电路交换（CS）和分组交换（PS）

黄林欢

分组交换（Packet switching）

在计算机网络和通讯中，分组交换（英语：Packet switching）是一种相对于电路交换的通信范例，分组（又称消息、或消息碎片）在节点间单独路由，不需要在传输前先建立通信路径。

分组交换是数据通信中一种新的且重要的概念，现在是世界上互联网通讯、数据和语音通信中最重要的基础。在此之前，数据通信是基于电路交换的想法，就像在传统的电话电路一样，在通话前先建立专有线路，通信双方要在电路的两端。

分组交换技术是在1960年代末出现的，当时美国高级研究计划局（简称ARPA）为实现远程计算机之间的信息交换，资助建设一个试验性的网络，该网络被称为ARPANET。ARPANET的主要研究成果之一就是开发一种新的网络协议，在ARPANET网络上对话必须使用这种网络协议。该协议采用一种新的网络信息传输技术，这就是分组交换技术。

分组交换是一种将通过数字网络传输的数据分组为分组的方法。这是一种无连接的网络交换方法。在传输开始之前，它从不建立任何物理连接。在数据包交换方法中，在传输消息之前，将其分为一些易于管理的部分，称为数据包。

过程

数据包交换技术中的每个数据包都有两个部分：标头和有效负载。报头包含数据包的寻址信息，中间路由器使用该报头将其定向到其目的地。有效负载携带实际数据。

数据包在节点中可用时，将根据其标头信息马上传输。消息的数据包不通过同一路径进行路由。因此，消息中的数据包无序到达目的地。目标负责对数据包重新排序，以便检索原始消息。

该过程在下图中以图表方式表示。这里，消息由四个数据包A、B、C和D组成，它们可能遵循从发送方到接收方的不同路由

所有数据包都以“标头地址”发送，该标头地址告知其最终目的地在哪里，因此它知道要去哪里。

标题地址还说明了在目标计算机上重新组装的顺序，以便将数据包重新排列为正确的顺序。

在此方法中，一个数据包还包含应到达多少个数据包的详细信息，以便接收方计算机知道是否有任何数据包未能打开。

如果数据包未能到达，则收件人计算机将消息发送回发送方计算机，要求重新发送丢失的数据包

优点

• 此方法可帮助不同速度的设备相互通信。
• 高数据传输。
• 帮助您马上建立连接。
• 独立旅行
• 数据包传递的延迟较小，因为一旦有数据包就马上发送。
• 交换设备不需要任何大容量存储。
• 即使网络的某些部分面临链路故障问题，数据传输也可以继续进行。
• 它在多个用户的帮助下同时使用同一频道
  

缺点

• 在大量使用的情况下，该过程可能会延迟。
• 数据包交换取决于一系列复杂的协议，可以从部署中对其进行大量管理。
• 数据包可能会损坏或丢失。
• 可靠传输需要协议。
• 数据包交换仅提供语音呼叫体验，可能会导致音频断断续续，使用户难以相互理解。
• 它可以帮助您以多种方式降低成本。
  

电路交换（Circuit Switching）

电路交换（英语：Circuit Switching）是相对于报文交换（或称分组交换）的一个概念。电路交换要求必须首先在通信双方之间建立连接通道。在连接建立成功之后，双方的通信活动才能开始。通信双方需要传递的信息都是通过已经建立好的连接来进行传递的，而且这个连接也将一直被维持到双方的通信结束。在某次通信活动的整个过程中，这个连接将始终占用着。连接建立开始时，通信系统分配给它的资源（通道、带宽、时隙、码字等等），这也体现了电路交换区别于报文交换的本质特征。

仅当两个用户需要通信时，才保留并使用在电路交换中使用的通道。

电路交换连接分为两类：半双工或全双工。半双工通信只能分配一个通道，而全双工接口可以分配两个通道。

过程

给定的图显示了如何通过电路开关连接在两部电话之间建立电路。这些框代表交换局及其与另一个电话局的连接。蓝线表示两个办公室之间的连接。

每当请求连接时，都可以在交换局内建立链接，以圆圈表示。它在通信双方之间建立了专用电路。只要保持通信，这些链接就会保留

优点

• 您将在通话期间获得完整的带宽。
• 它减少了用户在通话之前和通话期间的延迟量。
• 将使用一致的信道，带宽和持续的数据速率来建立呼叫的电路交换。
• 在电路交换下，应为呼叫提供逻辑信道，带宽和持续的数据速率。
• 专用路径/电路可确保数据传输。
  

缺点

• 建立电路需要较长的时间。
• 在灾难或危机期间，网络可能会变得不稳定或不可用。
• 将一个通道专用于一次使用将使其无法用于其他服务。
• 它需要更多的带宽。
• 在这种电路交换方法中，两端在整个连接过程中必须以相同的速率工作。
• 它为一条服务和一条单独的路径提供了一条完整的通道
  

区别

• 电路交换是需要建立专用通道或电路时使用的方法。另一方面，分组交换是一种将通过数字网络传输的数据分组为分组的方法。
• 在电路交换方法中，消息是按照从源发送的相同顺序接收的，而在分组交换方法中，消息是按乱序接收的，并在目的地组装。
• 电路交换需要在数据传输开始之前在源和目标之间建立专用路径，而分组交换不需要从源到目标之间的专用路径。
• 电路交换方法是在物理层上实现的，而分组交换是在网络层上实现的
  

关键比较表

项目	电路交换	分组交换
可用带宽	固定	没有
专用的“铜”路径	是	动态
什么时候会发生拥塞	在设置时间	在每个包上
可能浪费带宽	是	是
储存转发	没有	没有
每个数据包遵循相同的路由	是	没有必要
通话设定	需要	不需要
收费	每分钟	每包

主要区别

电路–开关	分组交换
电路切换是需要建立专用通道或电路时使用的方法。	分组交换是一种将通过数字网络传输的数据分组为分组的方法。
电路交换连接分为两类：半双工或全双工。	分组交换是一种无连接的网络交换方法。
开始数据传输之前，您需要在源和目标之间建立专用路径。	您无需建立从源到目标的专用路径。
它最初是为语音传输而设计的。	它最初是为数据传输而设计的。
它在物理层上实现。	它在网络层实现。
在线交换中，仅在源处处理和传输数据。	在分组交换中，不仅在源处而且在目的地处都处理和传输数据。
它的初始成本很低。	分组交换需要很高的安装成本。
交付协议更简单。	它需要复杂的协议才能交付。
每分钟进行一次充电。	每个数据包都会收费。
每个数据包遵循相同的路由。	每个数据包不遵循相同的路由。
它不存储和转发传输。	它确实存储和转发传输。
最初设计用于语音通信。	最初设计用于数据传输。
这是一种不灵活的方法，因为一旦设置了路径，传输的所有部分都会遵循相同的路径。	这是一种灵活的方法，因为为每个数据包创建了路由以到达目的地。
消息按从源发送的顺序接收。	在其中，分组交换消息被无序接收，该消息在目的地被组装。
提前保留整个带宽。	从不保留带宽。
您可以使用两种技术来实现电路切换：1）时间或2）空分切换。	分组交换具有数据报虚拟电路方法。