Коммутация каналов против коммутации пакетов - что лучше?


В современном мире мы связаны со всеми либо через Интернет, либо через телефонную связь. В этой огромной сети, когда делается телефонный звонок или когда мы заходим на какой-либо веб-сайт, данные передаются из одной сети в другую. Даже для доступа к простой веб-странице требуется доступ ко многим компьютерам (серверам), чтобы предоставить вам нужные данные, которые вы ищете. Независимо от того, находитесь ли вы внутри закрытой сети или в большом сегменте сети, коммутация является наиболее важным механизмом, обеспечивающим обмен информацией между разными сетями или разными компьютерами. Коммутация — это способ направления данных или любой цифровой информации в вашу сеть до конечной точки.

Принцип коммутации

Предположим, вы ищете в Интернете любую информацию, связанную с цепями, или ищете хобби-проект в области электроники, или если вы открываете какой-либо сайт, чтобы найти конкретную статью об электронике, во всех этих случаях происходит большое количество перемещений данных. Эти движения управляются сетевыми коммутаторами, которые используют различные методы переключения (коммутации) в различных сетевых узлах.

Для разных типов данных используются разные методы переключения, которые имеют свои преимущества и недостатки. Доступны три типа методов коммутации: коммутация каналов, коммутация пакетов и коммутация сообщений. Коммутация каналов и пакетов являются наиболее популярными среди этих трех.

Коммутация каналов

Коммутация каналов — это метод коммутации, при котором между двумя станциями в сети перед началом передачи данных создается сквозной путь.

Переключение каналов имеет три фазы: установление канала, передача данных и разъединение канала.

Метод коммутации каналов имеет фиксированную скорость передачи данных, и оба абонента должны работать с этой фиксированной скоростью. Коммутация каналов — это самый простой метод передачи данных, при котором между двумя отдельными отправителями и получателями устанавливаются выделенные физические соединения. Для создания этих выделенных соединений набор коммутаторов соединяются физическими каналами.

На изображении ниже три компьютера слева соединены с тремя настольными ПК справа физическими каналами в зависимости от четырех переключателей цепей. Если коммутация каналов не используется, их необходимо соединять соединениями «точка-точка», где требуется большое количество выделенных линий, что не только увеличит стоимость соединения, но и увеличит сложность системы.

Принцип коммутации каналов

Решение о маршрутизации в случае коммутации каналов принимается когда путь маршрутизации устанавливается в сети. После того, как выделенный путь маршрутизации установлен, данные непрерывно передаются получателю. Соединение сохраняется до конца разговора.

Три фазы в коммутации каналов

Коммуникация от начала до конца в коммутации цепей осуществляется с использованием следующих трех этапов (фаз):

На этапе настройки в сети коммутации каналов между отправителем и получателем устанавливается выделенный маршрут или путь соединения. В этот период сквозная адресация, как и адрес источника, адрес назначения, должна создавать соединение между двумя физическими устройствами. Переключение каналов происходит на физических уровнях.

Передача данных происходит только после завершения этапа настройки и только тогда, когда установлен физический выделенный путь. На этом этапе не используется никакой метод адресации. Коммутаторы используют временной интервал (TDM) или занятую полосу частот (FDM) для маршрутизации данных от отправителя к получателю. Следует иметь в виду, что отправка данных происходит непрерывно, и при передаче данных могут быть периоды молчания. Все внутренние соединения выполнены в дуплексном виде.

На заключительной фазе отключения канала, когда любому из абонентов в сети, отправителю или получателю необходимо отключить канал, сигнал разъединения отправляется всем участвующим коммутаторам, чтобы освободить ресурс и разорвать соединение. Эта фаза также называется фазой отключения в методе коммутации каналов.

Переключатель цепи создает временное соединение между входным каналом связи и выходным каналом связи. Доступны различные типы переключателей с несколькими входными и выходными линиями.

Обычно коммутация каналов используется в телефонных линиях.

Преимущества коммутации каналов

Метод коммутации каналов дает большие преимущества в конкретных случаях. Эти преимущества заключаются в следующем:

  1. Скорость передачи данных является фиксированной и выделенной, поскольку соединение устанавливается с использованием выделенного физического соединения или каналов.
  2. Поскольку используются выделенные пути маршрутизации передачи, это хороший выбор для непрерывной передачи в течение длительного времени.
  3. Задержка передачи данных незначительна. Коммутаторы не требуют времени ожидания. Таким образом, данные передаются без какой-либо предварительной задержки при передаче. Это определенно положительное преимущество метода коммутации каналов.

Недостатки коммутации каналов

Помимо преимуществ, коммутация каналов также имеет некоторые недостатки:

  1. Независимо от того, свободен или занят канал связи, выделенный канал не может быть использован для передачи других данных.
  2. Это требует большей пропускной способности, а непрерывная передача приводит к потере полосы пропускания в период молчания.
  3. Это крайне неэффективно при использовании системного ресурса. Мы не можем использовать ресурс для другого соединения, так как он выделен на весь разговор.
  4. Установление физических связей между отправителями и получателями занимает огромное время.

Коммутация пакетов

Коммутация пакетов — это метод передачи данных, при котором данные разбиваются на небольшие фрагменты переменной длины, а затем передаются в сетевую линию. Разбитые фрагменты данных называются пакетами. После получения этих поврежденных данных или пакетов все они собираются в пункте назначения и, таким образом, составляют полный файл. Благодаря этому методу данные передаются быстро и эффективно. В этом методе не требуется никакой предварительной настройки или резервирования ресурсов, как в методе коммутации каналов.

В этом методе используются методы Store and Forward. Таким образом, каждый переход сначала сохраняет пакет, а затем пересылает его на следующий хост-адресат. Каждый пакет содержит управляющую информацию, адрес источника и адрес назначения. Благодаря этому пакеты могут использовать любой маршрут или пути в существующей сети.

Коммутация пакетов на основе виртуальных цепей

Коммутация пакетов на основе виртуальных цепей (в англ. Virtual Circuit, VC) — это режим коммутации пакетов, при котором между отправителем и получателем устанавливается соединение по логическому пути или виртуальному каналу (цепи). В этом режиме коммутации пакетов создается заранее определенный маршрут, и все пакеты будут следовать по заранее определенным путям. Всем маршрутизаторам или коммутаторам, участвующим в логическом соединении, предоставляется уникальный идентификатор виртуального канала для уникальной идентификации виртуальных соединений. Он также имеет тот же трехфазный протокол, который используется при коммутации каналов, фазе настройки, фазе передачи данных и фазе отключения.

Принцип коммутации пакетов на основе виртуальных цепей

На изображении выше 4 компьютера подключены к сети из 4 коммутаторов, и поток данных будет коммутироваться пакетами в режиме виртуального канала. Как мы видим, коммутаторы связаны друг с другом и используют общий путь связи. Теперь в виртуальном канале необходимо установить заранее определенный маршрут. Если мы хотим передать данные с ПК1 на ПК 4, путь будет направлен от SW1 к SW2, к SW3 и, наконец, к ПК4. Этот маршрут предопределен, и все SW1, SW2, SW3 снабжены уникальным идентификатором для идентификации путей данных, поэтому данные связаны путями и не могут выбрать другой маршрут.

Коммутация пакетов на основе дейтаграмм

Коммутация дейтаграмм полностью отличается от технологии коммутации пакетов на основе виртуальных цепей. При коммутации дейтаграмм путь зависит от данных. Пакеты содержат всю необходимую информацию, такую ​​как адрес источника, адрес назначения, идентификатор порта и т. д. Таким образом, в режиме коммутации пакетов на основе дейтаграмм без установления соединения каждый пакет обрабатывается независимо. Они могут выбирать разные маршруты, и решения о маршрутизации принимаются динамически при передаче данных внутри сети. Таким образом, в пункте назначения пакеты могут быть получены не по порядку или в любой последовательности, заранее определенного маршрута нет и гарантированная доставка пакетов невозможна. Чтобы обеспечить гарантированный прием пакетов, необходимо настроить дополнительные протоколы конечной системы.

В этом режиме коммутации пакетов не используются этапы настройки, передачи и удаления соединения.

Принцип коммутации пакетов на основе дейтаграмм

Опять же, на изображении выше: 4 компьютера подключены к сети, и мы передаем данные с ПК1 на ПК4. Данные содержат два пакета, помеченные как 1 и 2. Как мы видим, в режиме дейтаграмм пакет 1 выбрал путь SW1-SW4-SW3, тогда как пакет 2 выбрал путь маршрута SW1-SW5-SW3 и, наконец, достиг ПК4. Пакеты могут выбирать разные пути в зависимости от времени задержки и перегрузки на других путях в сети коммутации пакетов дейтаграмм.

Преимущества коммутации пакетов

Коммутация пакетов имеет определенные преимущества перед коммутацией каналов. Сеть пакетной коммутации предназначена для устранения недостатков метода коммутации каналов.

  1. Эффективна с точки зрения пропускной способности.
  2. Задержка передачи минимальна.
  3. Отсутствующие пакеты могут быть обнаружены пунктом назначения.
  4. Экономичное внедрение.
  5. Надежно при обнаружении в сети занятого пути или поломки каналов. Пакеты могут передаваться по другим каналам или использовать другой путь.

Недостатки коммутации пакетов

Коммутация пакетов также имеет ряд недостатков.

  1. Коммутация пакетов не подчиняется определенному порядку передачи пакетов один за другим.
  2. Отсутствие пакетов происходит при передаче больших объемов данных.
  3. Каждый пакет должен быть закодирован с использованием порядковых номеров, адресов получателя и отправителей и другой информации.
  4. Маршрутизация в узлах сложна, поскольку пакеты могут следовать по нескольким путям.
  5. Если по какой-либо причине происходит перенаправление данных, задержка получения пакетов увеличивается.

Различия между коммутацией каналов и коммутацией пакетов

Мы уже получили представление о том, в чем разница между коммутацией каналов и коммутацией пакетов. Давайте обобщим теперь все это в виде таблицы для лучшего понимания.

Различия Коммутация каналов Коммутация пакетов
Шаги (фазы) При коммутации каналов для полного разговора требуется три фазы: установление соединения, передача данных, разрыв соединения В случае коммутации пакетов мы можем осуществлять передачу данных напрямую и сразу же после появления данных для передачи
Адрес назначения Полный адрес пути предоставляется источником. Каждому пакету данных известен только конечный адрес назначения, путь маршрутизации зависит от решения маршрутизатора.
Обработка данных Обработка данных происходит в конечных узлах (узел назначения и узел источник). Обработка данных происходит на промежуточных и конечных узлах
Задержка между блоками данных Равномерная Задержка между блоками данных не является равномерной.
Надежность Коммутация каналов более надежна по сравнению с коммутацией пакетов. Коммутация пакетов менее надежна по сравнению с коммутацией каналов.
Растрата ресурсов Потери ресурсов высоки Потери ресурсов меньше
Техника хранения и пересылки Не используется техника хранения и пересылки Используется техника хранения и пересылки
Управление перегрузками Перегрузка возникает только во время установления соединения. Перегрузки могут возникать на этапе передачи данных.
Передача данных Источник осуществляет передачу данных Передача данных осуществляется источником и маршрутизаторами
(Проголосуй первым!)
Загрузка...
18 просмотров

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *