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學習課程：《2019王道考研計算機網絡》
學習目的：利用最省時間的方法學習考研面試中的計算機網絡。
1、思維導圖
2、幾種傳輸單元名詞解析
- 這里探討的電路交換、報文交換、分組交換，我們可以把這三種交換方式的交換數據單位看成一個整體去理解，不要過分去細究以上幾種傳輸單元名詞與這三種交換方式的關系。
3、電路交換
- 在進行數據傳輸前，兩個結點之間必須先建立一條專用 (雙方獨占)的物理通信路徑(由通信雙方之間的交換設備和鏈路逐段連接而成)，該路徑可能經過許多中間結點。這一路徑在整個數據傳輸期間一直被獨占，直到通信結束后才被釋放。
- 因此，電路交換技術分為三個階段:
連接建立、數據傳輸和連接釋放。 - 從通信資源的分配角度來看，“交換”就是按照某種方式動態地分配傳輸線路的資源。電路交換的關鍵點是，在數據傳輸的過程中，
用戶始終占用端到端的固定傳輸帶寬。 電路交換技術的優點如下:
1)通信時延小。由於通信線路為通信雙方用戶專用，數據直達，因此傳輸數據的時延非常小。當傳輸的數據量較大時，這一優點非常 明顯。
2)有序傳輸。雙方通信時按發送順序傳送數據，不存在失序問題。
3)沒有沖突。不同的通信雙方擁有不同的信道，不會出現爭用物理信道的問題。
4)適用范圍廣。電路交換既適用於傳輸模擬信號，又適用於傳輸數字信號。
5)實時性強。通信雙方之間的物理通路一旦建立， 雙方就可以隨時通信。
6)控制簡單。電路交換的交換設備(交換機等)及控制均較簡單。電路交換技術的缺點如下:
1)建立連接時間長。電路交換的平均連接建立時間對計算機通信來說太長。
2)線路獨占，使用效率低。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，因而信道利用率低。
3)靈活性差。只要在通信雙方建立的通路中的任何一點出了故障，就必須重新撥號建立新的連接，這對十分緊急和重要的通信是很不利的。
4)難以規格化。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。- 注意：電路建立后，除源結點和目的結點外，電路上的任何結點都采取
“直通方式”接收數據和發送數據，即不會存在存儲轉發所耗費的時間。
4、報文交換
- 數據交換的單位是報文，報文攜帶有源地址，目標地址，數據等信息。
報文交換的主要特點是：存儲接受到的報文，判斷其目標地址以選擇路由，最后，在下一跳路由空閑時，將數據轉發給下一跳路由。 中文名 報文交換，外文名 Message switching。- 報文交換技術的
優點如下:
1)無須建立連接。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，不存在建立連接時延，用戶可以隨時發送報文。
2)動態分配線路。當發送方把報文交給交換設備時，交換設備先存儲整個報文，然后選擇一條合適的空閑線路，將報文發送出去。
3)提高線路可靠性。如果某條傳輸路徑發生故障，那么可重新選擇另一條路徑傳輸數據，因此提高了傳輸的可靠性。
4)提高線路利用率。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道，因而大大提高了通信線路的利用率。
5)提供多目標服務。一個報文可以同時發送給多個目的地址，這在電路交換中是很難實現的。 - 報文交換技術的
缺點如下:
1)由於數據進入交換結點后要經歷存儲、轉發這一過程，因此會引起轉發時延(包括接收報文、檢驗正確性、排隊、發送時間等)。
2)報文交換對報文的大小沒有限制，這就要求網絡結點需要有較大的緩存空間。
- 注意：報文交換主要使用在早期的電報通信網中，現在較少使用，通常被較先進的分組交換方式所取代。
5、分組交換
- 同報文交換一樣，分組交換也采用存儲轉發方式，但解決了報文交換中大報文傳輸的問題。分組交換限制了每次傳送的數據塊大小的上限，把大的數據塊划分為合理的小數據塊，再加上一些必要的控制信息(如源地址、目的地址和編號信息等)，構成分組(Packet)。 網絡結點根據控制信息把分組送到下一結點，下一結點接收到分組后，暫時保存並排隊等待傳輸，然后根據分組控制信息選擇它的下一個結點，直到到達目的結點。到達目地之后的數據分組再重新組合起來，形成一條完整的數據。
- 分組交換的
優點如下:
1)無建立時延。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，用戶可隨時發送分組。
2)線路利用率高。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。
3)簡化了存儲管理(相對於報文交換)。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。
4)加速傳輸。分組是逐個傳輸的，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次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概率及時間也必然少得多。
5)減少了出錯概率和重發數據量。因為分組較短，其出錯概率必然減小，所以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。 - 分組交換的
缺點如下:
1)存在傳輸時延。盡管分組交換比報文交換的傳輸時延少，但相對於電路交換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)需要傳輸額外的信息量。每個小數據塊都要加上源地址、目的地址和分組編號等信息，從而構成分組，因此使得傳送的信息量增大了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，可能會出現失序、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，因此很麻煩。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。 分組交換根據其通信子網向端點系統提供的服務，還可進一步分為面向連接的虛電路方式和無連接的數據報方式。這兩種服務方式都由網絡層提供。要注意數據報方式和虛電路方式是分組交換的兩種方式。
（1）數據報
- 作為通信子網用戶的端系統發送一個報文時，在端系統中實現的高層協議先把報文拆成若干帶有
序號的數據單元，並在網絡層加上地址等控制信息后形成數據報分組(即網絡層PDU,protocol date unite)。中間結點存儲分組很短一段時間，找到最佳的路由后，盡快轉發每個分組。不同的分組可以走不同的路徑，也可以按不同的順序到達目的結點。
（2）虛電路
- 在虛電路方式中，端系統每次建立虛電路時，選擇一個未用過的
虛電路號分配給該虛電路，以區別於本系統中的其他虛電路。在傳送數據時，每個數據分組不僅要有分組號、校驗和等控制信息，還要有它要通過的虛電路號，以區別於其他虛電路上的分組。在虛電路網絡中的每個結點上都維持一張虛電路表，表中的每項記錄了一個打開的虛電路的信息，包括在接收鏈路和發送鏈路上的虛電路號、前一結點和下一結點的標識。數據的傳輸是雙向進行的，上述信息是在虛電路的建立過程中確定的。 虛電路之所以是“虛”的，是因為這條電路不是專用的，每個結點到其他結點之間的鏈路可能同時有若干虛電路通過，也可能同時與多個結點之間建立虛電路。每條虛電路支持特定的兩個端系統之間的數據傳輸，兩個端系統之間也可以有多條虛電路為不同的進程服務，這些虛電路的實際路由可能相同也可能不同。
（3）數據報服務和虛電路服務的比較
6、報文交換與分組交換的時間消耗比較
7、電路交換、報文交換、分組交換的交換方式比較
