电路交换和分组交换概述

什么是交换？

在现代世界中，我们通过互联网或电话与每个人保持联系。在这个庞大的网络中，当您拨打电话或访问某个网站时，数据会从一个网络传输到另一个网络。即使访问简单的网页，也可以访问许多计算机（服务器）来为您提供所需的数据。无论您是在封闭网络中还是在大型网段中，交换都是最重要的机制，可在不同网络或不同计算机之间交换信息。交换是一种将数据或任何数字信息引向您的网络直到终点的方法。

假设您正在互联网上搜索任何类型的电路相关信息，或者正在寻找电子学的业余爱好项目，或者如果您打开circuitdigest.com来查找有关电子学的特定文章，则计算机网络背后会发生大量数据移动。这些移动由网络交换机控制，这些交换机在各种网络结点中使用各种交换技术。

不同类型的数据使用不同类型的交换技术，这些技术各有优缺点。共有三种交换技术：电路交换，分组交换和消息交换。在这三者中，电路和分组交换是最流行的。

电路切换

电路交换是一种交换方法，其中在开始数据传输之前在网络中的两个站点之间创建端到端路径。

电路切换分为三个阶段：电路建立，数据传输和电路断开。

电路交换方法具有固定的数据速率，并且两个订户都需要以该固定速率进行操作。电路交换是最简单的数据通信方法，其中在两个单独的发送方和接收方之间建立专用的物理连接。为了创建这些专用连接，通过物理链路连接了一组交换机。

在下图中，左侧的三台计算机通过物理链接连接到右侧的三台台式机，具体取决于四个电路切换器。如果不使用电路交换，则它们需要通过点对点连接进行连接，这需要大量专用线路，这不仅会增加连接成本，而且会增加系统的复杂性。

在电路交换的情况下，路由决策是在网络中建立路由路径时做出的。建立专用路由路径后，数据将连续提交给接收方目的地。连接将一直保持到对话结束。

电路交换通信的三个阶段

电路交换中从头到尾的通信是使用以下形式完成的：

在设置阶段，在电路交换网络中，在发送方和接收方之间建立专用的路由或连接路径。在此期间，端到端寻址（如源地址，目标地址）必须在两个物理设备之间建立连接。电路切换发生在物理层中。

数据传输仅在设置阶段完成之后并且仅在建立物理专用路径时才发生。此阶段不涉及任何寻址方法。交换机使用时隙（TDM）或占用的频带（FDM）将数据从发送方路由到接收方。需要记住的一点是，数据发送是连续的，并且数据发送中可能会出现静默期。所有内部连接均采用双工形式。

在最后的电路断开阶段，当网络中的任何一个订户，发送者或接收者需要断开路径时，都会向所有相关的交换机发送断开信号，以释放资源并断开连接。在电路切换方法中，该阶段也称为拆卸阶段。

电路开关在输入链接与输出链接之间建立临时连接。有多种类型的开关可用于多个输入和输出线。

通常，电话线中使用电路交换。

电路交换的优点

在特定情况下，电路切换方法具有很大的优势。优点如下：

1. 数据速率是固定且专用的，因为使用专用物理连接或电路建立了连接。
2. 由于涉及专用的传输路由路径，因此它是长时间连续传输的理想选择。
3. 数据传输延迟可以忽略不计。切换无需等待时间。因此，数据被传输而传输没有任何先前的延迟。这绝对是电路切换方法的积极优势。

电路切换的缺点

除了优点之外，电路交换也有一些缺点。

1. 无论通信信道是忙还是闲，专用信道都不能用于其他数据传输。
2. 它需要更多的带宽，并且在出现静默期时连续传输会浪费带宽。
3. 利用系统资源时效率极低。我们无法将资源用于其他连接，因为该资源已分配给整个会话。
4. 在发送方和接收方之间建立物理链接需要花费大量时间。

分组交换

分组交换是一种数据传输方法，其中数据被分成可变长度的小段，然后传输到网络线路。破碎的数据称为数据包。接收到那些损坏的数据或数据包后，所有数据或数据包都将在目标位置重新组装，从而形成一个完整的文件。由于采用了这种方法，因此可以快速高效地传输数据。在这种方法中，不需要像电路切换方法那样的预设置或资源预留。

此方法使用存储和转发技术。因此，每个跃点将首先存储数据包，然后将数据包转发到下一个主机目标。每个数据包都包含控制信息，源地址和目的地址。由于此数据包可以使用现有网络中的任何路由或路径。

基于VC的分组交换

基于VC的程序包交换是一种分组交换模式，其中在发送方和接收方之间完成了逻辑路径或虚拟电路连接。VC代表虚拟电路。在这种分组交换操作模式下，将创建预定义的路由，并且所有分组将遵循预定义的路径。为逻辑连接中涉及的所有路由器或交换机提供唯一的虚拟电路ID，以唯一地标识虚拟连接。它还具有与电路交换，设置阶段，数据传输阶段和拆卸阶段相同的三相协议。

在上图中，四台PC连接了一个四交换网络，数据流将在虚拟电路模式下进行数据包交换。如我们所见，交换机彼此连接，并且彼此共享通信路径。现在在虚拟电路中，需要建立预定义的路由。如果要从PC1到PC 4传输数据，则路径将从SW1到SW2到SW3，最后到PC4。此路由是预定义的，并且为所有SW1，SW2，SW3提供了唯一的ID以标识数据路径，因此数据受这些路径约束，并且无法选择其他路由。

基于数据报的分组交换

数据报交换与基于VC的分组交换技术完全不同。在数据报交换中，路径取决于data。数据包具有所有必要的信息，例如源地址，目的地址和端口标识等。因此，在基于无连接数据报的数据包交换模式下，每个数据包都将被独立对待。他们可以选择不同的路由，并且当数据在网络内部传输时动态地做出路由决策。因此，在目的地，可以无序或以任何顺序接收数据包，没有预定义的路由，并且无法保证数据包的传递。为了确保有保证的包接收，需要配置其他终端系统协议。

在这种分组交换模式下，不涉及建立，发送和拆卸阶段。

再次在上图中，连接了4台计算机，我们将数据从PC1传输到PC4。数据包含两个分别标记为1和2的数据包。我们可以看到，在数据报模式下，数据包1选择遵循SW1-SW4-SW3路径，而数据包2选择了SW1-SW5-SW3的路由路径，最后到达PC4。数据包可以根据延迟时间和Datagram数据包交换网络中其他路径的拥塞来选择不同的路径。

分组交换的优点

分组交换比电路交换具有优势。分组交换网络旨在克服电路交换方法的缺点。

1. 高效的带宽。
2. 传输延迟最小
3. 目的地可以检测到丢失的数据包。
4. 具有成本效益的实施。
5. 在网络中检测到繁忙的路径或链接故障时，此方法可靠。数据包可以通过其他链路传输，也可以使用其他路径。

分组交换的缺点

分组交换也遇到一些缺点。

1. 分组交换不遵循任何特定的顺序来逐个发送分组。
2. 在大数据传输中会发生数据包丢失。
3. 每个数据包都需要使用序列号，接收方和发送方地址以及其他信息进行编码。
4. 节点中的路由很复杂，因为数据包可以遵循多个路径。
5. 当由于某种原因发生重新路由时，接收数据包的延迟会增加。

电路交换和分组交换之间的区别

我们已经对电路交换和分组交换之间的区别有一个了解。让我们以表格格式查看差异，以更好地理解-

差异性	电路切换	分组交换
步骤参与	在电路交换中，需要进行三相设置才能进行全部对话。 连接建立，数据传输，连接拆卸	在分组交换的情况下，我们可以直接进行数据传输。
目的地址	整个路径地址由源提供。	每个数据包仅知道最终的目标地址，路由路径取决于路由器的决定。
数据处理	数据处理在源系统中进行。	数据处理发生在节点和源系统上。
数据单元之间的均匀延迟	发生均匀延迟。	数据单元之间的延迟不一致。
可靠性	与分组交换相比，电路交换更可靠	与电路交换相比，分组交换的可靠性较差。
资源浪费	电路交换中的资源浪费很高。	数据包交换中的资源浪费更少。
存储转发技术	它不使用存储转发技术	它使用存储和转发技术
拥塞	仅在连接建立时发生拥塞。	竞争可能发生在数据传输阶段。
传输数据	源进行数据传输。	数据的传输由源路由器完成。