1.3-三种交换方式.pdf
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网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。
在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。
路由器是实现分组交换 (packet switching) 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。

电路交换

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  1. 传统两两相连的方式，当电话数量很多时，电话线也很多，就很不方便
  2. 所以要使得每一部电话能够很方便地和另一部电话进行通信，就应该使用一个中间设备将这些电话连接起来，这个中间设备就是电话交换机

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  • 电话交换机接通电话线的方式称为电路交换；
  • 从通信资源的分配角度来看，交换（Switching）就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源；
  • 电路交换的三个步骤：
    • 1、建立连接（分配通信资源）<—-专用物理通路
    • 2、通话（一直占用通信资源）
    • 3、释放连接（归还通信资源）

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  1. 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，而不是像打电话一样一直占用着通信资源。
  2. 试想一下这种情况，当用户正在输入和编辑一份待传输的文件时，用户所占用的通信资源暂时未被利用，该通信资源也不能被其它用户利用，宝贵的通信线路资源白白被浪费了

  3. 因此计算机通常采用的是分组交换，而不是线路交换

    分组交换

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  4. 通常我们把表示该消息的整块数据成为一个报文。

  5. 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，在每一个数据段前面。加上一些由必要的控制信息组成的首部后，就构成一个分组，也可简称为“包”，相应地，首部也可称为“包头”。首部起到了很大的作用，首先首部中肯定包含了分组的目的地址，否则分组传输路径中的各分组交换机（也就是个路由器）就不知道如何转发分组了
  6. 分组从源主机到目的主机，可走不同的路径（也就是不同的路由）。
  7. 分组乱序：也就是分组到达目的站的顺序不一定与分组在源站的发送顺序相同。
  8. 分组也可能出现丢失，误码，重复等问题（后面介绍）

    分组交换过程中各角色的功能

    1、发送方
  • 构造分组
  • 发送分组

2、路由器

  • 缓存分组
  • 转发分组

路由器处理分组的过程是：分组交换机收到一个分组后，先将分组暂存下来，按照首部中的目的地址进行查表转发，找到合适的转发接口，通过该接口将分组转发给下一个分组交换机
3、接收方

  • 接收分组

  • 还原报文

    报文交换

    报文交换中的交换结点也采用存储转发方式，但报文交换对报文的大小没有限制，这就要求交换结点需要较大的缓存空间。报文交换主要用于早期的电报通信网，现在较少使用，通常被较先进的分组交换方式所取代。因此，不再详细介绍报文交换。

    三种交换方式的对比

    假设A，B，C，D是分组传输路径所要经过的4个结点交换机，纵坐标为时间
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    电路交换：

  • 通信之前首先要建立连接；连接建立好之后，就可以使用已建立好的连接进行数据传送；数据传送后，需释放连接，以归还之前建立连接所占用的通信线路资源。

  • 一旦建立连接，中间的各结点交换机就是直通形式的，比特流可以直达终点；

报文交换：

  • 可以随时发送报文，而不需要事先建立连接；整个报文先传送到相邻结点交换机，全部存储下来后进行查表转发，转发到下一个结点交换机。
  • 整个报文需要在各结点交换机上进行存储转发，由于不限制报文大小，因此需要各结点交换机都具有较大的缓存空间。

分组交换：

  • 可以随时发送分组，而不需要事先建立连接。构成原始报文的一个个分组，依次在各结点交换机上存储转发。各结点交换机在发送分组的同时，还缓存接收到的分组。
  • 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。

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