数据交换这个词在通信教材里出现频率极高,说白了就是解决一个问题:两点之间没有直连线路的时候,数据怎么通过中间的网络送过去。按处理方式不同,分电路交换、报文交换、分组交换三种,现在的互联网用的就是分组交换,前面两种虽然老,但思路值得搞明白,很多新技术的对比都从这里出发。
电路交换最典型的就是打电话。通话之前先建立一条端到端的专用线路,中间每一段都被你独占,通话期间这条线别人用不了,挂机之后才释放。好处是一旦接通,实时性有保证,带宽固定,不会卡顿;坏处是线路利用率低,你不开口说话,线路也空着,而且建立连接有延迟。电话网络撑了一百多年,靠的就是这套。
报文交换走了另一个极端,不需要建立连接,把整份数据当成一个完整的报文,加上目的地址直接发出去,中间节点收到整个报文后存储转发,看完头部的地址再决定往哪送。电报系统就是这个思路。线路利用率高,但中间节点得缓存完整报文,报文大了缓存就吃不消,转发延迟也大,实时性差。
分组交换是报文交换的改良版,把大数据切成一个个有上限的小分组,每个分组独立选路传输,到了接收端再按序号重组成完整数据。切小之后好处很多:中间节点缓存压力小,不同分组可以走不同路径,某条线路断了就绕道走,时延也小了,流水线式的传输让线路基本不闲着。互联网的TCP/IP体系全建立在分组交换上,后来语音也IP化了,VoIP本质上就是分组交换抢了电路交换的饭碗。
三种方式怎么选,看业务特性。固定速率、强实时的业务,电路交换省心;突发性强、能容忍一定延迟的数据业务,分组交换效率碾压。现代网络基本是分组交换一统天下,但电路交换的思想没有消失,SDN里给视频会议预留带宽、5G网络切片给特定业务保证资源,本质都是电路交换思路在分组网络上的回归。理解了这三种交换方式,再看QoS、网络切片这些东西,会觉得它们一点都不新鲜。
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