3-计算机常用通信指标-下

参考资料：《计算机网络（第七版）》

1. 电路交换

电路交换技术在通信两端设备间，通过一个一个交换设备中电路的连接建立起一条专用的物理路线，然后两端的设备单独占用该线路进行比特流数据传输。

比如：电话系统就采用了电路交换技术，通过一个一个交换机中的输入线和输出线的物理连接，在呼叫电话和接听电话间建立起一条物理线路。通话双方在通话结束之前可以一直占有这条线路通话，且该线路不能被第三方使用。当双方通话结束后，这些交换机中的输入线和输出线断开时，双方建立的物理连接线路也被切断。

图1-电路交换

在图1中的电话系统两端连接着A，B，C，D这几个电话，其中A电话和D电话要进行通信时会通过这一个一个交换机的输入线和输出线的物理连接建立起一条物理线路（图中的蓝色线路），且这条通信的物理线路一旦被建立，那么就只能专用于A电话和D电话间进行通信。其他B电话，C电话都不能使用这条线路（蓝色线路）。

有的小伙伴肯定在想： A和D之间是怎么建立起这条通信线路的呢?

我们通过下面这张图来看看A和D的连接建立过程：

图2-链接建立过程

A和D在进行通信前会建立起一条通信线路，A会先发起一个连接建立，D收到后会对A的连接请求进行确认。然后A和D之间就可以正式进行通信了，图中的数据传送过程中的报文就是A和D的通信内容了，另外电路交换技术在进行数据传送时，数据在传送过程中是使用比特流直接到达终点，换句话说就是A和D通过一个一个交换机建立的是一条直连的通信线路（仔细体会一下），因此比特流数据在传输过程中是直接传输到终点，且途中不会产生停顿，在连接释放前，这条通信线路只能用于A和D之间通信。

优缺点：
从上我们可以知道电路交换的好处是连接建立后，数据以固定的传输率传输，传输延迟小，由于是单独占用物理线路，因此双方在通信时不可能发生冲突。

但是电路交换技术随之而来的缺点是：双方建立连接的时间较长，另外，由于线路是专用的，即使在空闲时其他设备也不能占用，因此会造成一定的浪费。

2. 报文交换

报文交换技术是一种存储转发技术，它不需要在通信双方间建立一条物理连接。发送端只需在发送的信息（也就是报文）附带上目的端的地址，然后把数据发送给交换机设备，当交换机设备接收到该报文时会暂时存储该报文，等到有空闲的输出线路时会把该报文转发给下一个交换机设备。也就是说报文在传输过程中会经过若干个交换机设备的存储，转发，然后该报文到达目的地。

图3-报文交换

上图中A和D在进行通信时，A会先把报文附加目的地址（D的地址）发送给B（交换设备），然后B收到报文后会暂时存储，然后再合适的情况下把报文转发给下一个交换设备（C交换设备），C在收到同样会做存储，然后把报文转发给最终目的地（也就是D）。

从上图中A和D进行通信的过程中，不难看出，报文每经过一个交换设备都会有一个存储转发的过程。

由于报文交换技术在通信时不用建立通信连接，双方在进行通信时，数据在传送过程中并不会直接发送到目的地，而是要有一个存储，转发的这么一个过程，而这种存储转发机制的目的是为了防止线路出现拥塞。如果一个交换设备同时处理多个报文的情况下可能会造成报文数据丢失，因此报文交换技术适用于非实时通信系统。

优点：
1. 线路利用率高。许多报文可以分时共享交换设备间的线路
2. 当接收端设备不可用时，可暂时由交换设备保存报文
3. 线路交换通信量大，占线（阻塞）时。报文交换仍然可以接收报文，只是传送延迟增加

缺点：
1. 数据的传输延迟长，且延迟时间长短不一，因此不适用于实时或交互式通信系统
2. 当报文过大传输出现错误时，必须重传整个报文

3. 分组交换

分组交换又称报文分组交换，或包交换，也是一种存储转发技术。将报文分解成若干段，每一段报文加上源地址和目的地址、控制和差错校验等信息，按规定的格式构成一个数据单位，通常被称为“报文分组”或“包”。

两种方式控制和管理通过网络的交换分组流：数据报（data gram），虚电路（virtual circuit）。数据报多用于局域网，虚电路多用于广域网（暂时不讲这个）。

3.1 数据报

图4-数据报

在数据报通信方式中，将一个报文P分成了4个报文分组（P1分组，P2分组，P3分组，P4分组），每个报文分组作为一个单独的信息单位来处理，每个报文分组又叫数据报。报文中的各个分组可以按照不同的路径，不同的顺序分别到达目的地，在接收端再按原先的顺序将这些分组装配成一个完整的报文。

另外，数据报通信方式在经过一个个交换设备（A，B，C，D）也是有一个存储，转发的这么一个过程，数据报通信方式和报文交换方式的最大区别就是，数据报是通过把整个报文进行分组传输，每个分组封装了源地址和目的地址，在传输过程中会对数据进行差错校验。

图5-报文传输

在图5中发送端在发送报文时，对报文进行了分组，总共分成了20个报文分组进行传输，其中1-4分组，5分组，6-9分组，10-11分组，12-14分组，15-20分组，这些分组在传输过程中走的都是不同的路线，但是这些分组最终都会传输到目的地，且接收端会把这些分组进行重组成原来的报文数据。