1.2 電路,分組,報文交換


1.2.1電路交換:

在電話問世后不久,人們就發現,要讓所有的電話機兩兩相連是不現實的。

例如,兩部電話只需要用一對電線就能互相連接起來

 

 但如果有5部電話要兩兩相連,那就需要10根電線

 

 

那要是當我的電話有10000台呢,要的線是不是就太多了。

這個時候人們意識到,我們搞一個中間設備將這些電話連接起來不就行了。這個中間設備就是電話交換機。每一個電話都連接到上面,可以把電話交換機看成是有多個開關的開關器。想要接誰就接誰,按需接通。

 

 電話交換機接通電話線的方式稱為電路交換。從通信資源的分配角度來看,交換就是按照某種方式動態的分配傳輸線路的資源。

 

 

電路交換有以下三個步驟:

1)建立連接(分配通信資源)。例如在打電話之前,必須先撥號請求建立連接,當被叫用戶聽到電話交換機送來的撥號音並摘機后,從主叫端到被叫端就建立了一條連接。也就是一條專用的物理通路,這條連接保證了雙方通話時所需的通信資源,而這些資源在雙方通信時不會被其它資源占用。

2)通話(一直占用通信資源)。

3)釋放連接(歸還通信資源)

思考:請大家思考一下,如果使用電路交換來傳送計算機數據,是否可行?

  • 可以,但是效率很低

因此計算機網絡常常采用分組交換而不是電路交換

 

1.2.2 分組交換

假設下圖為因特網的一部分,在因特網中,最重要的分組交換機就是路由器,他負責將各種網絡互連起來,並對接收到的分組進行轉發,也就是進行分組交換。

 

 

 

我們來看這樣一個例子:

假設H6的用戶要給H2的用戶發送一條消息,通常我們把表示該消息的整塊數據稱為一個報文。

 

 

在發送報文之前,先把較長的報文划分為一個個等長的數據段,

 

 

在每一個數據段前面,加上一些由必要的控制信息組成的首部后,就構成了一個分組,也可簡稱為包。相應的首部也可稱為包頭。

 

 

思考:添加首部的作用是什么?這不是加大了待傳輸的數據量嗎?

實際上首部非常關鍵,包含目的地址,否則分組傳輸路徑中的各分組交換機(也就是各路由器),就不知道如何轉發分組了。分組交換機(路由器)收到分組以后,先將分組暫存下來。再檢查其首部,按照首部中的目的地址進行查表轉發,找到合適的轉發接口。通過該接口將分組轉發給下一個分組交換機。

在本例中,各分組進過不同路由器轉發到H2,H2收到之后,去掉首部,組合各數據段還原出原始報文。

 

 

1.2.3報文交換

與分組交換類似,報文交換中的交換節點也采用存儲轉發方式,但報文交換對報文的大小沒有限制,這就要求交換結點需要有較大的緩存空間。需要注意的是,報文交換主要用於早期的電報通信網,現在較少使用,通常被先進的分組交換方式替代。因此報文交換不再詳細介紹

 

三種交換方式對比:

A B C D為4個交換機

 

 

分組交換相比報文交換,減少了轉發時延。還可以避免過長的報文長時間占用鏈路,同時也有利於進行差錯控制。

各種交換的優缺點:

 


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