包交换和电路交换的区别

1. 物理层

物理层是网络通信的基础。它为所有信息通道设置了两个根本的限制，即处理无噪声信道的尼奎斯特极限和处理有噪声信道的香农极限。这些限制决定了信道的带宽。传输介质可以是引导性的或非引导性的，如双绞线、同轴电缆、光纤等属于引导性介质，而地面无线电、微波、线等则是非引导介质。数字调制方式可以通过引导性和非引导性介质上的模拟信号来发送比特。信道可以是时分、频分或码分复用方式共享。大多数广域网络的关键元素是电话系统。

中继线和交换机是电话系统的主要组件。本地回路上采用ADSL技术可以提供高速数据传输，其关键在于将本地回路的信号分割成多个子载波同时运行。PON技术则可以将光纤引入到住户中，提供比ADSL更高的接入速率。

2. 数据链路层

数据链路层的主要任务是将物理层提供的原始比特流转换成网络层使用的帧流。这一层为这样的帧流提供不同程度的可靠性，包括无连接无确认的服务到可靠的面向连接服务。数据链路层还采用不同的成帧方法、差错控制机制和流量控制机制来确保数据的完整传输。

数据链路协议还提供了不同的编码技术，如卷积码和里德所罗门码用于纠错，低密度校验码用于检错。这些编码方法不仅可被应用在数据链路层，也可以用在物理层和更高的层次。

3. 介质访问控制子层

这一层主要处理网络中设备的竞争和信道分配问题。当站的数目较小且流量连续时，FDM和TDM是有效的分配方案。当站的数据较大且可变，或者流量呈现突发状态时，如计算机网络的一般情况，就需要采用动态信道分配算法。无线提出了新的问题，如难以侦听到传输冲突和站所覆盖区域可能有所不同等问题。

为了解决这些问题，IEEE 802标准系列提供了不同的协议和算法，如CA/CA、RTS/CTS等，以避免冲突和优化性能。网桥和交换机的使用也帮助了的管理和互连。

4. 网络层

网络层的主要任务是在源端和接收端之间路由数据包。这可以通过基于虚电路或数据报的网络实现。网络中使用了多种路由算法，如泛洪、距离矢量算法和链路状态算法等。网络层还需要处理拥塞控制、服务质量保证、网络互连等问题。

为了实现这些功能，Internet使用了一系列协议，如IP、ICMP、ARP和DHCP等。为了在大型网络中实现层次化路由、移动主机的路由等问题，还引入了其他技术和协议。

5. 传输层

传输层提供了端到端的可靠传输服务。它通过建立和管理连接、处理服务原语、管理计时器、拥塞控制和分配带宽等方式来实现其功能。主要的传输协议有TCP和UDP。TCP提供了一个可靠的、双向的、拥塞可控的字节流，而UDP则是一个无连接的协议，主要用于实时通信。

6. 应用层

应用层主要负责处理特定的应用程序需求。例如，Web应用使用HTTP协议在浏览器和服务器之间传输数据。电子邮件系统使用TP协议来发送和接收邮件。还有许多其他的应用程序和协议，如FTP、Telnet等。

为了满足不断增长的需求和优化性能，还发展了各种技术和协议，如缓存技术、持续连接、内容分发网络（CDN）、点对点（P2P）网络等。

7. 网络安全

网络安全是保护信息和确保信息完整性和真实性的过程。密码学是用于保密信息的主要工具之一。它包括对称密钥算法、公开密钥算法以及各种加密和解密技术。还有许多其他的密码学工具和技术，如数字签名、管理、防火墙、虚拟专用网（VPN）、无线网络安全性等。

为了保护网络流量和验证身份，还使用了各种认证协议和技术，如Diffie-Hellman、Kerberos等。还发展了各种安全协议和技术来保护电子邮件和Web通信的安全性。