本文概述
- 电路切换
- 讯息切换
- 分组交换
- 分组交换方法
- 黑白数据报方法与虚拟电路方法的区别
交换技术用于连接系统以进行一对一通信。
交换技术分类
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电路切换
- 电路交换是一种在发送方和接收方之间建立专用路径的交换技术。
- 在电路交换技术中, 一旦建立连接, 则专用路径将保持存在, 直到连接终止。
- 网络中的电路交换以与电话工作类似的方式工作。
- 在进行通信之前, 必须存在完整的端到端路径。
- 在电路交换技术的情况下, 当任何用户想要发送数据, 语音, 视频时, 将请求信号发送到接收器, 然后接收器将确认发送回去, 以确保专用路径的可用性。收到确认后, 专用路径将传输数据。
- 电路交换用于公共电话网络。用于语音传输。
- 固定数据可以在电路交换技术中一次传输。
- 电路建立
- 数据传输
- 电路断开
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电路交换可以使用以下两种技术之一：
空分开关：
- 空分交换是一种电路交换技术, 其中通过使用物理上独立的交叉点集在交换器中完成一条传输路径。
- 可以通过使用纵横开关来实现空分切换。交叉开关是可以由控制单元启用或禁用的金属交叉点或半导体门。
- 纵横制开关通过使用半导体制成。例如, 使用FPGA的Xilinx纵横开关。
- 空分交换具有高速, 大容量和无阻塞交换的能力。
- 纵横开关
- 多级开关
交叉开关是具有n条输入线和n条输出线的开关。交叉开关具有n2个相交点, 称为交叉点。
纵横开关的缺点：
交叉点的数量随着站点数量的增加而增加。因此, 对于大型开关而言, 其变得非常昂贵。解决方案是使用多级开关。
多级开关
- 通过将纵横开关分成较小的单元, 然后将它们互连, 可以制成多级开关。
- 它减少了交叉点的数量。
- 如果一条路径失败, 那么另一条路径将可用。
- 在电路交换技术的情况下, 通信信道是专用的。
- 它具有固定的带宽。
- 一旦建立专用路径, 唯一的延迟发生在数据传输速度上。
- 建立连接大约需要10秒钟的时间, 在此期间无法传输任何数据。
- 它比其他交换技术昂贵, 因为每个连接都需要专用路径。
- 使用效率低下, 因为一旦建立了路径并且没有数据传输, 那么路径的容量就被浪费了。
- 在这种情况下, 连接是专用的, 因此即使通道空闲, 也无法传输其他数据。
- 消息交换是一种交换技术, 其中消息作为一个完整的单元进行传输, 并通过存储和转发该消息的中间节点进行路由。
- 在消息交换技术中, 在发送者和接收者之间没有建立专用路径。
- 目标地址将附加到消息中。当消息基于消息中可用的信息通过中间节点路由时, 消息交换提供了动态路由。
- 消息交换机的编程方式使其可以提供最有效的路由。
- 每个节点都存储整个消息, 然后将其转发到下一个节点。这种类型的网络称为存储转发网络。
- 消息切换将每个消息视为一个独立的实体。
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消息交换的优点
- 数据通道在通信设备之间共享, 从而提高了使用可用带宽的效率。
- 因为消息被临时存储在节点中, 所以可以减少流量拥塞。
- 消息优先级可用于管理网络。
- 通过网络发送的消息的大小可以改变。因此, 它支持无限大小的数据。
- 消息交换机必须配备足够的存储空间, 以使它们能够存储消息, 直到转发消息为止。
- 由于消息交换技术提供的存储和转发功能, 可能会发生长延迟。
- 分组交换是一种交换技术, 其中消息是一次性发送的, 但是将消息分成较小的部分, 然后分别发送。
- 消息被拆分为较小的部分, 称为数据包, 并且为数据包分配了唯一的编号, 以在接收端标识其顺序。
- 每个数据包的标头中都包含一些信息, 例如源地址, 目标地址和序列号。
- 数据包将通过最短路径在网络上传输。
- 所有数据包在接收端以正确的顺序重组。
- 如果有任何数据包丢失或损坏, 则将发送该消息以重新发送该消息。
- 如果达到了正确的数据包顺序, 则将发送确认消息。
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分组交换方法 数据包交换有两种方法：
数据报包交换：
- 它是一种数据包交换技术, 其中数据包称为数据报, 被视为独立实体。每个数据包都包含有关目的地的信息, 并且交换机使用此信息将数据包转发到正确的目的地。
- 数据包在接收端以正确的顺序重组。
- 在数据报包交换技术中, 路径不固定。
- 中间节点做出路由决策以转发数据包。
- 数据报包交换也称为无连接交换。
- 虚拟电路交换也称为面向连接的交换。
- 在虚拟电路交换的情况下, 在发送消息之前已建立了预先计划的路由。
- 呼叫请求和呼叫接受数据包用于建立发送方和接收方之间的连接。
- 在这种情况下, 路径在逻辑连接期间是固定的。
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- 在上图中, A和B分别是发送方和接收方。 1和2是节点。
- 呼叫请求和呼叫接受数据包用于在发送方和接收方之间建立连接。
- 建立路由后, 将传输数据。
- 数据传输后, 接收方发送一个确认信号, 表示已收到该消息。
- 如果用户要终止连接, 则发送清除信号以终止连接。
| 数据报方法 | 虚拟电路方法 |
|---|---|
| 节点做出路由决策以转发数据包。 | 节点不执行任何路由决策。 |
| 由于所有数据包都沿不同方向传播, 因此不会发生拥塞。 | 节点繁忙时会发生拥塞, 并且不允许其他数据包通过。 |
| 由于所有数据包都被视为独立实体, 因此它更加灵活。 | 它不是很灵活。 |
- 经济高效：在数据包交换技术中, 交换设备不需要大量的辅助存储来存储数据包, 因此在一定程度上将成本降至最低。因此, 可以说分组交换技术是一种经济有效的技术。
- 可靠：如果有任何节点繁忙, 则可以重新路由数据包。这确保了分组交换技术提供了可靠的通信。
- 高效：分组交换是一种高效的技术。在传输之前不需要任何已建立的路径, 并且许多用户可以同时使用同一通信信道, 因此可以非常有效地利用可用带宽。
- 在那些要求低延迟和高质量服务的应用中, 不能实现分组交换技术。
- 分组交换技术中使用的协议非常复杂, 并且需要很高的实现成本。
- 如果网络过载或损坏, 则需要重新传输丢失的数据包。如果错误也没有得到恢复, 它也可能导致关键信息的丢失。
