O prezentare generală a comutării circuitelor și a comutării pachetelor

Ce este schimbarea?

În lumea modernă, suntem conectați cu toată lumea, fie prin internet, fie printr-o conexiune telefonică. În această rețea imensă, când se efectuează un apel telefonic sau când accesăm un site web, datele sunt transferate dintr-o rețea în cealaltă rețea. Chiar și pentru a accesa o pagină web simplă, multe computere (servere) sunt accesate pentru a vă oferi datele dorite pe care le căutați. Fie că vă aflați într-o rețea închisă sau într-un segment de rețea mare, Comutarea este cel mai important mecanism care schimbă informațiile între diferite rețele sau diferite computere. Comutarea este modalitatea care direcționează datele sau orice informații digitale către rețeaua dvs. până la punctul final.

Să presupunem că căutați orice tip de informație legată de circuit pe internet sau căutați un proiect de hobby în electronică sau, dacă deschideți circuitdigest.com pentru a găsi un articol specific despre electronică, există o mulțime de mișcări de date în spatele rețelei computerului. Aceste mișcări sunt direcționate de comutatoarele de rețea care utilizează diverse tehnici de comutare în diferite joncțiuni de rețea.

Diferite tipuri de date utilizează diferite tipuri de tehnici de comutare care au propriile avantaje și dezavantaje. Există trei tipuri de tehnici de comutare disponibile: comutarea circuitului, comutarea pachetelor și comutarea mesajelor. Circuitul și comutarea pachetelor sunt cele mai populare dintre aceste trei.

Comutare circuit

Comutarea circuitului este o metodă de comutare în care se creează o cale de la cap la cap între două stații dintr-o rețea înainte de a începe transferul de date.

Comutarea circuitului are trei faze: stabilirea circuitului, transferul datelor și deconectarea circuitului.

Metoda de comutare a circuitului are o rată de date fixă ​​și ambii abonați trebuie să funcționeze la această rată fixă. Comutarea circuitului este cea mai simplă metodă de comunicare a datelor în care sunt stabilite conexiuni fizice dedicate între doi expeditori și receptor individuali. Pentru a crea aceste conexiuni dedicate, un set de comutatoare sunt conectate prin legături fizice.

În imaginea de mai jos, trei computere din partea stângă sunt conectate cu trei computere desktop pe partea dreaptă, cu legături fizice, în funcție de cele patru comutatoare de circuite. Dacă comutarea circuitului nu este utilizată, acestea trebuie să fie conectate cu conexiuni punct-la-punct, unde sunt necesare numeroase linii dedicate, ceea ce nu numai că va crește costul conexiunii, dar va crește și complexitatea sistemului.

Decizia de rutare, în cazul comutării circuitului, se ia atunci când calea de rutare este stabilită în rețea. După stabilirea căii de rutare dedicată, datele trimise continuu la destinația receptorului. Conexiunea este menținută până la sfârșitul conversației.

Trei faze în comunicarea de comutare a circuitului

Comunicarea de la început până la sfârșit în comutarea circuitului se face folosind această formare-

În timpul fazei de configurare, în rețeaua de comutare a circuitului, este stabilită o cale de rutare sau conexiune dedicată între expeditor și receptor. În această perioadă adresarea End to End, precum adresa sursă, adresa de destinație trebuie să creeze o conexiune între două dispozitive fizice. Comutarea circuitului are loc în straturile fizice.

Transferul de date are loc numai după finalizarea fazei de configurare și numai atunci când este stabilită o cale fizică dedicată. Nicio metodă de adresare nu este implicată în această fază. Comutatoarele folosesc intervalul de timp (TDM) sau banda ocupată (FDM) pentru a direcționa datele de la expeditor la receptor. Un lucru trebuie reținut că transmiterea datelor este continuă și pot exista perioade de liniște în transmiterea datelor. Toate conexiunile interne sunt realizate sub formă de duplex.

La faza finală de deconectare a circuitului, când oricare dintre abonații din rețea, expeditor sau receptor trebuie să deconecteze calea, un semnal de deconectare este trimis tuturor comutatoarelor implicate pentru a elibera resursa și a întrerupe conexiunea. Această fază este numită și faza Teardown în metoda de comutare a circuitului.

Un comutator de circuit creează o conexiune temporară între o legătură de intrare cu o legătură de ieșire. Există diferite tipuri de comutatoare disponibile cu mai multe linii de intrare și ieșire.

În general, comutarea circuitului este utilizată în liniile telefonice.

Avantajele comutării circuitului

Metoda de comutare a circuitului oferă avantaje mari în cazuri specifice. Avantajele sunt următoarele:

1. Rata de date este fixă ​​și dedicată, deoarece conexiunea este stabilită utilizând conexiuni fizice sau circuite dedicate.
2. Deoarece există trasee dedicate de rutare a transmisiei, este o alegere bună pentru transmisia continuă pe o durată lungă.
3. Întârzierea transmiterii datelor este neglijabilă. Nu există timp de așteptare implicat în comutatoare. Deci, datele sunt transmise fără nicio întârziere prealabilă în transmisie. Acesta este cu siguranță un avantaj pozitiv al metodei de comutare a circuitelor.

Dezavantaje ale comutării circuitului

În afară de avantaje, comutarea de circuit are și unele dezavantaje.

1. Indiferent dacă canalul de comunicație este liber sau ocupat, canalul dedicat nu a putut fi utilizat pentru alte transmisii de date.
2. Necesită mai multă lățime de bandă, iar transmisia continuă oferă risipa de lățime de bandă atunci când există o perioadă de tăcere.
3. Este extrem de ineficient atunci când se utilizează resursa sistemului. Nu putem folosi resursa pentru altă conexiune, deoarece este alocată pentru întreaga conversație.
4. Este nevoie de timp enorm în stabilirea legăturilor fizice între expeditori și destinatari.

Comutare de pachete

Comutarea pachetelor este o metodă de transfer de date în care datele sunt împărțite în bucăți mici de lungimi variabile și apoi transmise liniei de rețea. Bucăți de date rupte sunt numite pachete. După primirea acelor date sau pachete rupte, toate sunt reasamblate la destinație și astfel se face un fișier complet. Datorită acestei metode, datele sunt transferate rapid și într-un mod eficient. În această metodă, nu este necesară nici o pre-configurare sau rezervare a resurselor, ca metoda de comutare a circuitului.

Această metodă utilizează tehnici Store și Forward. Deci, fiecare hop va stoca pachetul mai întâi și apoi va redirecționa pachetele către următoarea destinație gazdă. Fiecare pachet conține informații de control, adresa sursă și adresa destinației. Datorită acestui lucru, pachetele pot utiliza orice rută sau căi într-o rețea existentă.

Comutarea pachetelor bazate pe VC

Comutarea pachetelor bazate pe VC este un mod de comutare a pachetelor în care se realizează o cale logică sau o conexiune de circuit virtual între expeditor și receptor. VC înseamnă Virtual Circuit. În acest mod de operație de comutare a pachetelor, se creează o rută predefinită și toate pachetele vor urma căile predefinite. Toate routerele sau comutatoarele implicate în conexiunea logică primesc un ID de circuit virtual unic pentru a identifica în mod unic conexiunile virtuale. De asemenea, are același protocol cu trei faze utilizat în circuitul de comutare, de configurare faza, date de transfer de fază și dărâma Faza.

În imaginea de mai sus, 4 PC-uri sunt conectate cu o rețea cu 4 comutatoare și fluxul de date va fi comutarea pachetelor în modul Circuit virtual. După cum putem vedea, comutatoarele sunt conectate între ele și partajează calea de comunicație între ele. Acum, în circuitul virtual, trebuie stabilit un traseu predefinit. Dacă dorim să transferăm date de la PC1 la PC 4 calea va fi direcționată de la SW1 la SW2 la SW3 și apoi în cele din urmă la PC4. Această rută este predefinită și tuturor SW1, SW2, SW3 li se oferă un ID unic pentru identificarea căilor de date, astfel încât datele sunt legate de căi și nu ar putea alege un alt traseu.

Comutarea pachetelor bazată pe datagramă

Comutarea Datagram este complet diferită de tehnologia de comutare a pachetelor bazată pe VC. În comutarea Datagram, calea este dependentă de date. Pachetele au toate informațiile necesare, cum ar fi adresa sursă, adresa de destinație și identitatea portului etc. Deci, în modul de comutare a pachetelor bazate pe datagramă fără conexiune, fiecare pachet este tratat independent. Aceștia pot alege rute diferite, iar deciziile de rutare sunt luate dinamic atunci când datele transmit în interiorul rețelei. Deci, la destinație, pachetele pot fi primite din comandă sau în orice ordine, nu există o rută predefinită și livrarea pachetelor garantată nu este posibilă. Pentru a asigura primirea garantată a pachetelor, trebuie configurate protocoale de sistem suplimentare.

În acest mod de comutare a pachetelor, nu există nicio fază de configurare, de transmisie și de despărțire.

Din nou în imaginea de mai sus, sunt conectate 4 computere și transferăm date de la PC1 la PC4. Datele conțin două pachete etichetate ca 1 și 2. După cum putem vedea, în modul Datagram, pachetul 1 a ales să urmeze calea SW1-SW4-SW3, în timp ce pachetul 2 a ales calea traseului SW1-SW5-SW3 și a ajuns în cele din urmă la PC4. Pachetele pot alege o cale diferită în funcție de timpul de întârziere și de congestionarea pe alte căi din rețeaua de comutare a pachetelor Datagram.

Avantajele comutării pachetelor

Comutarea pachetelor oferă avantaje față de comutarea circuitului. Rețeaua de comutare a pachetelor este concepută pentru a depăși dezavantajele metodei de comutare a circuitelor.

1. Eficient în ceea ce privește lățimea de bandă.
2. Întârzierea transmisiei este minimă
3. Pachetele lipsă pot fi detectate de destinație.
4. Implementare rentabilă.
5. Fiabil atunci când este detectată calea ocupată sau defectarea legăturilor în rețea. Pachetele pot fi transmise prin alte legături sau pot utiliza o cale diferită.

Dezavantaje ale comutării pachetelor

Comutarea pachetelor întâmpină, de asemenea, câteva dezavantaje.

1. Comutarea pachetelor nu urmează nicio ordine specială de transmitere a pachetului unul câte unul.
2. Lipsa pachetului apare în transmisia de date de mari dimensiuni.
3. Fiecare pachet trebuie să fie codificat cu numere de ordine, adresă destinatar și expeditor și alte informații.
4. Rutarea este complexă în noduri, deoarece pachetele pot urma mai multe căi.
5. Când redirecționarea are loc dintr-un anumit motiv, întârzierea în primirea pachetelor este crescută.

Diferențe între comutarea circuitului și comutarea pachetelor

Avem deja o idee despre care sunt diferențele dintre comutarea circuitului și comutarea pachetelor. Să vedem diferențele într-un format de tabel pentru o mai bună înțelegere-

Diferențe	Comutare circuit	Comutare de pachete
Implicarea pașilor	În comutarea circuitului, este necesară configurarea trifazică pentru conversația totală. Stabilirea conexiunii, transferul de date, deconectarea conexiunii	În cazul comutării pachetelor, putem efectua transferul de date direct.
Adresa de destinație	Întreaga adresă a căii este furnizată de sursă.	Fiecare pachet de date știe doar adresa de destinație finală, calea de rutare depinde de decizia routerelor.
Procesarea datelor	Prelucrarea datelor are loc la sistemul Sursă.	Prelucrarea datelor are loc la noduri și sisteme sursă.
Întârziere uniformă între unitățile de date	Se întâmplă întârzierea uniformă.	Întârzierea între unitățile de date nu este uniformă.
Fiabilitate	Comutarea circuitului este mai fiabilă în comparație cu comutarea pachetelor	Comutarea pachetelor este mai puțin fiabilă în comparație cu comutarea circuitului.
Deșeuri de resurse	Deșeurile de resurse sunt ridicate în comutarea circuitelor.	Risipa de resurse este mai mică în schimbarea pachetelor.
Magazin și tehnică de redirecționare	Nu folosește tehnica de stocare și redirecționare	Folosește tehnica de stocare și redirecționare
Congestionare	Congestia are loc numai la conexiunea la momentul stabilirii.	Contestația poate avea loc în faza de transfer de date.
Date de transmisie	Sursa face transmiterea datelor.	Transmiterea datelor se face de către sursă, routere.