数据通信基础 - 交换技术

本系列文章导读：

电路交换

电路交换(Circuit Switching)也叫线路交换，最初用于公用电话系统。电路交换采用静态资源分配策略，交换机（或接线员）给通信双方建立一条专用的物理线路，双方进行通话，当挂断后再拆除线路连接。

电路交换中通信双方的电路连接中任何一点出现故障，都需要重新建立连接。由于独占信道，信息传输时延较低，可靠性高；但电路接续等待时间长，利用率极低。计算机传输的数据往往是突发式的，所以并不适合采用电路交换。

报文交换

报文交换(Message Switching)以报文为基本单位，基本原理是“存储——转发”。如果用户A向用户B发送信息，需要与交换机接通，整个报文由交换机暂时存储起来，然后按照报文中提供的用户B的地址寻找出口，并将报文送到输出队列上排队，输出线路空闲时，将报文发送到下一交换机，最终送达用户B。

报文交换的优点是实现了不同类型终端之间的相互通信，多个用户的数据可以共享同一条物理线路，且无电路接续过程，大大提高了线路利用率，无呼损。缺点是时延较大，不利于实时通信，且需要交换机具有较高的处理能力和较大的存储容量。

分组交换

若将整个数据报文划分成若干个分组进行传输，则为分组交换(Packet Switching)，也称为包交换，这种方式是现代计算机网络的技术基础。

分组交换克服了报文交换的一些缺点，分组具有固定的格式、长度有限，便于中间节点进行存储与转发，并且转发速度更快，改善了实时性。但是分组交换需要在每个片段插入控制信息，增加了部分额外的开销。

分组交换技术在实际应用中可分为数据报(Datagram)和虚电路(Virtual Circuit)。

✅ 数据报

数据报类似报文交换，将每个报文拆分为若干个分组，每个分组都包含目的节点的地址信息，分组交换机

为每一个分组独立地寻找路径，因此一份报文包含的不同分组可能沿着不同的路径到达终点，在终点需要进行重新排序并组装。

✅ 虚电路

虚电路结合了电路交换与分组交换的特点，以达到最佳的数据交换效果。

在虚电路建立阶段，发送方首先发出“呼叫请求分组”，接收方收到后返回“呼叫接收分组”，这时虚电路建立完成，报文分组通过虚电路传递至接收端，传输完毕后按照建立时相反的顺序释放虚电路。