李永乐 数学讲师
广受学生信赖的“线代王”- 预约
计算机网络考研冲刺复习知识点：数据传输方式
数据传输方式
数据传输方式包括电路交换、报文交换和分组交换三种。
一、电路交换
电路交换是在源结点和目的结点之间建立一条专用的通路用于传送数据，包括建立连接、传输数据和断开连接三个阶段。由于电路交换在通信之前要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路，因此有以下优缺点。
优点：
(1)通信时延小。由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所有数据传输的时延非常小。
(2)有序传输。通讯时按序到达，不会失序。
(3)没有冲突。不会出现争用物理信道的问题。
(4)适用范围广。电路交换既适用于传输模拟信号，也适合数字信号。
(5)实时性强。通信双方之间的物理通路一旦建立，双方可以随时通信。
(6)控制简单。电路交换的交换设备及控制均较简单。
缺点：
(1)建立连接时间长。电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说太长。
(2)信道利用率低。线路独占，使用效率低。电路交换连接建立后，物理通路被通信双方独占，即使通信线路空闲，也不能供其他用户使用，因而信道利用率低。
(3)灵活性差。只要在通信双方建立的通路中的任何一点出来故障，就必须重新拨号建立新的连接，这对十分紧急和重要的通信是不利的。
(4)难以规格化。电路交换时，数据直达。不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制。
二、报文交换
报文交换主要用于早期的电报通信网中，现在较少使用。它是将用户数据加上源地址目的，目的地址，校验码等辅助信息，然后封装成报文。整个报文传送到相邻结点，全部存储下来后，再转发给下一个结点，重复这一过程直到到达目的节点。每个报文可以单独选择到达目的结点路径。
报文交换网络也称为存储-转发网络，主要特点是整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。因此有以下优缺点。
优点：
(1)无需建立连接：报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在建立连接时延，用户可以随时发送报文。
(2)动态分配线路：当发送方把报文交给交换设备时，交换设备先存储整个报文，然后选择一条合适的空闲线路，将报文发送出去。
(3)提高线路可靠性：如果某条传输路径发生故障，可重新选择另条路径传输数据，所以提高了传输的可靠性。
(4)提高线路利用率：通信双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段的部分占有这条物理通道，因而大大提高了通信线路的利用率。
(5)提供多目标服务：一个报文可以同时发往多个目的地址，在这电路交换中是很难实现的。
缺点：
(1)由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程，从而引起转发时延(包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等)。
(2)报文交换对报文的大小没有限制，这就要求网络结点需要有较大的缓存空间。
三、分组交换
分组交换也采用了存储转发方式，但解决了报文交换中大报文传输的问题。分组交换限制了每次传送的数据块大小的上限，把大的数据块划分为合理的小数据块，再加上一些必要的控制信息(如源地址、目的地址和编号信息等)，构成了分组。网络结点根据控制信息把分组送到下一结点，下一结点接收到分组后，暂时保存下来并排队等待传输，然后根据分组控制信息选择的它下一个结点，直到达到目的结点。分组交换的优点：
(1)无建立时延。不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送分组。
(2)简化了存储管理。因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比较容易。
(3)加速传输：分组时逐个传输，可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水方式减少了报文的传输时间。此外，传输一个分组所需的缓冲比传输一次报文所需的缓冲区小得多，这样因缓冲区不足而等待发送的几率及时间也必然少得多。
(4)减少了出错几率和重发数据量：因为分组较短，其出错几率必然减少，所以每次重发的数据量也就大大减少，这样不仅提高了可靠性，也减少了传输时延。
分组交换的缺点是：
(1)存在传输时延。尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但相对于电路交换仍存在存储转发时延，而且其结点交换机必须具有更强的处理能力。
(2)需要传输额外的信息量。每个小数据块都要加上源、目的地址和分组编号等信息，从而构成分组，是传送的信息量大约增大5%~10%，一定程度上降低了通信效率，增加了处理的时间，使控制复杂，时延增加。
(3)当分组交换采用数据报服务时，可能出现失序、丢失或重复分组，分组到达目的结点时，要对分组按编号进行排序等工作，增加了麻烦。若采用虚电路服务，虽然无失序问题，但是有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。
如下图所示，给出了三种数据交换方式的数据传输方式。若要传送的数据量很大，且传送时间远远大于呼叫时间，则采用电路交换较为合适;当端到端的通路由很多段的链路组成时，采用分组交换传送数据较为合适。从提高整个网络的信道利用率上看，报文交换和分组交换优于电路交换，其中分组交换比报文交换时延小，尤其适合于计算机之间的突发式的数据通信。
