6.1.3　数据通信的交换方式

目前，数据通信网中采用的交换方式有电路交换方式、报文交换方式和分组交换方式3类。

1．电路交换方式

电路交换是指两台计算机或终端在相互通信时，使用同一条实际的物理链路，通信中自始至终使用该链路进行信息传输，且不允许其他计算机或终端同时共享该电路。电路交换的基本过程包括呼叫建立、信息传送（通话）和连接释放3个阶段，如图6-22所示。

电路交换方式通常应用于公用电话网、电路交换的公用数据网（Circuit Switched Public DataNetwork，CSPDN）等，以及用于一次接续后长报文的通信。

图6-22　电路交换的基本过程

2．报文交换方式

报文交换将用户的报文存储在交换机的存储器中（内存或外存），当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。这种存储一转发的方式可以提高中继线和电路的利用率。

图6-23所示为报文交换的一般过程。当某一用户A要向另一用户B传送信息（发送报文）时，用户A不需要先接通与B用户之间的电路，而只需与交换机接通，由交换机暂时把用户A要发送的报文接收并存储起来，再根据报文中提供的用户B的地址确定交换网内的路由，将报文送到输出队列中排队，等到该输出线空闲时立即将该报文发送到下一个交换机，最后根据该报文的路由将报文送到目的用户B。

图6-23　报文交换的一般过程

报文交换方式适用于实现不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或一点对多点的以报文为单位进行存储转发的数据通信。由于这种方式网络传输时延大，并且占用了大量的内存与外存空间，因而不适用于要求系统安全性高、网络时延较小的数据通信。

3．分组交换方式

分组交换是将用户发来的整份报文分割成若干个定长的数据块（称为分组或打包），将这些分组以存储一转发的方式在网内传输。每个分组包含用于控制和选路的分组头组织。在分组交换网中，不同用户的分组数据均采用动态复用的技术传送，即网络具有路由选择，同一条路由可以有不同用户的分组在传送，所以线路利用率较高。

分组交换原理示意图如图6-24所示。发信终端Hs将报文P分成3个分组P1、P2、P3，在附加上一些必要的操作信息后，选择不同路径的节点交换机Ni，传送到收信端Hr。P1经由N1-N2-N4-N6，P2经由N1-N4-N6，P3经由N1-N3-N5-N6。如果收信端接收的分组是经由不同的路由传输而来的，分组之间的顺序会被打乱，收信终端必须将接收的分组重新排序。

图6-24　分组交换原理示意图

分组交换是在存储一转发方式的基础上发展起来的，但它兼有电路交换及报文交换的优点。它适用于对话式的计算机通信，如数据库检索、图文信息存取、电子邮件传递和计算机间通信等各方面，传输质量高，成本较低，并可在不同速率终端间通信。其缺点是不适于实时性要求高、信息量很大的业务使用。

根据交换机对分组的不同处理方式，分组交换有数据报和虚电路两种工作模式。

·数据报方式类似于报文交换，只是将每个分组作为一份报文来对待。每个数据分组中都包含目的地址信息，分组交换机为每一个数据分组独立地寻找路径，因此，一份报文包含的多个不同分组可能会沿着不同的路径到达目的地，在目的地需要重新排序。

·虚电路方式类似于电路交换，两个用户终端设备在开始互相传输数据之前，同样必须通过网络建立连接，只是建立的是逻辑上的连接（虚电路），而不是物理连接。一旦这种连接建立之后，用户发送的数据（以分组为单位）将顺序通过该路径经网络传送到目的地。当通信完成之后用户发出拆链请求，网络淸除连接。由于分组在网络中是顺序传送的，因而不需要在目的地重新排序。

由此可见，三种数据交换方式各有自己的优、缺点，比较如表6-4所示。

表6-4　有线传输介质及其特性