电路交换、报文交换和分组交换的区别

17 Mar 2025 | 6 分钟阅读

引言

交换式通信网络在数据从源头传输到目的地的过程中，会在许多中间节点之间进行路由。节点通过一种称为交换的机制来完成网络特定位置之间的数据传输。以下是三种典型的交换方法

电路交换
分组交换
报文交换

在本主题中，我们将讨论这三种交换方法并区分它们。

交换方法类型

1. 电路交换

在构建电信网络电路时，交换是一种技术，其中两个网络节点在相互通信之前，首先在网络内建立一个专门的通信通道（电路）。该电路保证了通道的全部带宽，并在整个通信会话期间保持连接。该电路的作用就像节点之间有物理连接一样，就像电气电路一样。

在模拟电话网络中，电路交换最初是在通话期间在两个电话之间建立专用电路。相比之下，现代数字网络中使用的报文交换和分组交换系统的交换中心之间的中继线以数据包的形式传输数据，而不使用专用电路。

电路交换网络的典型示例是**早期模拟电话网络**。当一个电话呼叫另一个电话时，电话交换机会在两个电话之间建立一个连续的线路电路，该电路在整个通话过程中保持连接。

Differentiate between Circuit Switching, Message Switching, and Packet Switching

与**分组交换**相比，电路交换中的比特延迟在连接期间保持恒定，而在分组交换中，分组队列可能会导致可变且可能无限长的分组传输延迟。由于电路受到保护，不受其他用户的干扰，直到电路释放并建立新连接为止。即使没有实际通信发生，该通道仍然受到限制，并受到竞争用户的保护。

虽然电路交换通常用于连接语音电路，但两个通信方或节点之间存在恒定专用通道的概念可以扩展到通信语音以外的内容。使用电路交换的好处是它提供连续传输，而没有与数据包相关的开销，从而最大化该连接可用带宽的利用率。它可能效率相对较低，因为同一网络上的其他连接无法利用承诺给连接的未使用容量。此外，如果电路中断，呼叫将无法进行并会被挂断。

2. 报文交换

在分组交换出现之前，报文交换方法被创建，作为电路交换的补充。通过传输包含要发送信息的全部信息的报文进行通信，最终用户通过报文交换进行通信。报文是信息的最基本单位。

发送方和接收方没有直接连接。许多中间节点参与数据传输并确保报文到达指定位置。因此，报文交换数据网络有时被称为**逐跳系统**。

它们提供两个独立的重要特性

存储转发：中间节点负责将整个报文发送到下一个节点。因此，每个节点都需要存储空间。如果下一个节点和连接它们的链路不可用，报文将不会被传递，而是会无限期地被保留。存储转发交换机只有在有足够的资源和已接受的下一个节点时才会转发报文。这就是所谓的存储转发特性。
报文传输：传输报文是指将数据从源节点传输到目标节点，并将所有数据封装在一个报文中。每个报文的源和目标都必须包含在头部中，头部还包含报文的路由信息。

报文交换的特点

报文交换的好处是它能够有效利用网络资源。此外，由于中间节点的存储转发功能，流量可以轻松地进行监管和监控。另一个优点是报文整体传输而不是分段传输。

然而，报文交换也有一些缺点。交换机需要大量的存储空间，因为报文会一直保留在每个中间节点。它们也移动得非常慢。这是因为每个节点都必须等待接收到整个报文，然后才能处理下一个节点以及与之相关的任何链路，这取决于通道流量和可用性。因此，报文交换不适用于实时或交互式应用程序，例如视频会议。

3. 分组交换

分组交换是指在网络之间传输小块数据。这些数据“块”或“分组”可以实现更快、更有效的数据传输。

通常，当用户通过网络发送文件时，文件会以较少的数据包的形式发送，而不是一次性发送。例如，一个 3MB 的文件会被分成多个数据包，每个数据包的头部提供序列号、源 IP 地址、目标 IP 地址、完整数据文件的总包数以及文件中的总包数。

分组交换的两个主要类别是

1. 无连接分组交换：在这种传统的传统分组交换形式中，每个数据包都独立路由。因此，每个数据包都包含完整的路由信息。网络节点（适配器、交换机和路由器）上变化的负载也使得不同的传输技术和乱序交付成为可能。数据报交换也是这种分组交换的另一种名称。

在无连接分组交换中，每个数据包的头部包含以下数据

源地址
目标地址
总包数

序列号 (Seq#) 用于重组

接收设备在数据包通过多条路径到达目的地后，将它们重新排列以构成原始报文。

2. 面向连接的分组交换：在面向连接的分组交换中，数据包在编号之前被组装起来。它也称为虚电路交换或电路交换。然后它们沿预定的路径连续传输。由于在使用电路交换时，所有数据包都是按顺序发送的，因此不需要地址信息。