计算机网络中，数据交换的类型有：电路交换、报文交换、分组交换。

☞数据交换--电路交换

Q：如何实现数据通过网络核心从源主机到达目的主机？
A：数据交换。(现在网络主要采用的技术是数据交换)
2台主机之间d通信基础是：2台主机之间有物理链路相连。

为何需要数据交换？


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这里会出现的问题：
1、主机数量增多，需要的链路数量就会增多，每个主机需要维护的链路数就急剧增加；--N^2链路问题(主机数是N，则需要的链路数是N(N-1)/2)，经济和技术上实现是很难的。
-->引入“交换设备”，让我们的主机和交换设备相连，这时，每个主机只需一个链路即可。交换设备可在这些主机之间实现动态的数据交换。这种解决方案的局限性：若主机数量特别多，交换设备端口就需要特别大；若网络规模特别大，主机距离特别远，也很难都连在一个主机上。
2、为了保证连通性、维护和适应不同的网络规模，可以这样做：
将交换设备互连在一起，构成交换网络。让主机和交换网络里的某一个交换设备相连，交换网络能帮助我们把数据进行转发、接续，最终将数据传送到目的地。

交换？

1、 动态转接 2、动态分配传输资源(交换网络层面上)


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可在所有交换设备端口之间动态地在物理上或逻辑上建立端口之间的连接，将一个端口的数据转移到另一个端口，且这种连接，在很多设备里可并行进行。

电路交换的特点：


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电路交换过程中最显著的特点：资源独享。(1条电路一定独占所经过的物理链路)
2个电话之间在通话过程中建立起的电路所占有的通信资源(信道资源)是不能被第3方共享的。除非它挂机了，把整个电路释放、拆除了，才可让第3方使用。

电路交换网络的链路共享？--多路复用。


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频分多路复用FMD：将信道资源在频率上进行划分，分成一个个频带的子信道，让每路信号只是去使用其中的某一个频带的子信道，因为频率相互之间是隔离开的。有线电路网络。


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时分多路复用TDM


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波分多路复用WDM


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不同的用户用不同波长的光，只要这2个波长的光在波长上隔离开来，就可在一个共享的光纤上进行传输，到了目的之后再把它分离开来。
码分多路复用CDM


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既不分割时间，也不分割频率，而是分割码。码片序列是一个二进制序列。想要共享信道又不相互干扰，对码片序列有要求。
原理如下：


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☞数据交换--报文交换


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整个数据传输过程中，要以整个报文作为一个整体，一次性将其转发到下一个相邻节点上。如早期通讯方式：电报。在一个站点把电报发送出去，下一个站点把电报收取，再进行转发，以此类推。

☞数据交换--分组交换


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每个小的数据包实际相当于分组，拆分出来的报文的原始数据通常还会在原始数据上加一个头部信息，头部信息通常会加什么？--控制类信息，如地址信息。
把报文拆分成一个个小的数据块，每个小的数据块上要加一些头部信息，此时才构成一个分组。把分组发出去，到了目的地之后，目的地要想接收完整的报文-->目的主机把各个小的分组所携带的报文的其中一部分数据按顺序重新组装在一起，此时才能还原原始报文。这样，一个报文的传输就完成了。(加上的头部信息也属于额外开销，如寄一封信，信件的重量是要包含信封的，这个额外开销必不可少。)
注意：当中间路由器向目的主机转发第1个分组时，同时，源主机也在向路由器发送第2个分组。
在分组交换网络中并不是事先分配好的，具有很强的随机性。把这种链路共享成为统计多路复用。最大的特点：按需共享链路。


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分组交换：传输延迟

当发送1个分组的第1个bit开始到最后一个bit发送结束，这段时间称之为传输延迟(时延)。


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报文交换 vs 分组交换


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思考：采用报文交换这种存储-转发方式进行工作时，中间的路由器需多大的缓存？
-->上例中，中间的路由器需7.5Mbits的缓存，因为至少要能将7.5Mbits的报文接收下来，它才能存储之后转发。


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过程描述：将7.5Mbits报文拆成5000个分组，每个分组大小是1500bits，经过1ms，第1个分组就传到了第1个路由器，从第1ms开始，第1个路由器可向第2个路由器传送第1个分组，(注意：同时，源主机就可向第1个路由器发送第2个分组。)再经1ms，第1个分组到达了第2个路由器，第2个分组到达了第1个路由器......
分组交换每一个节点大部分时间可并行地转发分组，而报文交换是串行的。
思考：分组交换过程中，中间的路由器需多大的缓存？--上例中，理论上说，只需1500bits的缓存即可。
现代计算机网络、数据通信网络主要采用分组交换技术。

分组交换的报文交付时间


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电路交换 vs 分组交换


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分组交换绝对优于电路交换吗？

不能这么认为，否则，电话网络早改了。

适合于突发数据传输网络--资源充分；简单、无需呼叫建立。

“突发”-->短时间内大量使用网络资源，一段时间之后又不使用网络资源。如发邮件--突发；而不具备突发性的，如网上看视频，源源不断地发送；接通电话。

分组交换的不足：

通信之前并未预约或占用网络/链路资源，大家构造分组，向网络大量发送，势必会出现用户大量向网络发送数据，超越了网络的传输能力，此时，会出现一种现象--拥塞(分组延迟和丢失)，该现象出现后，数组分组可能会在网络核心的路由器上排队等待，甚至出现数据丢失。需要协议处理可靠数据传输和拥塞控制。