经编码后的数据在通信线路上进行传输的最简单形式是在两个互联的设备之间直接进行数据通信。但是，网络中互联有很多台计算机，将它们全部直接连接是不现实的，通常是通过许多中间交换（转发）互联而成，数据从源端发送出来后，经过中间这样的网络称为交换网。在交换网中，两台计算机进行信息传输时，数据分组从源端计算机发出后，经过多个中间节点的转发，最后才到达目的端计算机。信息在这样的网络中传输就像火车在铁路网络中运行一样，经过一系列交换节点（车站），从一条线路换到另一条线路，最后才能到达目的地。
图2-33给出一个交换网的拓扑结构。图中的H代表计算机主机，中间的A、B、C、D、E和F为交换节点。
图2-33 交换网拓扑结构
交换节点转发信息的方式就是所谓的交换方式。交换方式又可分为电路交换、报文交换和分组交换三种最基本的方式。
2.5.1 电路交换
电路交换方式，在和数据传输期间，在源主机和目的主机之间利用中间的转接（交换）将一系列链路直接连通，建立一条专用的物理连接线路进行数据传输，直到数据传输结束。电话交换系统就是采用这种交换方式，此时的交换就是电话的交换机。电话交换系统通过呼叫来建立这条物理连接线路。当交换机收到一个呼叫后就在网络中寻找一条临时通路供两端的用户通话，这条临时通路可能要经过若干个交换局（中间）的转接建立起来，并且一旦建立就成为这一对用户之间的临时专用通路，另外的用户不能打断，直到通话结束才拆除连接，如图2-34所示。
图2-34 电路交换
电路交换方式中，用电路交换实现数据传输时要经过电路连接的建立、数据传输和电路连接的拆除三个过程。
（1）电路连接的建立
数据传输前先通过呼叫完成电路连接的建立。利用电话网进行数据通信时，就是采用电路交换方式的。呼叫可以先用电话拨号，拨通后切换到计算机上；也可将计算机直接连接在自动拨号的调制解调器上，在计算机上键入电话号码进行呼叫。拨号后，经各级电话局的转接，电路连接就建立起来了。
（2）数据传输阶段
电路接通后，呼叫的两主机就可以进行数据传输了。数据传输沿呼叫接通的链路进行，在传输期间，这条接通的临时专用通路一直被这两台主机占用。
（3）电路连接的拆除
数据传输结束后，要将建立起来的临时专用通路拆除（让出），拆除实际就是指示构成这条通路的链路已经空闲，可以为其他的通信服务，拆除类似电话结束后的挂机。
电路交换的特点是传输可靠、迅速、不丢失信息且保持原来的传输顺序，传输期间不再有传输延迟，缺点是建立连接和拆除连接需要时间开销，等待较长的时间，这种交换方式适合于传输大量的数据，在传输少量信息时效率不高。
2.5.2 报文交换
报文交换采取存储—转发方式。它不要求在源主机与目的主机之间建立专用的物理连接线路，只要在源主机与目的主机之间存在可以到达的路径即可。当一个主机发送信息时，它把要发送的信息组织成一个数据包（报文），把目的计算机的地址附加在报文中进行传送，网络中的各转发节点根据报文上的目的地址信息，选择路径把报文向目标方向转发。报文在网络中通过各中间节点逐的转发，最终到达目的主机，如图2-35所示。在报文交换方式中，中间节点交换是由路由器或路由交换机来实现的。
图2-35 报文交换
报文存储—转发在各节点的转发过程为：报文传到一个节点时先被存储在该节点，并和原来先到达的其他报文一起排队等候，一直到先到达该节点的报文发送完了，有链路可供本报文使用时，再将该报文继续向前传送，经过多次中间节点的存储—转发，最后到达目标节点，这就是存储—转发名称的由来。
存储—转发方式的节点有如下特点：
①每个节点必须有足够大的存储空间（内存或者磁盘）来缓冲（存储）收到的报文，这个存储空间又被称为缓存空间。
②每个节点对各个方向上收到的报文排队，然后依次转发出去，这些都带来了传输时间的延迟。
③由于链路的传输条件并不理想，可能会出现差错，因此从一个节点到另一个节点的传输（相邻节点间的传送）应该有差错控制的功能。
④报文到达一个节点时，向前传输的链路往往不止一条，节点要为该报文选择其中一条链路进行转发传送，这就必须存在一个路由选择问题。路由选择得好，报文就能较快地到达目的主机，路由选择不好，报文到达目的主机就会有较大的延迟。
⑤存储—转发方式既然以报文为单位进行传输，那么个节点必须能判别个报文的起始和结束点。
⑥为了保证报文的正常传输，还必须有其他一些特殊功能。例如为防止网络中报文的过分拥挤，应该采取一些流量控制措施，以及在排队时让一些紧急的报文优先传送等。
⑦传输的数据在传输前必须打包，按报文格式形成报文。即在数据前面加上了头，数据后面加上报尾。报头、报尾的内容是发送双方的地址信息，指示报文开始、结束的同步信息，实现差错控制的校验码和其他控制信息等，这些信息用于控制报文正确、可靠地传输到目的主机。
存储—转发方式由于可以减少网络通信链路数量，降低线路通信费用，可以方便地实现差错控制和流量控制，另外还可改变数据的传输速率，控制传输的优先级别，所以计算机网络中一般都采用存储—转发方式。
报文交换的优点是不需建立专用的物理链路，即传输的双方不独占线路，在它们传输期间，其他需要通信的双方仍然可以使用线路进行传输。每一对主机都只是断续的使用线路，所以存储—转发方式线路利用率较高。
2.5.3 分组交换
分组交换是一种结合了电路交换和报文交换优点的交换方式。对比电路交换与报文交换的特点可知，电路交换的最大优点就是一旦建立起来，通信的传输延迟很小，所以电路交换适用于话音通信之类的交互式实时通信；但缺点是线路利用率低。反之，报文交换的优点是线路利用率高，但由于传输的存储转发引入的时延太长，而不能用于要求快速响应的交互话音通信或其他实时通信。是否能找到一种既能保持较高的利用率，又能使传输延迟较小，兼顾电路交换和报文交换的优点的方法？
仔细分析报文交换方式可以知道，报文交换延迟大的主要原因是报文太长而导致太长的转发时间及处理时间。如果将一份报文分割成若干段分组进行传输，由于分组较短，这就使中间节点排队及处理的时间大大减少，从而减少了传播时延，提高了速度。另外同属于一个报文的各分组可以同时在网络内分别沿不同路径进行“并行”传输，因此也大大缩短了报文传输经过网络的时间。从而既能保持较高的利用率，又能使传输延迟较小。这种将一份报文分割成若干段分组进行传输的方式就称为分组交换。
分组交换由于分组较小，所以可以存储在内存中，大大提高交换速度；分组交换采用分组纠错，在发现错误时只需重发出错的分组，它可明显地减少出错的重发量，从而提高了传输效率。而报文交换方式中任何数据出错都必须将整个报文重新发送，传输效率低。分组传送的示意如图2-36所示。
图2-36 分组交换
进行分组交换时，发送节点先要将传送的信息分割成大小相等的分组（最后一个例外），再进行打包，带上地址信息，指示分组开始、结束的同步信息，实现差错控制的校验码和其他控制信息等，并对每个分组加以编号，形成分组格式，然后逐个分组发送，交换节点对分组逐个转发。收到分组后，根据分组编号，重新组装分组，恢复完整的数据信息。
由于分组传输传输速率远高于报文传输，加上线路技术的不断提高，线路支持的传输速率越来越高，目前计算机网络一般都采用分组传输方式。
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