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來源：公眾號【網(wǎng)絡(luò)技術(shù)干貨圈】

作者：圈圈

ID：wljsghq

傳輸模式主要分為單工（Simplex）、半雙工（Half-Duplex）和全雙工（Full-Duplex）。這三種模式在數(shù)據(jù)傳輸能力、通信效率和應(yīng)用場景等方面存在顯著差異。

單工（Simplex）

單工是一種數(shù)據(jù)傳輸模式，數(shù)據(jù)只能在一個方向上傳輸，不能進(jìn)行反向傳輸。這意味著在單工模式下，一個設(shè)備只能作為發(fā)送方，另一個設(shè)備只能作為接收方，雙方的角色是固定的，無法互換。

在單工通信中，傳輸介質(zhì)是單向的。

設(shè)備A ----> 設(shè)備B

例如，當(dāng)設(shè)備A向設(shè)備B發(fā)送數(shù)據(jù)時，設(shè)備B只能接收數(shù)據(jù)，不能向設(shè)備A發(fā)送數(shù)據(jù)。這種模式通常通過以下步驟實現(xiàn)：

設(shè)備A發(fā)送數(shù)據(jù)：設(shè)備A開始向設(shè)備B發(fā)送數(shù)據(jù)。

設(shè)備B接收數(shù)據(jù)：設(shè)備B接收設(shè)備A發(fā)送的數(shù)據(jù)。

這種模式類似于廣播電臺和電視臺的信號傳輸，廣播電臺只發(fā)送信號，收音機(jī)只能接收信號。

優(yōu)勢

實現(xiàn)簡單：單工模式的實現(xiàn)相對簡單，所需的硬件和協(xié)議較為簡單。

成本低：由于其簡單性，單工通信系統(tǒng)的成本通常較低，適用于預(yù)算有限的場景。

無沖突：因為數(shù)據(jù)傳輸是單向的，傳輸過程不存在沖突問題。

劣勢

功能單一：單工模式只能進(jìn)行單向通信，無法實現(xiàn)交互式通信。

效率低：在需要雙向傳輸?shù)膱鼍爸?，單工模式的效率較低，不適用于復(fù)雜的通信需求。

應(yīng)用場景

單工模式常用于以下場景：

廣播系統(tǒng)：如廣播電臺、電視臺，這些系統(tǒng)只需要單向發(fā)送信號，觀眾只需接收信號。

傳感器數(shù)據(jù)傳輸：一些傳感器只需要將數(shù)據(jù)發(fā)送到中央處理單元，中央處理單元不需要向傳感器發(fā)送數(shù)據(jù)。

半雙工（Half-Duplex）

半雙工是一種數(shù)據(jù)傳輸模式，允許數(shù)據(jù)在同一時間內(nèi)在兩個方向之間傳輸，但不能同時進(jìn)行。換句話說，在半雙工模式下，數(shù)據(jù)傳輸是單向的，只有一方可以發(fā)送數(shù)據(jù)，另一方接收數(shù)據(jù)，而不能同時進(jìn)行發(fā)送和接收。

在半雙工通信中，傳輸介質(zhì)是共享的。例如，當(dāng)設(shè)備A正在向設(shè)備B發(fā)送數(shù)據(jù)時，設(shè)備B必須等待數(shù)據(jù)傳輸完成后才能發(fā)送數(shù)據(jù)給設(shè)備A。

設(shè)備A  <----->  設(shè)備B
    |                  |
    |----發(fā)送---->|    
    |<----接收----|    

這種模式通常通過以下步驟實現(xiàn)：

設(shè)備A發(fā)送數(shù)據(jù)：設(shè)備A開始向設(shè)備B發(fā)送數(shù)據(jù)。

設(shè)備B接收數(shù)據(jù)：設(shè)備B接收設(shè)備A發(fā)送的數(shù)據(jù)。

設(shè)備B發(fā)送數(shù)據(jù)：設(shè)備B在接收到數(shù)據(jù)后，如果需要響應(yīng)或發(fā)送其他數(shù)據(jù)，需要等待設(shè)備A完成傳輸，然后再發(fā)送數(shù)據(jù)。

設(shè)備A接收數(shù)據(jù)：設(shè)備A接收設(shè)備B發(fā)送的數(shù)據(jù)。

這種模式類似于對講機(jī)通信系統(tǒng)，只有一方可以在某一時刻進(jìn)行講話，而另一方必須等待。

優(yōu)勢

簡單性：半雙工模式的實現(xiàn)相對簡單，所需的硬件和協(xié)議較為簡單。

成本低：由于其簡單性，半雙工通信系統(tǒng)的成本通常較低，適用于預(yù)算有限的場景。

低干擾：因為同一時間只有一個設(shè)備在發(fā)送數(shù)據(jù)，所以信號干擾相對較少。

劣勢

效率低：由于數(shù)據(jù)傳輸必須在兩個方向之間交替進(jìn)行，因此通信效率較低，特別是在需要頻繁傳輸大量數(shù)據(jù)時，效率問題尤為明顯。

延遲大：每次傳輸都需要等待對方完成傳輸后才能進(jìn)行，因此存在較大的傳輸延遲。

應(yīng)用場景

半雙工模式常用于以下場景：

對講機(jī)：對講機(jī)的通信機(jī)制即為半雙工，用戶必須等待另一方講話完畢后才能講話。

早期網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：如集線器（Hub）和早期的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（如10BASE2和10BASE5），這些設(shè)備通常采用半雙工模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

全雙工（Full-Duplex）

全雙工是一種數(shù)據(jù)傳輸模式，允許數(shù)據(jù)在同一時間內(nèi)在兩個方向之間傳輸。這意味著設(shè)備可以同時進(jìn)行發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，從而大大提高了通信效率。

在全雙工通信中，傳輸介質(zhì)被分成兩個獨立的信道，一個用于發(fā)送數(shù)據(jù)，另一個用于接收數(shù)據(jù)。這樣，設(shè)備A和設(shè)備B可以同時進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

設(shè)備A  <----->  設(shè)備B
    |<----發(fā)送---->|    
    |<----接收---->|    

其工作原理如下：

設(shè)備A發(fā)送數(shù)據(jù)：設(shè)備A通過發(fā)送信道向設(shè)備B發(fā)送數(shù)據(jù)。

設(shè)備B接收數(shù)據(jù)：設(shè)備B通過接收信道接收設(shè)備A發(fā)送的數(shù)據(jù)。

設(shè)備B發(fā)送數(shù)據(jù)：同時，設(shè)備B通過發(fā)送信道向設(shè)備A發(fā)送數(shù)據(jù)。

設(shè)備A接收數(shù)據(jù)：設(shè)備A通過接收信道接收設(shè)備B發(fā)送的數(shù)據(jù)。

這種模式類似于電話通信系統(tǒng)，雙方可以同時講話和聽對方講話。

優(yōu)勢

高效率：全雙工模式允許同時進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，極大地提高了通信效率，特別適用于高頻率和大數(shù)據(jù)量的傳輸場景。

低延遲：由于不需要等待對方完成傳輸，數(shù)據(jù)傳輸延遲大大降低，適合實時通信。

高帶寬利用率：全雙工模式能夠充分利用傳輸帶寬，提高整體網(wǎng)絡(luò)性能。

劣勢

復(fù)雜性：全雙工模式的實現(xiàn)較為復(fù)雜，通常需要更多的硬件資源和更復(fù)雜的通信協(xié)議。

成本高：由于其復(fù)雜性和高性能要求，全雙工通信系統(tǒng)的成本通常較高。

應(yīng)用場景

全雙工模式常用于以下場景：

現(xiàn)代以太網(wǎng)：現(xiàn)代以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（如100BASE-TX、1000BASE-T和10GBASE-T）普遍采用全雙工模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

電話系統(tǒng)：現(xiàn)代電話系統(tǒng)和VoIP（Voice over IP）通信系統(tǒng)采用全雙工模式，允許雙方同時進(jìn)行對話。

高性能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：如交換機(jī)（Switch）和路由器（Router），這些設(shè)備通常支持全雙工模式以提高數(shù)據(jù)傳輸效率和性能。

半雙工和全雙工的比較

通信效率

全雙工模式允許同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，通信效率顯著高于半雙工模式。在高數(shù)據(jù)量和高頻率通信場景下，全雙工模式能夠更好地滿足需求。

延遲

全雙工模式不存在傳輸?shù)却龝r間，因此延遲較低。而半雙工模式由于需要交替?zhèn)鬏?，存在較大的傳輸延遲，不適合實時通信。

硬件復(fù)雜性

半雙工模式的硬件實現(xiàn)較為簡單，成本低。而全雙工模式需要更復(fù)雜的硬件支持，成本較高，但性能也更強(qiáng)大。

應(yīng)用場景

半雙工模式適用于低成本、低復(fù)雜度的通信場景，如對講機(jī)和早期網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。而全雙工模式適用于高性能、高效率的通信場景，如現(xiàn)代以太網(wǎng)、電話系統(tǒng)和高性能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。