虚拟电路与数据报网络

17 Mar 2025 | 5 分钟阅读

虚电路是提供面向连接服务的计算机网络,而数据报网络提供无连接服务。我们使用的互联网实际上是建立在网络层的数据报网络(无连接)之上的,因为并非所有从源到目的地的分组都使用相同的路径。

虚电路

面向连接交换是虚电路的另一个名称。在消息发送之前,虚电路交换会设置一个预定的路由。这条路由被称为虚电路,因为它给用户一种存在专用物理电路的错觉。呼叫请求和呼叫接受分组用于建立发送方和接收方之间的连接。

“虚电路”一词是指两个网络节点(通常在通信网络中)之间的逻辑链路。路径由通过交换机连接的许多网络部分组成。

为了更好地理解虚电路,让我们看一下下面的图表

Virtual Circuits vs Datagram Networks

上述图中,发送方和接收方分别是 A 和 B。发送方和接收方通过呼叫请求和呼叫接受数据包连接。一旦路径建立,数据将被传输。

接收方在收到数据后发送确认信号,以确认收到消息。如果用户想要中断连接,则发送清除信号。

数据报网络

这是一种分组交换方法,其中每个分组或“数据报”都被视为一个独立的实体。交换机使用每个分组中包含的目的地信息将其引导到预期位置。由于没有为连接会话分类特定的信道,因此无需保留资源。因此,分组具有一个包含所有目的地信息的头部。中间节点检查分组的头部,然后选择一个合适的链路到另一个更接近目的地的节点。

数据报网络根据“先到先得”(FCFS)原则分配资源。无论其来源或目的地如何,如果一个分组到达路由器时另一个分组正在处理中,则它必须等待。

Virtual Circuits vs Datagram Networks

上图显示了主机 H1 和 H2 之间传输的数据报分组。标有 A、B、C 和 D 的四个数据报分组携带相同的消息,每个分组都通过单独的路径发送。消息的分组乱序到达目的地。H2 的责任是重新排列分组以恢复原始消息。

虚电路和数据报网络之间的区别

现在让我们看看这两个备受争议的主题之间的主要区别

序号比较标准虚电路数据报网络
1.定义它是面向连接的,这意味着像缓冲区、CPU、带宽等资源会在数据传输会话使用新建立的虚电路的整个时间内被预留。该服务是无连接的。由于没有专门为连接会话指定的路径,因此无需预留资源。
2.路径当第一个分组发送时,沿途的每个服务器都保留了资源。在连接期间,后续分组将与第一个传输的分组走相同的路径。每个数据包都被允许遵循任何可用的路径。由于路由器上的路由表不断变化,中间路由器必须不断计算路由。
3.头文件由于每个数据包都将采取相同的路由,因此需要一个全局标头。其余数据包通常不需要全局标头;只有连接的第一个数据包需要。所有数据包都必须链接到一个包含有关源和上层数据的正确信息的标头,因为每个数据包都可以自由选择任何路径。
4.数据流所有分组都遵循精确的路径,因此当它们到达目的地时,它们都按顺序接收。无连接特性允许数据包以任何顺序到达目的地,这增加了它们在接收端无法按正确顺序接收的可能性。
5.资源需求和利用通过使用虚电路交换,所有数据包都能保证到达目的地。由于没有可用资源,因此不会丢弃任何数据包。数据报分组交换的一个主要缺点是,只有当缓冲区、CPU 和带宽等资源可用时,才能传输分组。否则,分组将被丢弃。
6.阶段传输过程分为三个阶段:建立、数据传输和拆除。数据报网络中不存在任何类型的通信阶段。
7.应对在建立过程中选择路由和寻址。因此,每个数据包只包含虚电路编号。每个数据报包都包含源和目标地址的完整列表。
8.可靠性上述信息得出结论,虚电路是一种非常可靠的数据传输方式。数据报网络不如虚电路可靠。
9.实施和成本虚电路的缺点是,每次建立新连接时,沿途的每个路由器都必须分配资源和额外数据。如果多个客户同时尝试预留路由器的资源,这可能会成为一个问题。然而,实现数据报网络通常简单且经济,因为每次应用程序需要交互时,都不需要额外构建专用通道的麻烦。
10.应用具体来说,它被 ATM(异步传输模式)网络用于电话通话。它通常被 IP 网络采用,用于互联网等数据服务。

结论

  • 面向连接交换是虚电路的另一个名称。在消息传输之前,虚电路交换会创建一个预定的路径。
  • 由于对用户而言它似乎是一个专用的物理电路,因此虚电路中的路径被称为虚电路。
  • 在数据报网络(一种分组交换技术)中,每个被称为数据报的分组都被视为一个独立的实体。每个分组都包含目的地信息,交换机利用这些信息将分组引导到所需位置。
  • 由于数据报网络中没有为连接会话指定通道,因此无需进行资源预留。结果是数据包的头部包含所有目的地的数据。
  • 数据报网络中资源分配遵循先到先得(FCFS)调度。
  • 虚电路比数据报网络更容易理解。
  • 基于数据报的网络所需的设置和维护成本要低得多。