數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后在通信線路上進(jìn)行傳輸，按數(shù)據(jù)傳送技術(shù)劃分，交換網(wǎng)絡(luò)又可分為電路交換網(wǎng)、報(bào)文交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)。圖1為一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

圖1 交換網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1、 電路交換的工作原理

（1）電路交換的三個(gè)過(guò)程

1)電路建立：在傳輸任何數(shù)據(jù)之前，要先經(jīng)過(guò)呼叫過(guò)程建立一條端到端的電路。如圖2.14所示,若H1站要與H3站連接，典型的做法是，H1站先向與其相連的A節(jié)點(diǎn)提出請(qǐng)求，然后A節(jié)點(diǎn)在通向C節(jié)點(diǎn)的路徑中找到下一個(gè)支路。比如A節(jié)點(diǎn)選擇經(jīng)B節(jié)點(diǎn)的電路，在此電路上分配一個(gè)未用的通道，并告訴B它還要連接C節(jié)點(diǎn)；B再呼叫C，建立電路BC，最后，節(jié)點(diǎn)C完成到H3站的連接。這樣A與C之間就有一條專用電路ABC，用于H1站與H3站之間的數(shù)據(jù)傳輸。

2)數(shù)據(jù)傳輸：電路ABC建立以后，數(shù)據(jù)就可以從A發(fā)送到B，再由B交換到C；C也可以經(jīng)B向A發(fā)送數(shù)據(jù)。在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，所建立的電路必須始終保持連接狀態(tài)。

3)電路拆除：數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，由某一方（A或C）發(fā)出拆除請(qǐng)求，然后逐節(jié)拆除到對(duì)方節(jié)點(diǎn)。

（2）電路交換技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及其特點(diǎn)

1)優(yōu)點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失且保持原來(lái)的序列。

2)缺點(diǎn)：在某些情況下，電路空閑時(shí)的信道容易被浪費(fèi)：在短時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸時(shí)電路建立和拆除所用的時(shí)間得不償失。因此，它適用于系統(tǒng)間要求高質(zhì)量的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r。

3)特點(diǎn)：在數(shù)據(jù)傳送開始之前必須先設(shè)置一條專用的通路。在線路釋放之前，該通路由一對(duì)用戶完全占用。對(duì)于猝發(fā)式的通信，電路交換效率不高。

2、報(bào)文交換的工作原理

問(wèn)題的提出：當(dāng)端點(diǎn)間交換的數(shù)據(jù)具有隨機(jī)性和突發(fā)性時(shí)，采用電路交換方法的缺點(diǎn)是信道容量和有效時(shí)間的浪費(fèi)。采用報(bào)文交換則不存在這種問(wèn)題。

(1)報(bào)文交換原理

報(bào)文交換方式的數(shù)據(jù)傳輸單位是報(bào)文，報(bào)文就是站點(diǎn)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長(zhǎng)度不限且可變。當(dāng)一個(gè)站要發(fā)送報(bào)文時(shí)，它將一個(gè)目的地址附加到報(bào)文上，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)根據(jù)報(bào)文上的目的地址信息，把報(bào)文發(fā)送到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，一直逐個(gè)節(jié)點(diǎn)地轉(zhuǎn)送到目的節(jié)點(diǎn)。

每個(gè)節(jié)點(diǎn)在收到整個(gè)報(bào)文并檢查無(wú)誤后，就暫存這個(gè)報(bào)文，然后利用路由信息找出下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址，再把整個(gè)報(bào)文傳送給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。因此，端與端之間無(wú)需先通過(guò)呼叫建立連接。

一個(gè)報(bào)文在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的延遲時(shí)間，等于接收?qǐng)?bào)文所需的時(shí)間加上向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)所需的排隊(duì)延遲時(shí)間之和。

(2)報(bào)文交換的特點(diǎn)

1)報(bào)文從源點(diǎn)傳送到目的地采用"存儲(chǔ)--轉(zhuǎn)發(fā)"方式，在傳送報(bào)文時(shí)，一個(gè)時(shí)刻僅占用一段通道。

2)在交換節(jié)點(diǎn)中需要緩沖存儲(chǔ)，報(bào)文需要排隊(duì)，故報(bào)文交換不能滿足實(shí)時(shí)通信的要求。

(3)報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn)

1)電路利用率高。由于許多報(bào)文可以分時(shí)共享兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通道，所以對(duì)于同樣的通信量來(lái)說(shuō)，對(duì)電路的傳輸能力要求較低。

2)在電路交換網(wǎng)絡(luò)上，當(dāng)通信量變得很大很大時(shí)，就不能接受新的呼叫。而在報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)上，通信量大時(shí)仍然可以接收?qǐng)?bào)文，不過(guò)傳送延遲會(huì)增加。

3)報(bào)文交換系統(tǒng)可以把一個(gè)報(bào)文發(fā)送到多個(gè)目的地，而電路交換網(wǎng)絡(luò)很難做到這一點(diǎn)。

4)報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行速度和代碼的轉(zhuǎn)換。

(4)報(bào)文交換的缺點(diǎn)

1)不能滿足實(shí)時(shí)或交互式的通信要求，報(bào)文經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)的延遲時(shí)間長(zhǎng)且不定。

2)有時(shí)節(jié)點(diǎn)收到過(guò)多的數(shù)據(jù)而無(wú)空間存儲(chǔ)或不能及時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，就不得不丟棄報(bào)文，而且發(fā)出的報(bào)文不按順序到達(dá)目的地。

3、分組交換的工作原理

分組交換是報(bào)文交換的一種改進(jìn)，它將報(bào)文分成若干個(gè)分組，每個(gè)分組的長(zhǎng)度有一個(gè)上限，有限長(zhǎng)度的分組使得每個(gè)節(jié)點(diǎn)所需的存儲(chǔ)能力降低了，分組可以存儲(chǔ)到內(nèi)存中，提高了交換速度。它適用于交互式通信，如終端與主機(jī)通信。分組交換有虛電路分組交換和數(shù)據(jù)報(bào)分組交換兩種。它是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用最廣泛的一種交換技術(shù)。

　(1)虛電路分組交換原理與特點(diǎn)

在虛電路分組交換中，為了進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間要先建一條邏輯通路。每個(gè)分組除了包含數(shù)據(jù)之外還包含一個(gè)虛電路標(biāo)識(shí)符。在預(yù)先建好的路徑上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都知道把這些分組引導(dǎo)到哪里去，不再需要路由選擇判定。最后，由某一個(gè)站用清除請(qǐng)求分組來(lái)結(jié)束這次連接。它之所以是“虛”的，是因?yàn)檫@條電路不是專用的。

虛電路分組交換的主要特點(diǎn)是：在數(shù)據(jù)傳送之前必須通過(guò)虛呼叫設(shè)置一條虛電路。但并不像電路交換那樣有一條專用通路，分組在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上仍然需要緩沖，并在線路上進(jìn)行排隊(duì)等待輸出。

(2)數(shù)據(jù)報(bào)分組交換原理與特點(diǎn)

在數(shù)據(jù)報(bào)分組交換中，每個(gè)分組的傳送是被單獨(dú)處理的。每個(gè)分組稱為一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)自身攜帶足夠的地址信息。一個(gè)節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)后，根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)中的地址信息和節(jié)點(diǎn)所儲(chǔ)存的路由信息，找出一個(gè)合適的出路，把數(shù)據(jù)報(bào)原樣地發(fā)送到下一節(jié)點(diǎn)。由于各數(shù)據(jù)報(bào)所走的路徑不一定相同，因此不能保證各個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)按順序到達(dá)目的地，有的數(shù)據(jù)報(bào)甚至?xí)型緛G失。整個(gè)過(guò)程中，沒有虛電路建立，但要為每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)做路由選擇。

4、各種數(shù)據(jù)交換技術(shù)的性能比較

圖2 幾種交換方法的時(shí)序圖

(1)電路交換：在數(shù)據(jù)傳輸之前必須先設(shè)置一條完全的通路。在線路拆除(釋放)之前，該通路由一對(duì)用戶完全占用。電路交換效率不高，適合于較輕和間接式負(fù)載使用租用的線路進(jìn)行通信。

(2)報(bào)文交換：報(bào)文從源點(diǎn)傳送到目的地采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式，報(bào)文需要排隊(duì)。因此報(bào)文交換不適合于交互式通信，不能滿足實(shí)時(shí)通信的要求。

(3)分組交換：分組交換方式和報(bào)文交換方式類似，但報(bào)文被分成分組傳送，并規(guī)定了最大長(zhǎng)度。分組交換技術(shù)是在數(shù)據(jù)網(wǎng)中最廣泛使用的一種交換技術(shù)，適用于交換中等或大量數(shù)據(jù)的情況。