物理层-第一节通信基础4：数据交换方式

Posted 2022-05-04 快乐江湖

文章目录

• 一：电路交换（Circuit Exchanging）
• 二：报文交换（Message Exchanging）
• 三：分组交换（Packet Exchanging）

数据交换方式主要有以下几种

一：电路交换（Circuit Exchanging）

电路交换：进行数据传输前，结点之间先要一条双方独占的物理通信路径（如下图，由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成），该路径可能会经过许多中间结点；这一路径在整个数据传输期间一直被独占，直到通信结束后才被释放；电路交换整体分为三个阶段：连接建立-数据传输-连接释放

如下是连接释放过程示意图

电路交换方式特点为：

• 用户始终独占端到端的固定传输带宽
• 适用于远程批处理信息传输或系统间实时性要求高的大量数据传输的情况

电路交换方式优缺点分别为：

优点	缺点
传输时延小	建立连接时间长
数据顺序传送、无失序问题	线路独占、即使通信线路空闲，也不能供其他用户使用，信道使用率低
实时性强，一旦建立物理通路，便可以实时通信，适用于交互式会话类通信	灵活性差，双方连接通路中的任何一点出现故障，必须重新拨号，不适合突发性通信
全双工通信，无冲突，通信双方有不同的信道，不会争用物理信道	无数据存储能力，难以平滑通信量
适用于模拟信号和数字信号	电路交换时，数据直达，不同类型、规格、速率的终端很难相互通信
控制简单、电路的交换设备及控制较为简单	无纠错能力，难以进行差错控制

二：报文交换（Message Exchanging）

• 报文：是网络中交换与传输的数据单元，即站点一次性要发送的数据块。报文包含了将要发送的完整的数据信息，其长短很不一致，长度不限且可变；报文携带有目标地址、源地址等信息

报文交换：数据交换的单位是报文；在报文交换方式下，无需在两个站点之间建立专用数据通路，传送过程采用存储转发方式。具体来说

• 每个结点在接收整个报文后，会暂存报文并检查有无差错
• 当所需要的输出电路空闲时，利用路由信息找到下一个结点地址，传送给下一个结点
• 在两个通信用户间的其他线路段，可传输其他用户报文，而不会像电路交换那样必须占用端到端的全部信道

报文交换方式优点为：

• 无需建立连接，无建立连接时延，用户可随时发送报文
• 动态分配线路，动态选择报文通过的最佳路径，可以平滑通信量
• 提高线路可靠性，某条传输路径发生故障，可重新选择另一条路径传输
• 提高线路利用率，通信双方在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通道，多个报文可共享信道
• 提供多目标服务，一个报文可同时发往多个目的地址
• 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

报文交换方式缺点为：

• 实时性差，不适合传送实时或交互式业务的数据。数据进入交换结点后要经历存储转发过程，从而引起转发时延
• 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

三：分组交换（Packet Exchanging）

• 分组：大多数计算机网络都不能连续地传送任意长的数据，所以实际上网络系统把数据分割成小块，然后逐块地发送，这种小块就称作分组( packet)

分组交换：分组交换与报文交换的工作方式基本相同，都采用存储转发方式，主要差别在于

• 分组交换网中要限制所传输的数据单位的长度，一般选128B
• 发送节点首先对从终端设备送来的数据报文进行接收、存储，而后将报文划分成一定长度的分组，并以分组为单位进行传输和交换
• 接收结点将收到的分组组装成信息或报文

报文交换方式优点为：

• 无建立时延，无需为通信双方预先建立一条专用通信线路，用户可随时发送分组
• 线路利用率高，通信双方在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通道，多个分组可共享信道
• 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
• 加速传输，后一个分组的存储可以和前一个分组的转发并行操作;传输一个分组比一份报文所需缓冲区小，减少等待发送时间
• 减少出错几率和重发数据量，提高可靠性，减少传输时延
• 分组短小，适用于计算机之间突发式数据通信

报文交换方式缺点为：

• 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
• 每个分组都要加控制信息，一定程度 上降低了通信效率，增加了处理的时间
• 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