网络交换技术：虚电路与数据报分组交换

2023-10-19 理论教育版权反馈

【摘要】：为了使得数据能准确地从源地址经过若干个中间结点和网络到达目的地址，中间结点就必须考虑数据能正确地从一个地址往下一地址传递，这就是数据交换技术。在分组交换技术中，有两种主要的方式：虚电路分组交换和数据报分组交换。④灵活的动态路由迂回功能，网络发生故障，只要还有一条通信路由，交换机可选择避开故障路由的电路分组，使网络具有较高的可靠性和自愈能力。

在通信技术中，数据传输最简单的形式是在两个用传输介质直接连接的设备之间进行数据通信，但更多的情况是数据在传输过程中会通过若干个中间结点和网络。为了使得数据能准确地从源地址经过若干个中间结点和网络到达目的地址，中间结点就必须考虑数据能正确地从一个地址往下一地址传递，这就是数据交换技术。使用这些技术的设备我们称为交换设备。在通信过程中，通常使用3种交换技术：电路交换、报文交换和分组交换。其中最重要的是电路交换和分组交换，报文交换未被实际采用。

1.电路交换

在电路交换中，在数据传送开始前必须首先建立一条端到端的物理连接，这种物理连接由各段电路组成，每一段电路都要为该连接提供一条专用的信道，只能由该连接独享，除非释放连接。电路交换的通信过程分3个阶段：线路建立→数据传送→线路拆除。典型的电路交换系统是电话交换网。

电路交换的特点：在数据传送开始之前必须先设置一条专用的通路。在线路释放之前，该通路由一对用户完全占用。对于猝发式的通信，电路交换效率不高。

【做一做】

将电路交换的3个阶段与我们平时打电话联系起来，对下面的阶段进行连线。

想给朋友打电话　　　　线路建立

拨号　　　　　　　　　数据传送

开始通话　　　　　　　线路拆除

通话结束挂断电话　　　准备通信

友情提示

●在双方通信的过程中，线路是被独占的，不能再提供给第三方使用。

●电路交换方式有以下优点：

①对于一条给定的信道，它的通信速率是可以预知的。

②在信道建立起来后，不存在数据传输的时延问题，计算机可随时将数据发送出去。

●电路交换方式有以下缺点：

①带宽使用不充分，价格昂贵。

②初始建立延时较长。

2.报文交换

报文交换在数据传递过程中不在通信双方之间建立起固定的物理连接，它把信息分成一个个相互独立的单位（称为报文）发送出去。在传输过程中，系统将用户的报文存储在交换设备的存储器中。当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收的交换设备或终端。这个过程就是数据在网内使用“存储—转发”方式传输。

报文交换具有以下特点：

①信道实现共享，更好地利用了信道带宽。(www.chuimin.cn)

②每个报文之间互相独立，在信道空闲时允许其他站点向其中插入数据，很好地利用了线路，节约了成本。

③可以平衡网络负载。

④能实现一对多的传送。

⑤收发双方不必同时开机。

⑥不适合实时通信和交互通信。

报文交换的优点是：中继电路利用率高，可以多个用户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间互通。

报文交换的缺点也是显而易见的，以报文为单位进行存储转发，网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求高的用户。报文交换适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。

3.分组交换

分组交换是吸收了报文交换和电路交换的优点，同时又减小了两者各自缺点的一种通信方式。它采用存储—转发—交换原理进行工作，在通信过程中，信息按一定长度分成一个一个数据单元，称为分组进行传输。每一个分组作为传输存储单位，在通信过程中，不需要建立通信双方的物理连接，而是将分组信息先存储，交换设备对每个分组进行处理，按地址选出空闲路由，发往最近的一个网络节点，在这个网络节点处先将该分组进行存储排队，然后进行同样的路由选择，发往距本节点最近的一个网络节点，由此一步步接近最终到达目的地。

在分组交换技术中，有两种主要的方式：虚电路分组交换和数据报分组交换。

虚电路方式是一种在发信方和收信方之间建立逻辑连接的通信方式，即在发送信息前先请求建立一条双方终端间的虚电路，属于同一信息包的各个分组都沿着这条虚电路传送。同一路由上，各个分组到达目的地的先后与发送顺序相同，简化了终端的组装工作，通信完毕则拆除虚电路，可以将该电路给别的用户使用。

数据报方式是一种无连接方式，即各个分组均有详尽的目的地址，可以选择不同的路由到达目的地，各个分组到达目的地的先后顺序可能与发送时有所不同，接收端必须按顺序重新组装。

同传统的电路交换相比，分组交换具有以下优点：

①可以进行速率、码型、规程的转换，允许不同类型、不同速率、不同编码格式和不同通信规程的终端之间互相通信，可以采用流量控制措施。

②通信网络资源（信道和端口）采用统计时分复用，能实现分组多路通信，电路利用率高，经济性能好。

③采用存储转发技术，可以在中继电路、用户电路间分段实施差错校验，从而使系统的不可检差错比电路交换方式在同样电路条件下要低得多，提高了网络可用率，保证了通信质量。

④灵活的动态路由迂回功能，网络发生故障，只要还有一条通信路由，交换机可选择避开故障路由的电路分组，使网络具有较高的可靠性和自愈能力。

⑤具有安全保护措施，提高了用户使用分组网的安全性。

【做一做】

请阅读上面的文字，并仔细观察下面的交换原理图，对3种交换技术进行比较。