(1)電路交換:由於電路交換在通信之前要在通信雙方之間建立一條被雙方獨占的物理通路(由通信雙方之間的交換設備和鏈路逐段連接而成),因而有以下優缺點。
優點:
①由於通信線路為通信雙方用戶專用,數據直達,所以傳輸數據的時延非常小。
②通信雙方之間的物理通路一旦建立,雙方可以隨時通信,實時性強。
③雙方通信時按發送順序傳送數據,不存在失序問題。
④電路交換既適用於傳輸模擬信號,也適用於傳輸數字信號。
⑤電路交換的交換的交換設備(交換機等)及控制均較簡單。
缺點:
①電路交換的平均連接建立時間對計算機通信來說嫌長。
②電路交換連接建立后,物理通路被通信雙方獨占,即使通信線路空閑,也不能供其他用戶使用,因而信道利用低。
③電路交換時,數據直達,不同類型、不同規格、不同速率的終端很難相互進行通信,也難以在通信過程中進行差錯控制。
(2)報文交換:報文交換是以報文為數據交換的單位,報文攜帶有目標地址、源地址等信息,在交換結點采用存儲轉發的傳輸方式,因而有以下優缺點:
優點:
①報文交換不需要為通信雙方預先建立一條專用的通信線路,不存在連接建立時延,用戶可隨時發送報文。
②由於采用存儲轉發的傳輸方式,使之具有下列優點:a.在報文交換中便於設置代碼檢驗和數據重發設施,加之交換結點還具有路徑選擇,就可以做到某條傳輸路徑發生故障時,重新選擇另一條路徑傳輸數據,提高了傳輸的可靠性;b.在存儲轉發中容易實現代碼轉換和速率匹配,甚至收發雙方可以不同時處於可用狀態。這樣就便於類型、規格和速度不同的計算機之間進行通信;c.提供多目標服務,即一個報文可以同時發送到多個目的地址,這在電路交換中是很難實現的;d.允許建立數據傳輸的優先級,使優先級高的報文優先轉換。
③通信雙方不是固定占有一條通信線路,而是在不同的時間一段一段地部分占有這條物理通路,因而大大提高了通信線路的利用率。
缺點:
①由於數據進入交換結點后要經歷存儲、轉發這一過程,從而引起轉發時延(包括接收報文、檢驗正確性、排隊、發送時間等),而且網絡的通信量愈大,造成的時延就愈大,因此報文交換的實時性差,不適合傳送實時或交互式業務的數據。
②報文交換只適用於數字信號。
③由於報文長度沒有限制,而每個中間結點都要完整地接收傳來的整個報文,當輸出線路不空閑時,還可能要存儲幾個完整報文等待轉發,要求網絡中每個結點有較大的緩沖區。為了降低成本,減少結點的緩沖存儲器的容量,有時要把等待轉發的報文存在磁盤上,進一步增加了傳送時延。
(3)分組交換:分組交換仍采用存儲轉發傳輸方式,但將一個長報文先分割為若干個較短的分組,然后把這些分組(攜帶源、目的地址和編號信息)逐個地發送出去,因此分組交換除了具有報文的優點外,與報文交換相比有以下優缺點:
優點:
①加速了數據在網絡中的傳輸。因為分組是逐個傳輸,可以使后一個分組的存儲操作與前一個分組的轉發操作並行,這種流水線式傳輸方式減少了報文的傳輸時間。此外,傳輸一個分組所需的緩沖區比傳輸一份報文所需的緩沖區小得多,這樣因緩沖區不足而等待發送的機率及等待的時間也必然少得多。
②簡化了存儲管理。因為分組的長度固定,相應的緩沖區的大小也固定,在交換結點中存儲器的管理通常被簡化為對緩沖區的管理,相對比較容易。
③減少了出錯機率和重發數據量。因為分組較短,其出錯機率必然減少,每次重發的數據量也就大大減少,這樣不僅提高了可靠性,也減少了傳輸時延。
④由於分組短小,更適用於采用優先級策略,便於及時傳送一些緊急數據,因此對於計算機之間的突發式的數據通信,分組交換顯然更為合適些。
缺點:
①盡管分組交換比報文交換的傳輸時延少,但仍存在存儲轉發時延,而且其結點交換機必須具有更強的處理能力。
②分組交換與報文交換一樣,每個分組都要加上源、目的地址和分組編號等信息,使傳送的信息量大約增大5%~10%,一定程度上降低了通信效率,增加了處理的時間,使控制復雜,時延增加。
③當分組交換采用數據報服務時,可能出現失序、丟失或重復分組,分組到達目的結點時,要對分組按編號進行排序等工作,增加了麻煩。若采用虛電路服務,雖無失序問題,但有呼叫建立、數據傳輸和虛電路釋放三個過程。
總之,若要傳送的數據量很大,且其傳送時間遠大於呼叫時間,則采用電路交換較為合適;當端到端的通路有很多段的鏈路組成時,采用分組交換傳送數據較為合適。從提高整個網絡的信道利用率上看,報文交換和分組交換優於電路交換,其中分組交換比報文交換的時延小,尤其適合於計算機之間的突發式的數據通信。
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1.電路交換
以電路聯接為目的的交換方式是電路交換方式。電話網中就是采用電路交換方式。人們可以打一次電話來體驗這種交換方式。打電話時,首先是摘下話機撥號。撥號完畢,交換機就知道了要和誰通話,並為雙方建立連接,等一方掛機后,交換機就把雙方的線路斷開,為雙方各自開始一次新的通話做好准備。因此,可以體會到,電路交換的動作,就是在通信時建立(即聯接)電路,通信完畢時拆除(即斷開)電路。至於在通信過程中雙方傳送信息的內容,與交換系統無關。
2.報文交換
種方式不要求在兩個通信結點之間建立專用通路。結點把要發送的信息組織成一個數據包——報文,該報文中含有目標結點的地址,完整的報文在網絡中一站一站地向前傳送。每一個結點接收整個報文,檢查目標結點地址,然后根據網絡中的交通情況在適當的時候轉發到下一個結點。經過多次的存儲——轉發,最后到達目標,因而這樣的網絡叫存儲——轉發網絡。其中的交換結點要有足夠大的存儲空間(一般是磁盤),用以緩沖收到的長報文。
交換結點對各個方向上收到的報文排隊,對找下一個轉結點,然后再轉發出去,這些都帶來了排隊等待延遲。報文交換的優點是不建立專用鏈路,線路利用率較高,這是由通信中的等待時延換來的。
3.分組交換
分組交換技術就是針對數據通信業務的特點而提出的一種交換方式,它的基本特點是面向無連接而采用存儲轉發的方式,將需要傳送的數據按照一定的長度分割成許多小段數據,並在數據之前增加相應的用於對數據進行選路和校驗等功能的頭部字段,作為數據傳送的基本單元即分組。采用分組交換技術,在通信之前不需要建立連接,每個節點首先將前一節點送來的分組收下並保存在緩沖區中,然后根據分組頭部中的地址信息選擇適當的鏈路將其發送至下一個節點,這樣在通信過程中可以根據用戶的要求和網絡的能力來動態分配帶寬。分組交換比電路交換的電路利用率高,但時延較大。
主要業務:
交換虛電路——指在兩個用戶之間建立的臨時邏輯連接。
永久虛電路——指在兩個用戶之間建立的永久性的邏輯連接。用戶一開機,一條永久虛電路就自動建立起來了。
4.幀交換技術
傳統的以太網和令牌環網在逐級鏈路的傳送交換過程中,包含執行鏈路協議設備和網絡層協議的大量運算操作。隨着光纖的普及和網絡傳輸速度與質量的提高,為了使網絡的每個傳送環節上通信協議簡化,提高通信效率,產生了幀中繼交換技術。幀中繼開始是在ISDN標准化過程中在I.122協議中提出來的,它保存了X.25鏈路層HDLC幀格式,但不采用LAPB規程,而按照ISDN標准使用獨立於用戶數據信道的呼叫控制信令,即LAPD規程,在鏈路級(幀級)實現交換(X.25在網絡層實現)。
在幀中繼網內,幀的長度是可變的,最大長度可達1000字節以上,每幀含有“數據鏈路連接標識符”,從源點DTE到終點DTE之間所有途徑的結點根據此標識符指明信道。當FCS校驗發現有錯時,分組即被丟棄並由終點和源點設備間負責檢錯重發。幀交換類似於路由器/橋接器,在工作站或網絡區段之間傳遞以太網或令牌環網,只需要一個以太網或令牌環接口,幀交換器便可與任何網絡設備連接(如個人機、工作站、集線器等),無須再配置接口。幀交換器可以辨認每個終端站的地址,當收到信息以后,便會審查其終點MAC地址,然后把信息包前送至終站上擁有相同MAC地址的輸出端口。該輸出端口可直接與終端站連接,或連接多個用戶的公共區段,或另一個與終端站連接的交換器。
5.ATM交換技術
ATM(即異步傳輸模式Asynchronous Transfer Mode)交換稱為信元交換,它是在光纖大容量傳輸媒體的環境中分組交換技術的新發展。ATM中把數字化的語音、數據及圖像信息分成固定長度的若干段,稱為信元,由用戶信息字段和信元頭組成,如圖2。信元數據根據信源動作按需分配。同一個虛信道上的信元整體性由ATM層保持,而源信號與信元號之間由適配層來控制。
ATM技術與幀交換之間主要有兩大區別:第一,ATM交換由53字節組成的固定長度的信元,不同於幀中繼技術交換長度不一的以太網和令牌環幀。第二,ATM傳送速度更高,可在155至622Mb/s之間,適合於B-ISDN的多種業務信號混合傳輸,而幀中繼屬於局域網與廣域網的通信范圍。
可延展性是ATM交換技術的內在特點。當有終站加進ATM交換時,交換機制便自動擴張以適應需要,使每個終站都獲得一條通道(即專用帶寬)。
由於ATM所傳送的信元長度固定,ATM交換速度比一般路由器快。因此,ATM技術實現的通信網可支持語音、數據以及圖像傳送,提供專用高帶寬以及可預測性能,適合企業局域網使用,並可直接支持多媒體計算機。
(1)電路交換:由於電路交換在通信之前要在通信雙方之間建立一條被雙方獨占的物理通路(由通信雙方之間的交換設備和鏈路逐段連接而成),因而有以下優缺點。
優點:
①由於通信線路為通信雙方用戶專用,數據直達,所以傳輸數據的時延非常小。
②通信雙方之間的物理通路一旦建立,雙方可以隨時通信,實時性強。
③雙方通信時按發送順序傳送數據,不存在失序問題。
④電路交換既適用於傳輸模擬信號,也適用於傳輸數字信號。
⑤電路交換的交換的交換設備(交換機等)及控制均較簡單。
缺點:
①電路交換的平均連接建立時間對計算機通信來說嫌長。
②電路交換連接建立后,物理通路被通信雙方獨占,即使通信線路空閑,也不能供其他用戶使用,因而信道利用低。
③電路交換時,數據直達,不同類型、不同規格、不同速率的終端很難相互進行通信,也難以在通信過程中進行差錯控制。
(2)報文交換:報文交換是以報文為數據交換的單位,報文攜帶有目標地址、源地址等信息,在交換結點采用存儲轉發的傳輸方式,因而有以下優缺點:
優點:
①報文交換不需要為通信雙方預先建立一條專用的通信線路,不存在連接建立時延,用戶可隨時發送報文。
②由於采用存儲轉發的傳輸方式,使之具有下列優點:a.在報文交換中便於設置代碼檢驗和數據重發設施,加之交換結點還具有路徑選擇,就可以做到某條傳輸路徑發生故障時,重新選擇另一條路徑傳輸數據,提高了傳輸的可靠性;b.在存儲轉發中容易實現代碼轉換和速率匹配,甚至收發雙方可以不同時處於可用狀態。這樣就便於類型、規格和速度不同的計算機之間進行通信;c.提供多目標服務,即一個報文可以同時發送到多個目的地址,這在電路交換中是很難實現的;d.允許建立數據傳輸的優先級,使優先級高的報文優先轉換。
③通信雙方不是固定占有一條通信線路,而是在不同的時間一段一段地部分占有這條物理通路,因而大大提高了通信線路的利用率。
缺點:
①由於數據進入交換結點后要經歷存儲、轉發這一過程,從而引起轉發時延(包括接收報文、檢驗正確性、排隊、發送時間等),而且網絡的通信量愈大,造成的時延就愈大,因此報文交換的實時性差,不適合傳送實時或交互式業務的數據。
②報文交換只適用於數字信號。
③由於報文長度沒有限制,而每個中間結點都要完整地接收傳來的整個報文,當輸出線路不空閑時,還可能要存儲幾個完整報文等待轉發,要求網絡中每個結點有較大的緩沖區。為了降低成本,減少結點的緩沖存儲器的容量,有時要把等待轉發的報文存在磁盤上,進一步增加了傳送時延。
(3)分組交換:分組交換仍采用存儲轉發傳輸方式,但將一個長報文先分割為若干個較短的分組,然后把這些分組(攜帶源、目的地址和編號信息)逐個地發送出去,因此分組交換除了具有報文的優點外,與報文交換相比有以下優缺點:
優點:
①加速了數據在網絡中的傳輸。因為分組是逐個傳輸,可以使后一個分組的存儲操作與前一個分組的轉發操作並行,這種流水線式傳輸方式減少了報文的傳輸時間。此外,傳輸一個分組所需的緩沖區比傳輸一份報文所需的緩沖區小得多,這樣因緩沖區不足而等待發送的機率及等待的時間也必然少得多。
②簡化了存儲管理。因為分組的長度固定,相應的緩沖區的大小也固定,在交換結點中存儲器的管理通常被簡化為對緩沖區的管理,相對比較容易。
③減少了出錯機率和重發數據量。因為分組較短,其出錯機率必然減少,每次重發的數據量也就大大減少,這樣不僅提高了可靠性,也減少了傳輸時延。
④由於分組短小,更適用於采用優先級策略,便於及時傳送一些緊急數據,因此對於計算機之間的突發式的數據通信,分組交換顯然更為合適些。
缺點:
①盡管分組交換比報文交換的傳輸時延少,但仍存在存儲轉發時延,而且其結點交換機必須具有更強的處理能力。
②分組交換與報文交換一樣,每個分組都要加上源、目的地址和分組編號等信息,使傳送的信息量大約增大5%~10%,一定程度上降低了通信效率,增加了處理的時間,使控制復雜,時延增加。
③當分組交換采用數據報服務時,可能出現失序、丟失或重復分組,分組到達目的結點時,要對分組按編號進行排序等工作,增加了麻煩。若采用虛電路服務,雖無失序問題,但有呼叫建立、數據傳輸和虛電路釋放三個過程。
總之,若要傳送的數據量很大,且其傳送時間遠大於呼叫時間,則采用電路交換較為合適;當端到端的通路有很多段的鏈路組成時,采用分組交換傳送數據較為合適。從提高整個網絡的信道利用率上看,報文交換和分組交換優於電路交換,其中分組交換比報文交換的時延小,尤其適合於計算機之間的突發式的數據通信。
幀交換是幀中繼采用的交換技術,信元交換是ATM的交換技術,他們都屬於快速分組交換技術,主要區別在:前者的幀長是可變的,后者的幀(信元)長是固定的。比如ATM固定為53字節。
(4)幀交換: 特點 幀中繼是一種先進的廣域網技術,實質上也是分組通信的一種形式,只不過它將X.25分組網中分組交換機之間的恢復差錯、防止阻塞的處理過程進行了簡化。特點:1.因為幀中繼網絡不執行糾錯功能,所以它的數據傳輸速率和傳輸時延比X.25網絡要分別高或低至少一個數量級。2.因為采用了基於變長幀的異步多路復用技術,幀中繼主要用於數據傳輸,而不適合語音、視頻或其他對時延時間敏感的信息傳輸。3.僅提供面向連接的虛電路服務。4.僅能檢測到傳輸錯誤,而不試圖糾正錯誤,而只是簡單地將錯誤幀丟棄。5.幀長度可變,允許最大幀長度在1600B以上。 幀中繼的主要特點是:使用光纖作為傳輸介質,因此誤碼率極低,能實現近似無差錯傳輸,減少了進行差錯校驗的開銷,提高了網絡的吞吐量;幀中繼是一種寬帶分組交換,使用復用技術時,其傳輸速率可高達44.6Mbps。但是,幀中繼不適合於傳輸諸如語音、視頻,電視等實時信息,它僅限於傳輸數據。
(5)信元交換: 其特征:基於信元的分組交換技術;快速交換技術;面向連接的信元交換;預約帶寬。
其優點:ATM采用了分組交換中統計復用、動態按需分配帶寬的技術;ATM網內不處理糾錯重發、流量控制等一系列復雜的協議。減少網絡開銷,提高網絡資源利用率;ATM是面向連接的;吸取電路交換實時性好,分組交換靈活性強的優點;采取定長分組(信元)作為傳輸和交換的單位;具有優秀的服務質量;目前最高的速度為10gb/s,即將達到40gb/s.。
其缺點:信元首部開銷太大;技術復雜且價格昂貴。
轉自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_7880d33501019b4j.html
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