1.2.2  交换通信

对等网络的两端均可以连接许多电话。贝尔是这种网络的主要倡导者，小型网络的运行情况很好。从本质上来说，对等网络中的每一个节点都是通过导线从物理上与网络中的所有其他节点连接起来。随着网络中节点数量的增加，这就产生了一个较大的问题，我们可能明白，这是因为这种网络中所需要的导线数与网络中的节点数成等比级数。假设网络中已经有两个节点，若要添加第三个节点，则需要再添加两条导线，使得网络中总共达到3条导线。表1.1展示了网络中不同的节点数量所需要的导线数量。

表1.1　对等网络中的所需要的导线数量

对等网络中所需要的导线数量遵循这样一个公式：( n * (n-1) )/2。因此可以看到任何网络大到一定程度时都会完全失去控制。

正因如此，所以提出了集中式通信网的概念，其实现称为电路交换网（Circuit-Switched network）。这种网络包含任何数量的节点和一个中央交换局（switching station），其布局如图1.3所示，这一简单的交换通信网向交换局连接了4个节点。

图1.3　简单的交换通信网

因为在一条电话线上，同时只能管理一个会话，所以最初的网络必须采用交换技术使多个会话同时发生。实质上这就是其工作原理。

交换局有人工操作员，操作员监视所有节点的接入活动。无论什么时候，如果有节点想要与其他节点进行谈话，则想要交谈的人就从他所在的节点呼叫操作员，操作员询问他想要与谁交谈。当操作员确定了呼叫者想要与谁交谈时，则用一根导线将呼叫者的电路物理连接到目的电路。例如，图1.4展示了节点1连接到节点4。当节点1想要与节点4谈话时，操作员用一根导线将这两个电路物理连接起来。

图1.4　图1.3中电路交换局上的4个电路

因此，在这种网络中，同时可以有两个会话，只要线路未被占用，任何一个节点都可以与其他任何节点进行交谈。这是通信史上的重大突破，但仍然有其不足之处。这些交换局越来越大，最终人工操作员难以控制，于是开发出了将通信扩散到许多交换机中的方法，如图1.5所示。在此配置中，两个交换机用多条导线连接起来，每个本地交换机上的节点都允许连接到另一个交换机的节点上。

图1.5　将通信扩散到许多交换机

当一个人想要呼叫本地交换机上的某个人时，遵循同样的过程。当一个人想要呼叫另一个交换机上的某个人时，操作员将这个人连接到期望的交换机，此交换机的操作员再将此人连接到目的地。每一个交换机都只有一定数量的导线与其他交换机相连，这就限制了交换机之间所能建立的连接数。例如，一个交换机可能有16个节点，它同时最多允许8个交换机内的（intra-switch）连接，但它可能只有4条导线与相邻的交换机相连接，这就意味着只能建立4个交换机之间的（inter-switch）连接。

注意：术语intra和inter分别指的是“internal（内部）”和“external（外部）”。因此intra-switch（交换机内的连接）指的是同一交换机上的两个节点之间的连接，而inter-switch（交换机之间的连接）指的是不同交换机上的节点之间的连接。

发展到最后，美国为每一个交换机都编制了一个属于自己的区域代码，并导致了当前的区域代码系统。

没有多久，这些网络便连接了大量的导线，以致于很难建立连接。因此，创建了一个更加集中式的系统。在交换机之间又添加了一些集中式交换机，有时也称为集线器。图1.6展示了其中的一个网络。在这种大型交换网络中，由中央交换机来控制中间的交换机之间的连接。

图1.6　添加了集线器的大型交换网络