2.1　数据交换技术

数据交换技术是数据经过编码后在通信线路上进行传输的技术，就是在两个互连的设备之间直接进行数据通信。但网络中所有的设备并不都是两两相连的，而是有多个中间节点。中间节点并不关心所传数据的内容，只是提供一种交换技术。常见的网络交换技术包括电路交换、报文交换和分组交换3种交换模式，如图2-1所示。

2.1.1　电路交换

电路交换（Circuit Switching）是在两个站点之间，通过通信子网的节点建立一条专用的通信线路，这些节点通常是一台采用机电与电子技术的交换设备（例如程控交换机）。在两个通信站点之间需要建立实际的物理连接，其典型实例就是两台电话之间通过公共电话网络的互连实现通话。

电路交换实现数据通信需经过三个步骤：首先是建立连接，即建立端到端（站点到站点）的线路连接；其次是数据传送，所传数据可以是数字数据（如远程终端到计算机），也可以是模拟数据（如声音）；最后是拆除连接，通常在数据传送完毕后由两个站点之一终止连接。

电路交换的优点是实时性好，但将电话采用的电路交换技术用于传送计算机或远程终端的数据时，会出现下列问题。

●　用于建立连接的呼叫时间大大长于数据传送时间。这是因为在建立连接的过程中，会涉及一系列硬件开关动作，时间延迟较长，如某段线路被其他站点占用或物理断路，将导致连接失败，并需重新呼叫。

●　通信带宽不能充分利用，效率低。这是因为两个站点之间一旦建立起连接，就独自占用实际连通的通信线路，而计算机通信时真正用来传送数据的时间一般不到10%，甚至可低到1%。

2.1.2　报文交换

报文交换（Message Switching）是通过通信子网上的节点采用存储转发的方式来传输数据，它不需要在两个站点之间建立一条专用的通信线路。报文交换中传输数据的逻辑单元称为报文，其长度一般不受限制，可随数据不同而改变。一般将接收报文站点的地址附加于报文一起发出，每个中间节点接收报文后暂存报文，然后根据其中的地址选择线路再把它传到下一个节点，直至到达目的站点。

实现报文交换的节点通常是一台计算机，计算机具有足够的存储容量来缓存所接收的报文。一个报文在每个节点的延迟时间等于接收报文的全部位码所需时间、等待时间，以及传到下一个节点的排队延迟时间之和。

报文交换的主要优点是线路利用率较高，多个报文可以分时共享节点间的同一条通道；此外，该系统很容易把一个报文送到多个目的站点。报文交换的主要缺点是报文传输延迟较长（特别是发生传输错误后），而且随报文长度变化，不能满足实时或交互式通信的要求，不能用于声音连接，也不适用于远程终端与计算机之间的交互通信。

2.1.3　分组交换

分组交换（Packet Switching）的基本思想包括数据分组、路由选择与存储转发。分组交换类似于报文交换，但它限制每次所传输数据单位的长度（典型的最大长度为数千位），对于超过规定长度的数据必须分成若干个等长的小单位，称为分组。从通信站点的角度来说，每次只能发送其中一个分组。

各站点将要传送的大块数据信号分成若干等长而较小的数据分组，然后顺序发送；通信子网中的各个节点按照一定的算法建立路由表（各目标站点各自对应的下一个应发往的节点），同时负责将收到的分组存储于缓存区中（不使用速度较慢的外存储器），再根据路由表确定各分组下一步应发向哪个结点，在线路空闲时再转发；以此类推，直到各分组传到目标站点。由于分组交换在各个通信路段上传送的分组不大，故只需很短的传输时间（通常仅为毫秒数量级），传输延迟小，故非常适合远程终端与计算机之间的交互通信，也有利于多对时分复用通信线路；此外由于采取了错误检测措施，故可保证非常高的可靠性；而在线路误码率一定的情况下，小的分组还可减少重新传输出错分组的开销；与电路交换相比，分组交换带给用户的优点则是费用低。根据通信子网的不同的内部机制，分组交换子网又可分为面向连接与无连接两类。前者要求建立称为虚电路的连接，一对主机之间一旦建立虚电路，分组即可按虚电路号传输，而不必给出每个分组的显式目标站点地址，在传输过程中也无须为之单独寻址，虚电路在关闭连接时撤销。后者不建立连接，数据报（Datagram，即分组）带有目标站点地址，在传输过程中需要为之单独寻址。 rqPuh3HpeJDBZtQ4jHMul7C5eo8tKVQ4PpauEF5mJ7hrWCJfZmYwZ+GwAwTlcLHU