电路交换、报文交换、分组交换的区别与优缺点

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电路交换、报文交换、分组交换的区别与优缺点

2023-09-05 06:22| 来源: 网络整理| 查看: 265

引言

       如下图有一组节点,每个节点都连到一条或多条点到点链路上。那些连着至少两条链路的节点运行软件,将从一条链路收到的数据转发到另一条链路上。如果将这些节点按系统化的方法进行组织,这些转发节点形成一个交换网(switched network)。

 

       交换网有很多种类型,电路交换(circuit switched)和分组交换(packet switched)是其中最为常见的两种,前者主要用于电话系统,而后者多用于计算机网络。另外还有一中不太常见的是报文交换,他是分组交换的前身。

 

电路交换

       电路交换是以电路连接为目的的交换方式,通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通道(由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成)。

优点:

①由于通信线路为通信双方用户专用,数据直达,所以传输数据的时延非常小。

②通信双方之间的物理通路一旦建立,双方可以随时通信,实时性强。

③双方通信时按发送顺序传送数据,不存在失序问题。

④电路交换既适用于传输模拟信号,也适用于传输数字信号。

⑤电路交换的交换设备(交换机等)及控制均较简单。

缺点:

①电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说嫌长。

②电路交换连接建立后,物理通路被通信双方独占,即使通信线路空闲,也不能供其他用户使用,因而信道利用低。

③电路交换时,数据直达,不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信,也难以在通信过程中进行差错控制。

报文交换

       报文交换是以报文为数据交换的单位,报文携带有目标地址、源地址等信息,报文整个地发送,一次一跳,在交换结点采用存储转发的传输方式,即将到达交换机的分组先送到存储器暂时存储和处理,等到相应的输出电路有空闲时再送出。

优点:

①报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路,不存在连接建立时延,用户可随时发送报文。

②由于采用存储转发的传输方式,使之具有下列优点:

       • 在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施,加之交换结点还具有路径选择,就可以做到某条传输路径发生故障时,重新选择另一条路径传输数据,提高了传输的可靠性;

       • 在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配,甚至收发双方可以不同时处于可用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间进行通信;

       • 提供多目标服务,即一个报文可以同时发送到多个目的地址,这在电路交换中是很难实现的;

       • 允许建立数据传输的优先级,使优先级高的报文优先转换。

③通信双方不是固定占有一条通信线路,而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路,因而大大提高了通信线路的利用率。

缺点:

①由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程,从而引起转发时延(包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等),而且网络的通信量愈大,造成的时延就愈大,因此报文交换的实时性差,不适合传送实时或交互式业务的数据。

②报文交换只适用于数字信号。

③由于报文长度没有限制,而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报文,当输出线路不空闲时,还可能要存储几个完整报文等待转发,要求网络中每个结点有较大的缓冲区。为了降低成本,减少结点的缓冲存储器的容量,有时要把等待转发的报文存在磁盘上,进一步增加了传送时延。

分组交换

       基于报文交换,将报文划分为更小的数据单位:报文分组(也称为段、包、分组)。

       分组交换仍采用存储转发传输方式,但将一个长报文先分割为若干个较短的分组,然后把这些分组(携带源、目的地址和编号信息)逐个地发送出去。

优点:

①分组交换不需要为通信双反预先建立一条专用的通信线路,不存在连接建立时延,用户可随时发送分组。

②由于采用存储转发的传输方式所带来的的优点(同报文交换)。

③通信双方不是固定的占有一条通信线路,而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路,因而大大提高了通信线路的利用率。

④加速了数据在网络中的传输。因而分组是逐个传输,可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行,这种流水线式传输方式减少了传输时间。

⑤分组长度固定,相应的缓冲区的大小也固定,所以简化了交换节点中存储器的管理。

⑥分组较短,出错几率减少,每次重发的数据量也减少,不仅提高了可靠性,也减少了时延。

缺点:

①由于数据进入交换节点后要经历存储转发这一过程,从而引起的转发时延(包括接受分组、检验正确性、排队、发送时间等),而且网络的通信量越大,造成的时延就越大,实时性较差。

②分组交换只适用于数字信号。

③分组交换可能出现失序,丢失或重复分组,分组到达目的节点时,对分组按编号进行排序等工作,增加了麻烦。(即使采用虚电路服务,虽无失序问题,但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。)

总结

       总之,若要传送的数据量很大,且其传送时间远大于呼叫时间,则采用电路交换较为合适;当端到端的通路有很多段的链路组成时,采用分组交换传送数据较为合适。从提高整个网络的信道利用率上看,报文交换和分组交换优于电路交换,其中分组交换比报文交换的时延小,尤其适合于计算机之间的突发式的数据通信。



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