8.2.4　数据交换技术

在计算机网络的通信系统中，通信的双方并不都是通过传输电缆直接连接进行数据的通信，常常需要通过网络上的中间结点的转接将数据从源结点发送到目的结点，从而完成数据的通信，所以数据交换技术又称为数据转接。在数据传输的过程中，这些中间结点的目的是提供一个交换设备，用这个交换设备将数据从一个结点转发到另一个结点，最后到达目的地。这种中间结点转发信息的技术就是数据交换技术，它通常有三种交换方式：线路交换、报文交换和报文分组交换。

线路交换（Circuit Switching）方式就是在信息交换时，通信双方之间由一系列线路组成一条专用的物理链路。电话系统就是最普通的线路交换的例子：当你打电话拨号以后，就由电话系统的一些交换设备在你和受话方之间建立起一条临时的电话线路，等到通话结束后，则释放这条线路。

线路交换的特点是：在传输数据时通信双方之间有一个实际的物理连接，这种连接是由若干个结点间的一系列线路来实现的；在建立连接时需要一定的时间，而一旦建立连接后，传输数据不再有传输延迟。线路交换方式适合于传输实时和大量的数据，但线路的利用率不高。对于线路交换方式的通信过程，可以包括三个基本步骤，即建立线路、传输数据和拆除线路。

报文交换（Message Switching）是与线路交换完全不同的一种数据交换方式，它不要求在通信双方之间建立专用线路，而是将等待发送的信息组织成一个个带有地址和一些控制信息的数据包——报文（Message），将这些报文送到网络上，通过中间结点（也称交换结点）的传递，直至到达目的地。

报文交换采用存储转发原理进行数据的交换。发送方将组织好的报文发送到邻近的中间结点，中间结点收到报文后将其存放到本地的存储器中，然后根据此结点中的路径选择表来选择一条最佳线路将存储的报文发送到通向目的地的下一个结点，若中间结点的出口线路处于忙状态，则要等待直到线路空闲方可发送，这样经过多次的存储——转发，最后到达目的结点。报文交换中选择路径主要依靠结点中的路径选择表，所以报文的传输路径是动态形成的。报文交换的报文长度一般都比较大，每个交换结点要有足够大的存储空间（一般是硬盘）用以缓冲收到的报文。由于交换结点可能收到所连接线路上各方向的报文，因此要对这些报文进行排队并寻找发送路径，这样就带来了传输时间上的延迟。

报文交换主要的优点是：通信时不需要建立专用的线路，另外报文在传输时可分时共享一条结点到结点的链路，从而提高了线路的利用率。报文交换的缺点是不能进行实时和交互式的通信，并且报文体积的不确定性，为实现带来了困难。

报文分组交换（Packet Switching）方式与报文交换方式十分相似，所不同的是报文分组交换是将大的报文分成较小的数据单位（长度一般为1km到几km），作为独立的存储转发的数据单位，称其为报文分组（Packet，简称分组）。一般在传输信息之前，发送端首先要对信息进行打包，即将传输的报文分解为若干个报文分组，并且加上有关的分组编号、地址和控制信息，然后将这些分组送到网络上按照存储转发原理传输到目的地，在接收端再将接收到的分组按照原来的顺序进行排序，重新组装成原来完整的报文。

报文分组交换的优点是：由于分组的长度较短，在交换结点无需大的存储器，并且可以提高网络传输效率；当一个分组在传递过程中出错时，重发此分组要比重发整个报文所花费的时间短得多。

报文分组交换的缺点是：打包以及在目的结点重新组装报文所用的时间会增加传输延迟，另外，每个分组所包含的分组编号、地址等控制信息相对于报文交换来说增加了传输的开销。