计算机网络实用技术教程：数据交换方式

2023-11-29 理论教育版权反馈

【摘要】：1．5．4数据交换方式通信子网由传输线路和中间节点组成，当信源(源节点)和信宿间没有线路直接相连时，信源发出的数据先到达与之相连的中间节点，再从该中间节点传到下一个中间节点，直至信宿，这个过程称为交换。数据传输开始前，呼叫信号要经过若干中间交换机，得到各交换机认可，并传到最终被叫方。

1．5．4　数据交换方式

通信子网由传输线路和中间节点组成，当信源(源节点)和信宿(目的节点)间没有线路直接相连时，信源发出的数据先到达与之相连的中间节点，再从该中间节点传到下一个中间节点，直至信宿，这个过程称为交换。通信网络中的交换技术分为两类:线路交换和存储转发。存储交换是指数据交换前，先将接收的数据包存储在缓冲器，然后按队列进行处理，存储转发技术又分为报文交换和分组交换。

1.线路交换

线路交换又称为电路交换，类似电话系统中的交换。线路交换的特点是通信双方一旦接通，就拥有一条实际的物理线路，双方独占此线路。线路交换的实质是在交换设备内部，硬件开关将输入线和输出线直接连通，整个电路交换的过程包括建立线路、占用线路并进行数据传输和释放线路三个阶段。电路交换又分为时分交换(Time Division Switching，TDS)和空分交换(Space Division Switching，SDS)两种方式。

时分交换是把时间划分为若干互不重叠的时隙，由不同的时隙建立不同的子信道，通过时隙交换网络完成话音的时隙搬移，从而实现入线和出线间话音交换的一种交换方式。时分交换的关键在于时隙位置的交换，而此交换是由主叫拨号所控制的。为了实现时隙交换，必须设置话音存储器。在抽样周期内有n个时隙分别存入n个存储器单元中，输入按时隙顺序存入。若输出端是按特定的次序读出的，这就可以改变时隙的次序，实现时隙交换。

空分交换是指在交换过程中的入线通过在空间的位置来选择出线，并建立接续，通信结束后，随即拆除。机电式(电磁机械或继电器式)、步进制、纵横制、半电子、程控模拟用户交换机及宽带交换机都可以利用空分交换原理实现交换的要求。

线路交换技术有两大优点:第一是传输延迟小，唯一的延迟是电磁信号的传播时间;第二是一旦线路接通，便不会发生冲突。

线路交换的缺点是建立线路所需的时间很长。数据传输开始前，呼叫信号要经过若干中间交换机，得到各交换机认可，并传到最终被叫方。它的另一个缺点是由于线路独享造成的信道浪费。

2.存储转发

(1)报文交换

报文交换的基本思想是先将用户的报文存储在交换机的存储器中，当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或用户终端。报文交换不事先建立线路，当发送方有数据块要发时，它把数据块作为一个整体交给交换设备，交换设备选择一条合适的空闲输出线，将数据块通过该输出线传送出去。在这个过程中，交换设备的输入线和输出线之间不建立物理连接。报文交换适合公众电报等。(www.chuimin.cn)

报文交换的优点有以下几个方面:线路利用率高，同一信道可为多个报文共享;不需要同时启动发送器和接收器来传输数据，网络可暂存;报文发送传输过程中，会保存传输线路的网络设备中通信量大时仍可接收报文，但传输延迟会增加;一份报文可以通过网络设备的设置复制多份，可发往多个目的地;交换网络可对报文进行速度和代码等的转换;能够实现报文的差错控制和纠错处理等功能。

报文交换方式的不足之处如下:报文长度未作规定，报文只能暂存在磁盘上，磁盘读取占用了额外的时间;如果要保证每个报文都能正确发送到目的地，中间节点必须具备很大的存储空间;由于存储转发和报文的排队发送，增加了数据传输的时延，报文交换难以支持实时通信和交互式通信的要求;任何报文都必须排队等待，且不同长度的报文要求不同长度的处理和传输时间。

(2)分组交换

分组交换与报文交换技术类似，但其规定了交换机处理和传输的数据长度，并称为分组。不同用户的数据分组可以交织地在网络中的物理链路上传输，是目前应用最广的交换技术，它结合了线路交换和报文交换两者的优点，使其性能达到最优。

对比一下报文与报文分组的区别，可以更好地理解分组交换的优越性。如报文交换的缺点是由报文长度不确定引起的，因此分组交换的思想是要限制发送和转发的信息长度，将一个大报文分割成一定长度的信息单位，称为分组，并以分组为单位存储转发，在接收端再将各分组重新组装成一个完整的报文。分组交换综合了报文交换和线路交换的优点，减少了不利因素。分组交换与报文交换的工作方式基本相同，形式上的主要差别在于:分组交换网中要限制所传输的数据单位的长度。

报文交换对传输数据块的大小不加限制，对大的报文传输，交换设备必须利用磁盘缓存，单个报文可能占用一条线路很长时间，不适于交互式通信。而分组交换技术通过严格限制数据块的上限，将分组存储在交换设备的内存中，保证任何一个信息块都不会独占线路超过一定时间，这种机制比较适合交互式通信的场合。

3.线路交换和存储交换的区别

存储交换方式发送的数据与目的地址、源地址和控制信息按照一定格式组成一个数据单元(报文或报文分组)进入通信子网，通信子网中的节点是通信控制处理机，它负责完成数据单元的接收、差错校验、存储、路选和转发功能，而电路交换方式中没有以上功能。

由于通信子网中的通信控制处理机可以存储分组和路选功能，可以对不同通信速率的线路进行转换，也可以对不同的数据代码格式进行变换，多个分组可以共享通信信道，可以动态选择报文分组通过通信子网的最佳路径，线路利用率高，降低数据的传输时延，提高系统效率。采用分组方式时，在通过通信子网中的每个通信控制处理机时，均要进行差错检查与纠错处理，这样可以减少传输错误，提高系统可靠性。

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