分組

首先我們來了解下分組的概念。所謂分組，就是將一個數(shù)據(jù)包分成一個個更小的數(shù)據(jù)包。例如對于一個10GB的數(shù)據(jù)包，總不可以一次性發(fā)送過去吧，而是把它分成若干個小的數(shù)據(jù)包發(fā)送過去。每個分組數(shù)據(jù)塊的結(jié)構(gòu)圖：

文件頭一般是一些說明性數(shù)據(jù)，例如源地址和目標(biāo)地址，數(shù)據(jù)類型等。數(shù)據(jù)部分就是真正要傳達(dá)給對象的內(nèi)容

電路交換

所謂交換，指的就是服務(wù)器與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)傳輸交換的方式有幾種，而電路交換便是其中的一種。

假如A和B之間要進(jìn)行通信，我們就假設(shè)A要和E打個電話吧。當(dāng)A輸入E的電話號碼，開始撥號之后，那么服務(wù)器要做的第一件事就是根據(jù)E的電話號碼找到E在哪里，由于A通往E的路徑有多條，會根據(jù)某種算法找到E之后，建立一條通路，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。

我們假設(shè)選的路徑是A→D-→E

找到一條通往E的路徑并建立會話的過程中，我們稱之為電路交換的第一階段—-建立連接。之后A和E在通話的過程中會始終霸占著這條路徑，數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程稱為電路交換的第二階段—-數(shù)據(jù)傳輸。

電路交換的第三階段，也就是最后一個階段—-釋放連接。A和B只要有一方掛了電話，那便了開始釋放連接。

傳輸例題圖：

在這個過程中，新建連接需要花銷一定的額外時間（想象你打電話的時候是不是出現(xiàn)正在撥號的字眼），釋放連接也會花銷一些額外的時間。

那么，電話交換的過程中，數(shù)據(jù)需要分組來傳送嗎？

答是不用的，因?yàn)殡娫捊粨Q的過程中，A和B兩個人始終霸占著一條通信電路，他們每說一句話，都會實(shí)時被對方獲取，因此數(shù)據(jù)是不用分組的。

從這也可以看出，電路交換的方式，在數(shù)據(jù)的傳輸上是比較高效、實(shí)時的，只要A一發(fā)出數(shù)據(jù)，E立馬就能收到了，這也是為什么我們的電話通信使用的是電路交換的方式。

但由于一直霸占著這條路徑，假如霸占的過程中A與E都在沉默不說話，那么將是對這條路徑的極大浪費(fèi)。因此，電路連接的方式資源的利用率是比較低的。

而且，如果你通話的時間超級短，可能花在新建連接的時間比通話的時間還要長，這就更加難受了。

稍微總結(jié)一下

電路連接的三個階段：

1、建立連接。

2、數(shù)據(jù)傳輸。

3、釋放連接。

優(yōu)點(diǎn)：

1、傳輸速度快、高效。

2、實(shí)時。

缺點(diǎn)：

1、資源利用率低。

2、新建連接需要占據(jù)一定的時間，甚至比通話的時間還長。

分組交換

從名字分組字眼，我們就可以知道，這種方式數(shù)據(jù)包是分組成更小的數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸?shù)?。分組交換的數(shù)據(jù)傳輸過程和電路交換不一樣，分組交換采取存儲轉(zhuǎn)發(fā)傳輸?shù)臋C(jī)制。我們下面還是以A給E傳輸數(shù)據(jù)作為例子來講解。

假如A要給E發(fā)送一個數(shù)據(jù)包P，但這個數(shù)據(jù)包有點(diǎn)大，需要分成三組，例如分成p1，p2，p3三個更小的數(shù)據(jù)包。

這時A給E傳輸數(shù)據(jù)不需要新建連接這個過程，即不需要尋找一個通往E的路徑。而且A直接把小的數(shù)據(jù)包丟給附近的路由器，然后A就不管了，例如A把p1丟給了B，這個時候A就不在去管p1的，當(dāng)B收到p1這個完整的小數(shù)據(jù)包之后，B再丟給E。

但是A不一定都會把剩下的數(shù)據(jù)包都丟給B，有可能會把其他的數(shù)據(jù)包p2丟給C，之后再把p3丟給D，然后C和D在轉(zhuǎn)發(fā)丟給E。這些都是不確定的，會根據(jù)某種算法的選擇路由器。

這里有一個關(guān)鍵詞存儲，就是說，B必須收到完整的p1數(shù)據(jù)包后才能進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，這也不難理解，因?yàn)閜1數(shù)據(jù)包包含E的地址，如果不是完整的數(shù)據(jù)包，B也不知道該發(fā)給誰啊。

示例圖：

從電路交換的機(jī)制我們可以看出如下的一些問題：

由于A把數(shù)據(jù)包丟給B之后就不管了，B什么時候會把p1轉(zhuǎn)發(fā)出去，誰也不知道，而且可能B會繞幾個圈子再發(fā)給E也是有可能的。因?yàn)椋娐方粨Q的機(jī)制在數(shù)據(jù)傳輸方面不具有實(shí)時性。

而且，很有可能會有很多路由器把數(shù)據(jù)包丟給B，這個時候就會造成通信阻塞，這時可能p1只能排隊(duì)等待B來發(fā)送。

由于B路由器的容量是有限的，如果有太多的數(shù)據(jù)包丟給它，它可能會容納不下，這時候就可能會出現(xiàn)丟包的情況。

再者，由于p1，p2，p3數(shù)據(jù)包都有文件頭，里面都包含了A和E的一些信息，當(dāng)然還有其他的信息?？梢哉f這些文件頭有很多重復(fù)的數(shù)據(jù)，因此分組交換發(fā)送的數(shù)據(jù)具有很多的重復(fù)無用數(shù)據(jù)。

當(dāng)然，分組交換還包括時延的缺點(diǎn)，因?yàn)锽必須收到一個完整的p1才能把p1轉(zhuǎn)發(fā)出去，因?yàn)檫@個接受存儲的過程中存在時延，這種時延也成為傳輸時延，當(dāng)然還存在傳播時延和處理時延等。所謂處理時延就是每次都得檢查這個數(shù)據(jù)包的文件頭和決定將該數(shù)據(jù)包傳輸給誰。

說了電路交換的這么多缺點(diǎn)，那總得有優(yōu)點(diǎn)吧？

實(shí)際上，上面的那些缺點(diǎn)，其實(shí)都不是什么大問題的。電路交換最主要的優(yōu)點(diǎn)就是設(shè)計簡單，資源利用率高了。

總結(jié)下分組交換

分組交換采用把一個個小的數(shù)據(jù)包存儲轉(zhuǎn)發(fā)傳輸?shù)臋C(jī)制。

主要的一些缺點(diǎn)：

1、不具有實(shí)時性。

2、存在延時。

3、會造成通信阻塞。

4、存在無用的重復(fù)數(shù)據(jù)。

5、會出現(xiàn)丟包的情況。

致命的優(yōu)點(diǎn)：

1、設(shè)計簡單。

2、資源利用率很高。

生活中的通信選擇

兩種交換傳輸?shù)奶攸c(diǎn)決定了我們平時的電話通信使用的是電路交換，像互聯(lián)網(wǎng)中的微信等這種不要求實(shí)時的通信用分組交換。

這也就是為什么急事的時候會打電話，因?yàn)楸容^實(shí)時嘛。像微信這些，有時你發(fā)個信息，可能網(wǎng)絡(luò)不好的話，或者太多人在同時使用的話，可能你的信息要過一陣子對方才能收到。

這里可能有些人會說，分組交換為何要把數(shù)據(jù)包分成一小個來存儲轉(zhuǎn)發(fā)呢？一個大的數(shù)據(jù)包發(fā)過去不好嗎？

假如你的一個數(shù)據(jù)包100GB，那B這個路由器就得能存100GB的容量，可是發(fā)100GB的概率是極少數(shù)的，那把路由器設(shè)計成100GB不是很浪費(fèi)？這也是為什么要分組成小數(shù)據(jù)包的原因之一。

當(dāng)然，還有一種報文交換的方式，就是一整個數(shù)據(jù)包存儲轉(zhuǎn)發(fā)的，不過這種方式使用的比較少，再此就不詳細(xì)展開了。

來一張三種交換傳輸?shù)膱D：

編輯：hfy