概述
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网络核心部分是互联网中最复杂的部分。
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在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。
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路由器是实现分组交换 (packet switching) 的关键构件,其任务是转发收到的分组,这是网络核心部分最重要的功能。
在分组交换中有三种交换方式,分别是电路交换、分组交换、报文交换
关于计算机网络其他详细知识可以看:计算机网络概述入门一篇全!
1 电路交换
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电话交换机接通电话线的方式称为电路。
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从通信资源的分配角度来看,交换就是按照某种方式动态的分配传输线路的资源。
在图中,每个电路交换都需要建立一条物理通路,每条连接都是不可抢占,一直存在的。
电路交换的步骤:
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建立连接(分配通信资源)
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通话(一直占用通信资源)
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释放连接(归还通信资源)
在建立连接后不论通信资源有没有使用,都不会进行中断,除非用户中断。
2 分组交换
- 把整块数据/信息分为多个数据段(相对于报文传输而言),数据段分开传输。在数据段前面加上首部后,成为一个分组。以分组为单位传输。
在图中各个节点有存储转发的功能。
各个分组交换机会把分组先存储下来,然后根据其头部信息中的目的地地址,发送给下一个交换机。各个交换机进行对分组信息的储存转发后,最终到达主机H2。
目的地处理机再去除分组首部,还原出报文。传输完成。
在转发过程中有两个特点:
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各分组从源站到达目的地可以走不同的路径。
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分组到达目的站的顺序不定,可能出现顺序变化。
在分组传输中各个角色主要功能:
3 报文交换
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每一个结点接收整个报文,检查目标结点地址,然后根据网络中的通信情况在适当的时候转发到下一个结点。
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经过多次的存储——转发,最后到达目标,因而这样的网络叫存储——转发网络。其中的交换结点要有足够大的存储空间(一般是磁盘),用以缓冲收到的长报文。
4、三种交换对比
电路交换:
在电路交换过程中要先进行建立连接,连接建立完成后直接进行报文传输,传输完成后释放连接。传输时以比特流直通形式传输。
报文交换:
在报文交换中,把整个报文先传送到相邻节点交换机,节点交换机进行储存下来后进行查表转发,转发到下一个节点交换机。
分组交换:
分组交换可以随时发送分组,不需要事先建立连接。
将原始报文拆分成一个个分组,依次在各节点交换机上储存转发。各节点在发送分组的同时还需要缓存分组,提升效率。
5、优缺点对比
电路交换
优点:
通信时延小,适合传输大量数据
有序传输,只在一条固定线路传输,不会失序
没有冲突,只在一条线路传输,不会引发冲突
适用范围广,适合模拟信号和数字信号
实时性强,传输时延小
控制简单,结构简单,易于控制
缺点:
- 建立连接时间长
- 线路独占,使用效率低
- 灵活性差
- 难以规格化
报文交换:
优点:
- 无需建立连接,可以随时发送报文
- 动态分配线路
- 提高线路可靠性,若线路故障会选择正常线路
- 提高线路利用率
- 提供多目标服务,一个报文可以同时发送给多个地址
缺点:
- 引发了转发时延,在节点中转发储存时间花费多
- 需要较大储存缓存空间
- 需要传输额外的信息量,报文中有源地址点多余信息
分组交换:
优点:
- 无需建立连接
- 线路利用率高
- 简化了储存管理,分组长度固定,缓冲区固定,易于管理
- 加速传输,节点的转发和缓存同时进行,提高速度
- 减少出错概率和重发数据量
缺点:
- 引发了转发时延
- 需要传输额外的信息量,分组中有源地址等额外信息量
- 对于数据报服务,处在失序、丢失或重复分组的问题
- 对于虚电路服务,存在呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程
- 到达后要把分组进行组装,速率较慢