什么是数据交换？
 
 
 
在计算机网络中，负责传输数据的是通信子网，通信子网由传输线路和中间的结点组成，当发送方和接收方没有直接相连时，发送方发出的数据先到达与之直接相连的中间结点，然后从中间结点传到下一个中间结点，知道到达接收方，这个过程称之为数据交换。
 
 
而数据交换技术演变过程有三种技术:
 
电路交换
报文交换
分组交换
 
电路交换
 
1.电路交换就好比两个电话相连：
 
 中间的连接我们需要通过一条电话线来进行连接。
 
2.但是如果电话数量变多，那么我们也需要多个电话线来进行两两连接：
 

 
 3.但后来我们使用交换机的方式来连接电话线，当两个电话需要通信，通过一个交换机，把两个电话连接起来：
 
 
 
而这种交换方式有何特点呢？它的优点和缺点是什么？
 
 
 
1.建立连接（创建一条独立的线路，当通信时不被其他用户所干扰）
 2.数据传输（一直占用通信线路）
 3.释放连接（释放线路资源）
 
 
优点：
 
 
 
1.通信时延小 2.有序传输 3.没有冲突 4.适用范围广 5.实用性强
 
 
缺点：
 
 
 
1.占用线路时间长 2.线路独占，适用效率低 3.灵活性差
 
 
再讲报文交换和分组交换之前，我们先说说什么是存储转发？
 
 
 
存储转发就是：在中间结点或交换机上把需要转发的数据存储起来，然后检查数据的正确性以及根据数据中（首部）所带的目的地址通过查找表找到想要最适合的线路转发出去。
 
 
报文交换
 
报文交换：发送方在发送一个数据时，中间结点在收到这个报文时，会 暂时存放在结点的存储设备中，等到需要传输的线路空闲的时候，再根据报文中的所指的目的地址转发到下一个适合的结点，直到送到接收方。
 
而这种交换方式有什么特点呢？它的优点和缺点在哪里？
 
 
 
1.不需要先建立连接 2.把数据组织成一个报文，报文中首部存放目的地址和源地址
 
 
优点:
 
 
 
无需建立一条独立的通信线路 2.通过存储转发动态分配线路 3.传输可靠性高（具有差错校验和重发技术） 4.提高了线路的利用率 5.使用灵活
 
 
缺点:
 
 
 
1.因为使用存储转发技术，大大增加了转发时延
 2.因为中间结点存储的是整个报文，所以需要较大的存储空间
 3.报文中携带首部信息，就需要传输额外的信息量
 
 
分组交换
 
分组交换是在报文交换基础上进行了改进，同样也使用了储存转发技术，但是又不想报文交换那样以整个报文为单位传输，而是把报文信息分成多个更短的，更小的报文分组（也可以称为数据报）。分组交换在存储转发的过程中，也可以进行差错检验，重发，回送响应等操作，最后接收方把接收到的所有分组按顺序重新组合成数据。
 
 
 分成多个分组，并把每一个分组前面添加首部。
 
与报文交换相比，分组交换多出优点如下:
 1.不需要整个报文信息进行传输，而是把报文信息拆分成一个个小的分组，某个结点在发送一个分组后，就可以快速发送下一个分组，这样在传输的过程中就减少了转发时延的总和。
 2.因为分组信息量小，大大提高了线路的利用率
 3.在发现分组有差错后，不需要重发整个报文信息，而是把错误的分组重发，提高了发送效率。
 
分组交换的特点是什么?它有什么优点和缺点？
 
 
 
1.无需建立连接 2.把报文信息分成一个个较短的分组，然后把这些分组添加首部一个个发送出去
 
 
优点：
 
 
 
1.无需建立连接 2.提高线路的利用率 3.相比与报文传输，高效化提高了传输效率 4.减少了重发数据量
 
 
缺点:
 
 
 
1 具有转发时延
 2.（需要给每个分组添加首部）需要传输额外的信息量
 
 
这里顺便提一下分组交换可以分为虚电路和数据报两种业务方式。
 
虚电路:
 虚电路不同于实体电路，仅在传输数据时才会使用，数据分组沿着所建立的虚电路船速，其接收顺序和发送顺序是相同的。同样的，也需要建立，数据传输，虚电路释放3个步骤。
 
数据报：
 要求每个分组数据携带发送方和接收方的全网络地址，分组可能沿着不同的线路传输，所以接收方接收到的数据可能和发送数据顺序不一样，要求接收方需要把接收到的分组顺序化，才能恢复原来的报文。

（1）电路交换：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（由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成），因而有以下优缺点。　　优点：　　①由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所以传输数据的时延非常小。　　②通信双方之间的物理通路一旦建立，双方可以随时通信，实时性强。　　③双方通信时按发送顺序传送数据，不存在失序问题。　　④电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号。　　⑤电路交换的交换的交换设备（交换机等）及控制均较简单。　　缺点：　　①电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说嫌长。　　②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，因而信道利用低。　　③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。
 
（2）报文交换：报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式，因而有以下优缺点：　　优点：　　①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，不存在连接建立时延，用户可随时发送报文。　　②由于采用存储转发的传输方式，使之具有下列优点：a.在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施，加之交换结点还具有路径选择，就可以做到某条传输路径发生故障时，重新选择另一条路径传输数据，提高了传输的可靠性；b.在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配，甚至收发双方可以不同时处于可用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间进行通信；c.提供多目标服务，即一个报文可以同时发送到多个目的地址，这在电路交换中是很难实现的；d.允许建立数据传输的优先级，使优先级高的报文优先转换。　　③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地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。　　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），而且网络的通信量愈大，造成的时延就愈大，因此报文交换的实时性差，不适合传送实时或交互式业务的数据。　　②报文交换只适用于数字信号。　　③由于报文长度没有限制，而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报文，当输出线路不空闲时，还可能要存储几个完整报文等待转发，要求网络中每个结点有较大的缓冲区。为了降低成本，减少结点的缓冲存储器的容量，有时要把等待转发的报文存在磁盘上，进一步增加了传送时延。
 
（3）分组交换：分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去，因此分组交换除了具有报文的优点外，与报文交换相比有以下优缺点：　　优点：　　①加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输，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，这种流水线式传输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区比传输一份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机率及等待的时间也必然少得多。　　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减少了出错机率和重发数据量。因为分组较短，其出错机率必然减少，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。　　④由于分组短小，更适用于采用优先级策略，便于及时传送一些紧急数据，因此对于计算机之间的突发式的数据通信，分组交换显然更为合适些。　　缺点：　　①尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但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分组交换与报文交换一样，每个分组都要加上源、目的地址和分组编号等信息，使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，虽无失序问题，但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。　　总之，若要传送的数据量很大，且其传送时间远大于呼叫时间，则采用电路交换较为合适；当端到端的通路有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的时延小，尤其适合于计算机之间的突发式的数据通信。
 
作者：njchenyi
 来源：CSDN
 原文：https://blog.csdn.net/njchenyi/article/details/1540657
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（1）电路交换：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（由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成），因而有以下优缺点。 
优点：①由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所以传输数据的时延非常小。②通信双方之间的物理通路一旦建立，双方可以随时通信，实时性强。③双方通信时按发送顺序传送数据，不存在失序问题。④电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号。⑤电路交换的交换的交 换设备（交换机等）及控制均较简单。   
缺点：①电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说嫌长。②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，因而信道利用低。③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。 






（2）报文交换：报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式，因而有以下优缺点： 
优点：①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，不存在连接建立时延，用户可随时发送报文。②由于采用存储转发的传输方式，使之 具有下列优点：a.在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施，加之交换结点还具有路径选择，就可以做到某条传输路径发生故障时，重新选择另一条路径传 输数据，提高了传输的可靠性；b.在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配，甚至收发双方可以不同时处于可用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计算 机之间进行通信；c.提供多目标服务，即一个报文可以同时发送到多个目的地址，这在电路交换中是很难实现的；d.允许建立数据传输的优先级，使优先级高的 报文优先转换。③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地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。  
 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），而且网络的通信量愈大，造成的时延就愈大，因此报文交换的实时性差，不适合传送实时或交互式业务的数据。 ②报文交换只适用于数字信号。 ③由于报文长度没有限制，而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报文，当输出线路不空闲时，还可能要存储几个完整报文等待转发，要求网络中每个结点有较大的缓冲区。为了降低成本，减少结点的缓冲存储器的容量，有时要把等待转发的报文存在磁盘上，进一步增加了传送时延。 






（3）分组交换：分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去，因此分组交换除了具有报文的优点外，与报文交换相比有以下优缺点： 

 优点：①加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输，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，这种流水线式传输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区比传输一份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机率及等待的时间也必然少得多。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减少了出错机率和重发数据量。因为分组较短，其出错机率必然减少，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。④由于分组短小，更适用于采用优先级策略，便于及时传送一些紧急数据，因此对于计算机之间的突发式的数 据通信，分组交换显然更为合适些。   
缺点：①尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但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分组交换与报文交换一样，每个分组都要加上源、目的地址和分组编号等信息，使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。 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，虽无失序问题，但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。 总之，若要传送的数据量很大，且其传送时间远大于呼叫时间，则采用电路交换较为合适；当端到端的通路有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的时延小，尤其适合于计算机之间的突发式的数据通信。

 
从多方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。
 
答：一、电路交换的优点：
 
1.在通话的全部时间内用户独占分配的传输线路，采用的静态分配策略
 
2.通信双方建立的通路中任何一点出现故障，就需要重新拨号建立连接才可以继续通话
 
3.计算机网络中传输的数据往往是突发式的，并且通信时线路上的很多时候都是空闲的，会造成资源的浪费。另外，由于各异的计算机和终端的传输数据的速率不相同，采用电路交换就很难相互通信。
 
电路交换的 缺点：
 
1、虽然信息传输的时延较小，但是电路的接续时间较长
 
电路资源被通信双方独占，整个电路利用率低
 
3、有呼损，即可能出现由于对方用户终端设备忙或交换网负载过重而呼叫不通
 
二、报文交换的优点：
 
1、报文交换是以报文为单位的存储转发原理，根据目的地址的不同转发到不同线路上发送
 
2、在报文交换的过程中，没有电路接续的过程，来自不同用户的报文可以在一条线路上以报文为单位进行多路复用，线路可以以它的最高传输能力工作，大大提高线路的利用率
 
3、无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高，通信迅速。
 
报文交换的缺点：
 
1、信息通过交换机的时延大，并且时延的变化也大
 
2、交换机要有能力对报文进行存储。其中有的报文可能很长，要求交换机要有较强的处理能力和存储容量。
 
3、报文交换不运用于即时交互式数据通信
 
三、分组交换的优点： 1、
 
优点
 
所采用的手段
 
高效
 
在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用
 
灵活
 
为每一个分组独力地选择转发路由
 
迅速
 
以分组为为传送单位，可以不先建立连接就能向其他主机发送分组
 
可靠
 
保证可靠性的网络协议，分布式多路由的分组交换网，使网络有很好的生存性
 
分组交换的 缺点：
 
1、分组在各路由器存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。此外还无法确保通信时端到端所需要的带宽。
 
2、个分组必须携带的控制信息也造成一定的花销。整个分组交换网还需要专门的管理和控制机制。