第一章 概论 计算机网络笔记 学堂在线 1.3交换方式（电路交换分组交换）

Posted 2020-10-16 LeoSirius

交换就是要建立两种机制：
　　建立数据传输通路机制
　　控制数据传输过程机制

信道：是信号传输通道
　　1 发送端将数据转换成信号
　　2 信号经过信道传播到达接收端
　　3 接收端将信号还原成数据

 

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1 电路交换

两两互联建立信道过程：
　　信道固定。
　　缺陷：如果终端之间存在双向信道，n个终端需要n*(n-1)个信道。
按需建立信道过程：
　　信道不固定。终端之间的信道由3段物理链路组成。

电路交换过程（连接建立过程）：由电路交换机按需在两个终端之间动态建立信道。

数据传输通路建立机制：
1 建立连接：两个终端之间进行数据传输前，必须完成两个终端之间的连接建立过程
2 释放连接：完成两个终端之间的数据传输过程后，必须释放两个终端之间的连接

电路交换的特点：
　　优点：无需建立控制数据传输过程的机制
　　　　　终端之间的信道具有固定的数据传输速率，适合语音传输（PSTN就是电路交换网络）
　　缺点：独占两个终端之间的信道，导致信道经过的物理链路利用率低
　　　　    不能保证多对终端之间同时通信
　　　　    信道经过的物理链路要求相同的传输速率，物理链路的连接方式收到严格限制

 

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2 虚电路交换

为避免独占，可以共享物理链路，但是会引发这些问题：
　　1 交换机如何转发数据的问题
　　2 平滑流量的问题。终端之间传输的数据量必须小于交换机之间物理链路相同时间内能传输的物理量，但是终端之间的数据有突发性。
解决办法：
　　1 标识符和分组
　　　　数据标识符：每一对终端之间传输的数据分配唯一的标识符
　　　　分组 = 数据 + 标识符（标识符起到了数据传输的控制作用，也称标识符为分组的控制信息）
　　2 转发表
　　　　建立不同终端对之间的传输路径，并将数据标识符与传输路径绑定在一起
　　3 存储转发
　　　　交换机中每个端口增加一个输入队列和输出队列

建立数据传输通路机制：数据标识符、转发表
控制数据传输过程机制：存储转发

虚电路：
是指一对终端间的传输路径，且该传输路径通过转发表建立，并与唯一标识该对终端之间传输的数据的标识符绑定在一起。

数据标识符能够为一确定数据传输路径，因此也称为虚电路标识符。
多对终端之间的虚电路可是共享某段物理链路。

 

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3 数据报交换

虚电路交换的缺陷：
　　建立虚电路的方式：
　　　　1 动态建立虚电路（建立和释放虚电路，传输时延长）
　　　　2 事先建好虚电路（两两之间建立转发项数目大，存储空间达、处理时间长）
　　不同类型的网络适应的通信对象是不一样的：
　　　　如：适用于终端之间通信的网络、适用于路由器之间通信的网络
　　　　　　虚电路交换不适用于面向终端之间通信的网络

数据报交换的交换机制（在虚电路交换基础上的改进）：
数据传输路径的建立机制：
　　1 虚电路标识符改为每个终端地址
　　2 每一对终端之间传输路径改为指向终端的传输路径（转发表中的转发项由终端地址和转发端口组成）
　　3 分组格式改为：数据+源地址+目的地址

改进总结：
1 为终端分配地址，修改分组格式
2 转发表中的转发项给出通往每一个终端的传输路径（转发端口）
3 以分组目的地址查找转发表，确定分组转发端口

这样不同分组可以独立选择传输路径，分组发送与接收顺序可能不一致
优点：
　　1 均衡网络负载
　　2 容错性好

建立数据传输通路机制：终端地址、转发表
控制数据传输过程机制：分组控制信息（源地址和目标地址）、存储转发

数据报交换方式适合面向终端通信的网络

 

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4 三种交换方式的比较
（分组交换包括虚电路交换和数据报交换）

技术层面：
　　电路交换：按需建立点对点信道，信道独占经过的物理链路带宽
　　虚电路交换：分配虚电路标识，建立每一对终端之间传输路径（每一对终端之间）
　　　　　　　　数据封装成虚电路分组形式，通过存储转发实现数据传输过程
　　数据报交换：分配终端地址，建立通往终端的传输路径（每个终端）
　　　　　　　　数据封装成数据报分组形式，通过存储转发实现数据传输过程，每个分组独立选择传输路径

从电路交换到分组交换是一次飞跃：
　　实现了物理链路带宽的共享
　　适合间歇性、突发性的通信方式
　　数据报交换中每一个分组独立转发提高了数据传输过程中的容错性

应用层面：
　　电路交换方式应用：
　　　　1 公共交换电话网PSTN：A 两个终端之间远距离通信
　　　　　　　　　　　　　　　  B 通过PSTN拨号上网，接入Internet
　　　　2 同步数字体系SDH：路由器互联

　　虚电路交换方式应用：
　　　　1 帧中继：主要用于实现路由器互联
　　　　2 异步传输模式ATM：主要用于实现路由器互联
　　　　（用虚电路互连路由器的方式逐渐被用SDH互连路由器的方式所代替）

　　数据报交换方式应用：
　　　　1 以太网：主要用于校园网、企业网
　　　　2 路由器转发IP分组方式：实现网络互连

小结：
　　电路交换：适合密集的、持续的数据通信方式，比如说路由器之间
　　虚电路交换：适用于节点数较少且节点固定的数据通信方式，比如说路由器之间，这种互连路由器方式逐渐被SDH取代
　　数据报交换：最适合终端通信，而网络最终目的是终端间通信，数据报交换是现代网络的技术基础