切换技术

在大型网络中，从发送者到接收者可能有多个路径。交换技术将决定数据传输的最佳路径。

交换技术用于连接系统以进行一对一通信。

交换技术分类

电路切换

• 电路交换是一种在发送方和接收方之间建立专用路径的交换技术。
• 在电路交换技术中，一旦建立连接，则专用路径将保持存在，直到连接终止。
• 网络中的电路交换以与电话工作类似的方式工作。
• 在进行通信之前，必须存在完整的端到端路径。
• 在电路交换技术的情况下，当任何用户想要发送数据，语音，视频时，将请求信号发送到接收器，然后接收器将确认发送回去，以确保专用路径的可用性。收到确认后，专用路径将传输数据。
• 电路交换用于公共电话网络。用于语音传输。
• 固定数据可以在电路交换技术中一次传输。

通过电路交换进行的通信分为三个阶段：

• 电路建立
• 数据传输
• 电路断开

电路交换可以使用以下两种技术之一：

空分开关：

• 空分交换是一种电路交换技术，其中通过使用物理上分离的一组交叉点在交换器中完成一条传输路径。
• 可以使用交叉开关来实现空分切换。交叉开关是可以由控制单元启用或禁用的金属交叉点或半导体门。
• 纵横制开关通过使用半导体制成。例如，使用FPGA的Xilinx纵横开关。
• 空分交换具有高速，高容量和无阻塞交换的能力。

空间划分开关可以通过两种方式进行分类：

• 纵横开关
• 多级开关

纵横开关

交叉开关是具有n条输入线和n条输出线的开关。纵横开关具有n2个相交点，称为交叉点。

纵横开关的缺点：

交叉点的数量随着站点数量的增加而增加。因此，对于大型开关而言，其变得非常昂贵。解决方案是使用多级开关。

多级开关

• 多级开关是通过将交叉开关分成较小的单元，然后将它们互连而制成的。
• 它减少了交叉点的数量。
• 如果一条路径失败，那么另一条路径将可用。

电路交换的优点：

• 在电路交换技术的情况下，通信信道是专用的。
• 它具有固定的带宽。

电路交换的缺点：

• 一旦建立了专用路径，唯一的延迟就会发生在数据传输速度上。
• 建立连接大约需要10秒钟的时间，在此期间无法传输任何数据。
• 它比其他交换技术昂贵，因为每个连接都需要专用路径。
• 使用效率低下，因为一旦建立了路径并且没有数据传输，那么路径的容量就被浪费了。
• 在这种情况下，连接是专用的，因此即使通道空闲，也无法传输其他数据。

讯息切换

• 消息交换是一种交换技术，其中消息作为一个完整的单元进行传输，并通过存储和转发该消息的中间节点进行路由。
• 在消息交换技术中，在发送方和接收方之间没有建立专用路径。
• 目标地址将附加到消息中。当消息基于消息中可用的信息通过中间节点路由时，消息交换提供了动态路由。
• 消息交换机的编程方式使其可以提供最有效的路由。
• 每个节点都存储整个消息，然后将其转发到下一个节点。这种类型的网络称为存储转发网络。
• 消息切换将每个消息视为一个独立的实体。

消息交换的优点

• 数据信道在通信设备之间共享，从而提高了使用可用带宽的效率。
• 因为消息被临时存储在节点中，所以可以减少流量拥塞。
• 消息优先级可用于管理网络。
• 通过网络发送的消息的大小可以改变。因此，它支持无限大小的数据。

消息交换的缺点

• 消息交换机必须配备足够的存储空间，以使它们能够存储消息，直到转发消息为止。
• 由于消息交换技术提供了存储和转发功能，因此可能会发生长延迟。

分组交换

• 数据包交换是一种交换技术，其中消息是一次性发送的，但是将消息分成较小的部分，然后分别发送。
• 消息被拆分为多个较小的部分，称为数据包，并且为数据包分配了唯一的编号，以在接收端标识其顺序。
• 每个数据包的标头中都包含一些信息，例如源地址，目标地址和序列号。
• 数据包将通过网络传播，并采用最短路径。
• 所有数据包在接收端以正确的顺序重组。
• 如果有任何数据包丢失或损坏，则将发送该消息以重新发送该消息。
• 如果达到了正确的数据包顺序，则将发送确认消息。

分组交换方式：

数据包交换有两种方法：

数据报包交换：

• 这是一种分组交换技术，其中将分组称为数据报，被视为独立实体。每个数据包都包含有关目的地的信息，并且交换机使用此信息将数据包转发到正确的目的地。
• 数据包在接收端以正确的顺序重组。
• 在数据报包交换技术中，路径不固定。
• 中间节点做出路由决策以转发数据包。
• 数据报包交换也称为无连接交换。

虚拟电路交换

• 虚拟电路交换也称为面向连接的交换。
• 在虚拟电路交换的情况下，在发送消息之前已建立了预先计划的路由。
• 呼叫请求和呼叫接受数据包用于建立发送方和接收方之间的连接。
• 在这种情况下，路径在逻辑连接期间是固定的。

让我们通过图来了解虚拟电路切换的概念：

• 在上图中，A和B分别是发送方和接收方。 1和2是节点。
• 呼叫请求和呼叫接受数据包用于在发送方和接收方之间建立连接。
• 建立路由后，将传输数据。
• 数据传输后，接收方发送一个确认信号，表示已收到该消息。
• 如果用户要终止连接，则发送清除信号以终止连接。

黑白数据报方法与虚拟电路方法的区别

分组交换的优点：

• 经济高效：在数据包交换技术中，交换设备不需要大量的辅助存储来存储数据包，因此在一定程度上将成本降至最低。因此，可以说分组交换技术是一种经济有效的技术。
• 可靠：如果任何节点繁忙，则可以重新路由数据包。这确保了分组交换技术提供了可靠的通信。
• 高效：分组交换是一种高效的技术。在传输之前不需要任何已建立的路径，并且许多用户可以同时使用同一通信信道，因此可以非常有效地利用可用带宽。

分组交换的缺点：

• 在那些要求低延迟和高质量服务的应用中，不能实现分组交换技术。
• 分组交换技术中使用的协议非常复杂，并且需要很高的实现成本。
• 如果网络过载或损坏，则需要重新传输丢失的数据包。如果错误也没有得到恢复，它也可能导致关键信息的丢失。