包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等），而且网络的通信量愈大，造成的时延就愈大，因此报文交换的实时性差，不适合传送实时或交互式业务的数据。
    报文交换只适用于数字信号。
  • 由于报文长度没有限制，而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报文，当输出线路不空闲时，还可能要存储几个完整报文等待转发，要求网络中每个结点有较大的缓冲区。为了降低成本，减少结点的缓冲存储器的容量，有时要把等待转发的报文存在磁盘上，进一步增加了传送时延。

3. 分组交换

• 介绍：又称为报文分组交换，基于报文交换，将报文划分为更小的数据单位：报文分组（也称为段、包、分组）。

• 原理：分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去。因此分组交换除了具有报文的优点外，与报文交换相比有以下优缺点。

• 优点

  • 加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输，可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了报文的传输时间。此外，传输一个分组所需的缓冲区比传输一份报文所需的缓冲区小得多，这样因缓冲区不足而等待发送的机率及等待的时间也必然少得多。
  • 简化了存储管理。因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比较容易。
  • 减少了出错机率和重发数据量。因为分组较短，其出错机率必然减少，每次重发的数据量也就大大减少，这样不仅提高了可靠性，也减少了传输时延；
  • 由于分组短小，更适用于采用优先级策略，便于及时传送一些紧急数据，因此对于计算机之间的突发式的数据通信，分组交换显然更为合适些。

• 缺点

  • 尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但仍存在存储转发时延，而且其结点交换机必须具有更强的处理能力。
  • 分组交换与报文交换一样，每个分组都要加上源、目的地址和分组编号等信息，使传送的信息量大约增大5%～10%，一定程度上降低了通信效率，增加了处理的时间，使控制复杂，时延增加。
  • 当分组交换采用数据报服务时，可能出现失序、丢失或重复分组，分组到达目的结点时，要对分组按编号进行排序等工作，增加了麻烦。若采用虚电路服务，虽无失序问题，但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。

总之，若要传送的数据量很大，且其传送时间远大于呼叫时间，则采用电路交换较为合适；当端到端的通路有很多段的链路组成时，采用分组交换传送数据较为合适。从提高整个网络的信道利用率上看，报文交换和分组交换优于电路交换，其中分组交换比报文交换的时延小，尤其适合于计算机之间的突发式的数据通信。

参考文献：

https://blog.csdn.net/weixin_42449534/article/details/96615313

标签：报文,交换,通信,报文交换,分组,时延
来源： https://www.cnblogs.com/nju-zy/p/14965593.html