互联网核心部分采用哪种交换方式

一互联网的划分互联网的拓扑结构虽然非常复杂，并且在地理上覆盖全球，但从其工作方式上看，可以划分以下两大块:边缘部分由所有连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信(传送数据，音频和视频)和资源共享。核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的(提供连接性和交换)。二互联网的边缘部分处在互联网边缘部分就是连接在互联网上的所有主机。这些主机又称为端系统。边缘部分利用核心部分所提供的服务，使众多主机之间能够互相通信并交换或共享信息。在网络边缘系统之间的通信方式通常可划分为两大类:客户-服务器方式(C/S方式)和对等方式(P2P方式)。客户-服务器方式这种方式在互联网上是最常用的，也是传统的方式。我们在上网发送电子邮箱或在网站上查找资料时，都是使用客户-服务器方式。客户和服务器都是通信中所涉及的两个应用进程。客户-服务器方式所描述的是进程之间的服务和被服务的关系。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。对等连接方式对等连接(简写为P2P) 是指两台主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方哪一个是服务提供方。只要两台主机都运行了对等连接软件(P2P软件)，它们就可以进行平等的，对等的连接通信。从本质上看任然是使用客户-服务器方式，只是对等连接中的每一台主机既是客户又同时是服务器。三互联网核心部分网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连接性，使边缘部分中的任何一台主机都能够向其它主机通信。在网络核心部分起特殊作用的是路由器，它是一种专用计算机。路由器是实现分组交换的关键组件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。电路交换电路交换最经典的例子就是电话交换机，要使得每一部电话能够很方便地和另一部电话进行通信，就应当使用电话交换机将这些电话连接起来，让电话用户彼此之间可以方便地通信。所谓的电路交换就是指，必须经过"建立连接(占用通信资源)—>通话(一直占用通话资源)—>释放连接(归还通信资源)"三个步骤的交换方式。电路交换的一个重要的特点就是在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。分组交换分组交换则是采用存储转发技术。表示把一个报文划分几个分组后再进行传送。通常我们把要发送的整块数据称为报文。在发送报文之前，先把较长的报文划分为一个个更小的等长数据段，在每个数据段前面，加上一些必要的控制信息组成首部后，就构成了一个分组。路由器收到一个分组，先暂时存储一下，检查其首部，查找转发表，按照首部中的目的地址，找到合适的接口转发出去，把分组交给下一个路由器。这样一步一步地以存储转发的方式，把分组交付最终的目的主机。各路由器之间必须经常交换彼此掌握的路由信息，以便创建和动态维护路由器中的转发表，使得转发表能够在整个网络拓扑发生变化时及时更新。报文交换报文交换是分组交换的前身，又称存储转发交换，报文整个地发送。

1．电路交换技术电路交换技术的典型代表:公众电话网（PSTN网）和移动网（包括GSM网和CDMA网）基本特点:采用面向连接的方式，在双方进行通信之前，需要为通信双方分配一条具有固定带宽的通信电路，通信双方在通信过程中将一直占用所分配的资源，直到通信结束，并且在电路的建立和释放过程中都需要利用相关的信令协议。优点：①由于通信线路为通信双方用户专用，数据直达，所以传输数据的时延非常小。②通信双方之间的物理通路一旦建立，双方可以随时通信，实时性强。③双方通信时按发送顺序传送数据，不存在失序问题。④电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号。⑤电路交换的交换的交换设备（交换机等）及控制均较简单。缺点：①电路交换的平均连接建立时间对计算机通信来说嫌长。②电路交换连接建立后，物理通路被通信双方独占，即使通信线路空闲，也不能供其他用户使用，因而信道利用低。③电路交换时，数据直达，不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制。2．报文交换技术报文交换技术和分组交换技术类似，也是采用存储转发机制，但报文交换是以报文作为传送单元，由于报文长度差异很大，长报文可能导致很大的时延，并且对每个节点来说缓冲区的分配也比较困难，为了满足各种长度报文的需要并且达到高效的目的，节点需要分配不同大小的缓冲区，否则就有可能造成数据传送的失败。在实际应用中报文交换主要用于传输报文较短、实时性要求较低的通信业务，如公用电报网。报文交换比分组交换出现的要早一些，分组交换是在报文交换的基础上，将报文分割成分组进行传输，在传输时延和传输效率上进行了平衡，从而得到广泛的应用。优点：①报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在连接建立时延，用户可随时发送报文。②由于采用存储转发的传输方式，使之具有下列优点：在报文交换中便于设置代码检验和数据重发设施，加之交换结点还具有路径选择，就可以做到某条传输路径发生故障时，重新选择另一条路径传输数据，提高了传输的可靠性；在存储转发中容易实现代码转换和速率匹配，甚至收发双方可以不同时处于可用状态。这样就便于类型、规格和速度不同的计算机之间进行通信；提供多目标服务，即一个报文可以同时发送到多个目的地址，这在电路交换中是很难实现的；允许建立数据传输的优先级，使优先级高的报文优先转换。③通信双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间一段一段地部分占有这条物理通路，因而大大提高了通信线路的利用率。缺点：①由于数据进入交换结点后要经历存储、转发这一过程，从而引起转发时延（包括接收报文、检验正确性、排队、发送时间等），而且网络的通信量愈大，造成的时延就愈大，因此报文交换的实时性差，不适合传送实时或交互式业务的数据。②报文交换只适用于数字信号。③由于报文长度没有限制，而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报文，当输出线路不空闲时，还可能要存储几个完整报文等待转发，要求网络中每个结点有较大的缓冲区。为了降低成本，减少结点的缓冲存储器的容量，有时要把等待转发的报文存在磁盘上，进一步增加了传送时延。3．分组交换技术电路交换技术主要适用于传送话音相关的业务，这种网络交换方式对于数据业务而言，有着很大的局限性。首先数据通信具有很强的突发性，峰值比特率和平均比特率相差较大，如果采用电路交换技术，若按峰值比特率分配电路带宽则会造成资源的极大浪费，如果按照平均比特率分配带宽，则会造成数据的大量丢失。其次是和语音业务比较起来，数据业务对时延没有严格的要求，但需要进行无差错的传输，而语音信号可以有一定程度的失真但实时性一定要高。分组交换技术就是针对数据通信业务的特点而提出的一种交换方式，它的基本特点是面向无连接而采用存储转发的方式，将需要传送的数据按照一定的长度分割成许多小段数据，并在数据之前增加相应的用于对数据进行选路和校验等功能的头部字段，作为数据传送的基本单元即分组。采用分组交换技术，在通信之前不需要建立连接，每个节点首先将前一节点送来的分组收下并保存在缓冲区中，然后根据分组头部中的地址信息选择适当的链路将其发送至下一个节点，这样在通信过程中可以根据用户的要求和网络的能力来动态分配带宽。分组交换比电路交换的电路利用率高，但时延较大。优点：①加速了数据在网络中的传输。因为分组是逐个传输，可以使后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作并行，这种流水线式传输方式减少了报文的传输时间。此外，传输一个分组所需的缓冲区比传输一份报文所需的缓冲区小得多，这样因缓冲区不足而等待发送的机率及等待的时间也必然少得多。②简化了存储管理。因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，在交换结点中存储器的管理通常被简化为对缓冲区的管理，相对比较容易。③减少了出错机率和重发数据量。因为分组较短，其出错机率必然减少，每次重发的数据量也就大大减少，这样不仅提高了可靠性，也减少了传输时延。④由于分组短小，更适用于采用优先级策略，便于及时传送一些紧急数据，因此对于计算机之间的突发式的数据通信，分组交换显然更为合适些。缺点：①尽管分组交换比报文交换的传输时延少，但仍存在存储转发时延，而且其结点交换机必须具有更强的处理能力。②分组交换与报文交换一样，每个分组都要加上源、目的地址和分组编号等信息，使传送的信息量大约增大5%～10%，一定程度上降低了通信效率，增加了处理的时间，使控制复杂，时延增加。③当分组交换采用数据报服务时，可能出现失序、丢失或重复分组，分组到达目的结点时，要对分组按编号进行排序等工作，增加了麻烦。若采用虚电路服务，虽无失序问题，但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程。