数据交换的概念
计算机网络的根本目的是在网络边缘的主机之间实现相互的数据传输、信息交换。一个主机为了同时与其他主机通信,可以选择通过通信链路直接连接所有主机,构成完全网状网络,如图1.4a所示。在这种网络中,如果主机数为N,则每个主机需要同时建立(N-1)条链路,整个网络共需要N(N-1)/2条链路。显然,当N较大时,网络需要的链路数量很大,每个主机需要维护的链路数量也很大。这不仅会带来网络建设成本问题,也会带来许多技术问题,例如,主机如何同时维护众多通信链路以及如何灵活扩展网络等。因此,当网络规模较大(即N较大)时,通过通信链路直接连接所有通信终端是不可行的。于是,人们发明了交换设备。
交换设备具有多通信端口,可以同时连接多个通信结点(即主机或交换设备),实现通信端口间物理或逻辑上的动态、并行通信。通过交换设备,每个主机只需一个通信链路与交换设备相连,即可实现与其他主机的通信。
个交换设备的端口数量是有限的,并且也无法通过一条通信链路直接连接距离遥远的主机或通信设备,因此,只有在特殊情况下,如小规模局域网,才有可能利用一个交换设备直接连接所有主机。为了连接更大范围、更多数量的主机,可以将许多交换设备互连,构成一个数据中继与转发的“中间网络”,然后再将主机连接到距离较近的交换设备上,主机之间的数据传输通过“中间网络”实现中继与转发。这个中间网络不需要关心所传输数据的内容,而只是为这些数据从一个结点到另一个结点直至到达目的结点提供数据中继与交换的功能,因此,称之为数据交换网络,组成交换网络的结点(即交换设备)称为交换结点,交换结点和传输介质的集合称为通信子网,即网络核心。
数据交换是实现在大规模网络核心上进行数据传输的技术基础。常见的数据交换技术包括电路交换( circuit switching)、报文交换( message switching)和分组交换( packet switching)。基于不同交换技术构建的网络分别称之为电路交换网络、报文交换网络和分组交换网络。
