一. 交换技术基础
1. 三种交换技术
- 电路交换:用于电话网络
 - 报文交换:用于电报网络
 - 分组交换:用于现代计算机网络
 
2. 人类历史上的通信网络
二. 各个交换技术的过程及优缺点
1. 电路交换
- 电路交换的过程: 
- 建立连接
 - 通信(一直占用通信资源)
 - 释放连接(归还通信资源)
 
 - 电路交换优缺点: 
- 优点: 
- 通信前从主叫端到被叫端建立一条专用的物理通路,在全部的通信时间内,两个用户始终占用端到端的通信资源。数据直送,传输效率高
 - 电路交换更适合于低频次,大量的传输控制
 
 - 缺点: 
- 释放/建立连接需要额外的时间开销
 - 线路被通信双方独占,利用率低
 - 线路分配的灵活性差
 - 交换节点不支持“差错控制”(无法发现传输过程的数据错误)
 
 
 - 优点: 
 
计算机之间数据往往是“突发式”传输,即往往会高频次,少量的传输数据
 因此,计算机网络不适合采用电路交换技术
2. 报文交换
- 报文交换优缺点: 
- 优点: 
- 通信前无需建立连接
 - 数据以报文为单位呗交换节点间进行存储转发,通信线路可灵活分配
 - 在通信时间内,两个用户无需独占一整条物理线路
 - 相比于电路交换,线路利用率高
 - 交换节点支持差错控制
 
 - 缺点: 
- 报文不定长,不方便存储转发管理
 - 长报文的存储转发时间开销大、缓存开销大
 - 报文容易出错
存储转发: 把传输数据单元先存储进中间节点,再根据目的地址转发至下一节点 
 
 - 优点: 
 
3. 分组交换
- 分组交换优缺点: 
- 优点: 
- 通信前无需建立连接
 - 数据以报文单位被交换节点间进行存储转发,通信线路可灵活分配
 - 在通信时间内,两个用户无需独占一整条通信线路
 - 相比于电路交换,线路利用率更高
 - 交换节点支持差错控制
 
 - 相比于报文交换 
- 分组定长,方便存储转发管理
 - 分组的存储转发时间开销小、缓存开销小
 - 分组不易出错,重传代价低
 
 - 缺点: 
- 相比于报文交换,控制信息占比增加
 - 相比于电路交换,依然存在存储转发时延
 - 报文被拆分为多个分组,传输过程可能出现失序、丢失等问题,增加处理的复杂度
 
 
 - 优点: 
 - 分组交换过程:
由 不定长报文 拆分成定长的分组;数据传输后需要对分组进行排序合并。因此 需要记录 源地址(始发位置)、目的地址(接收位置)、分组号(用于排序分组)。这些内容被记录在首部,每个分组数据都包含一个首部 
三. 性能分析
| 电路交换 | 报文交换 | 分组交换 | |
|---|---|---|---|
| 完成传输所需时间 | 最少(排除建立/释放连接耗时) | 最多 | 较少 | 
| 存储转发时延 | 无 | 较高 | 较低 | 
| 通信前是否需要建立连接 | 是 | 否 | 否 | 
| 缓存开销 | 无 | 高 | 低 | 
| 是否支持差错控制 | 不支持 | 支持 | 支持 | 
| 报文数据有序到达 | 有序 | 有序 | 无序 | 
| 是否需要额外控制信息 | 否 | 是 | 是(控制信息占比最大) | 
| 线路分配灵活性 | 不灵活 | 灵活 | 非常灵活 | 
| 线路利用率 | 低 | 高 | 非常高 | 
