三种交换方式的比较

一、互联网的核心部分

网络核心部分是互联网中最复杂的部分。

网络中的核心部分要向周围网络边缘的大量主机提供连通性，使边缘部分任何一个主机都能够向其他主机通信。

在网络核心部分起特殊作用的是路由器。

路由器是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。

二、三种交换方式

0.交换（switching)

　　从通信资源的分配的角度来看，交换就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源；

1.电路交换（Circuit Switching)

• 　为什么会有电路交换?

• 为了让所有的电话机互连

• 当电话机的数量很大时，单纯使用电线无法满足需求，需要的电线数量大。

• 为了解决电话机数量大时的通信问题，引入了电话交换机（电话交换机接通电话线的方式为电路交换）。

• 　三个步骤：　　

• 建立连接（分配通信资源）

• 通话（一直占用通信资源）

• 释放连接（归还通信资源）

•  当使用电路交换来传送计算机数据时，其线路的传输效率往往很低。

• 这是因为计算机数据是突发式地出现在传输线路上的，所以计算机通常采用的是分组交换。

2.分组交换（Packet Switching)

• 　通常我们把表示该信息的整块数据称为一个报文。在发送报文之前，先把较长的报文划分成一个个更小的等长数据段，在每个数据段前面。加上一些必要的控制信息组成的首部后，就构成了一个分组，也可简称为”包“，相应地，首部也叫做包头。首部包含了分组的目的地址，分组从源主机到目的主机，可走不同的路径，最后在目的主机内汇总为一个完整的报文。

• 　各自的任务

• 接受分组

• 还原分组　　　　

• 缓存分组

• 转发分组

• 在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线。

  路由器处理分组的过程是：

• 构造分组

• 发送分组

• 发送方：

•  路由器

• 接收方

1. 把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；

2. 查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；

3. 把分组送到适当的端口转发出去。

3.报文交换（Message Switching）

• 报文交换是分组交换的前身。

• 使用存储转发方式。

• 在报文交换中，报文被整个地发送，而不是拆分成若干个分组进行发送。

• 交换节点将报文整体接收完成后才能查找转发表，将整个报文转发到下一个节点。

• 因此，报文交换比分组交换带来的转发时延要长很多，对报文大小没有限制，需要交换节点具有的缓存空间也大很多。

4.三种交换方式的比较

• 电路交换

• 　　通信之前，建立连接——>传输数据——>释放连接并归还之前建立连接所占用的通信线路资源

• 报文交换

• 　　随时发送，无需建立连接。发送报文——>到达第一个相邻结点交换机（存储+转发）【路由器：把全部报文存储下来——>查路由表,找出包头的目的地址应该从哪个端口转发——>把报文从相应端口转发出去】——>到达第二个相邻结点交换机（存储+转发）——>到达目的主机。

• 分组交换

• 构成原始报文的一个个分组，在各结点交换机上进行存储转发，相比报文交换，减少了转发时延，还可以避免过长的报文长时间占用链路，同时也有利于进行差错控制。

• 　　随时发送，无需建立连接。发送一个个子分组——>到达各个结点交换机（同时，存储刚收到的一些分组＋转发上次收到的分组）

•        优点：

• 　　

5.比较总结

若要连续传送大量的数据，并且数据传送时间远大于建立连接的时间，则使用电路交换可以有较高的传输效率。然而计算机的数据传送往往是突发式的，采用电路交换时通信线路的利用率会很低。

报文交换和分组交换都不需要建立连接（即预先分配通信资源），在传送计算机的突发数据时可以提高通信线路的利用率。

将报文构造成若干个更小的分组进行分组交换，比将整个报文进行报文交换的时延要小，并且还可以避免太长的报文长时间占用链路，有利于差错控制，同时具有更好的灵活性。 

原文始发于微信公众号（菜鸟小新）：三种交换方式的比较