Áttekintés az áramkör kapcsolásról és a csomagváltásról

Mi a váltás?

A modern világban mindenkivel kapcsolatba lépünk, akár interneten, akár telefonon keresztül. Ebben a hatalmas hálózatban, amikor telefonálnak, vagy amikor elérünk valamilyen weboldalt, az adatok átkerülnek az egyik hálózatból a másik hálózatba. Még egy egyszerű weboldal eléréséhez is sok számítógéphez (szerverhez) fér hozzá, hogy megadja a kívánt adatokat. Akár zárt hálózaton belül van, akár egy nagy hálózati szegmensben van, a kapcsolás a legfontosabb mechanizmus, amely információt cserél különböző hálózatok vagy különböző számítógép (ek) között. A kapcsolás az adatok vagy bármilyen digitális információ irányítása a hálózat felé a végpontig.

Tegyük fel, hogy bármilyen áramkörrel kapcsolatos információt keres az interneten, vagy hobbiprojektet keres az elektronikában, vagy ha megnyitja a circuitdigest.com webhelyet, hogy megtaláljon egy konkrét cikket az elektronikáról, rengeteg adatmozgás történik a számítógépes hálózata mögött. Ezeket a mozgásokat a hálózati kapcsolók irányítják, amelyek különféle kapcsolási technikákat alkalmaznak a különböző hálózati csomópontokban.

A különböző típusú adatok különböző típusú kapcsolási technikákat alkalmaznak, amelyeknek megvannak a maguk előnyei és hátrányai. Három típusú kapcsolási technika áll rendelkezésre: áramköri kapcsolás, csomagváltás és üzenetváltás. Az áramkör és a csomagkapcsolás a legnépszerűbb e három között.

Áramkör kapcsolás

Az áramkör-kapcsolás olyan kapcsolási módszer, ahol az adatátvitel megkezdése előtt végpontok közötti útvonal jön létre a hálózat két állomása között.

Az áramkör-kapcsolásnak három fázisa van: Áramkör-létrehozás, Adatok átvitele és áramkör-leválasztás.

Az áramköri kapcsolási módszer rögzített adatsebességgel rendelkezik, és mindkét előfizetőnek ezen a rögzített sebességen kell működnie. Az áramköri kapcsolás a legegyszerűbb adatkommunikációs módszer, ahol dedikált fizikai kapcsolatok jönnek létre két egyedi feladó és vevő között. E dedikált kapcsolatok létrehozásához egy kapcsolókészletet fizikai kapcsolatok kötnek össze.

Az alábbi képen a bal oldalon lévő három számítógép a jobb oldali három asztali számítógéppel van összekötve, fizikai kapcsolatokkal, a négy áramköri kapcsolótól függően. Ha az áramköri kapcsolást nem használják, akkor azokat pont-pont összeköttetésekkel kell összekötni, ahol sok külön dedikált vonalra van szükség, ami nemcsak a csatlakozási költségeket, hanem a rendszer bonyolultságát is növeli.

Az útválasztási döntést áramköri kapcsolás esetén az útválasztási útvonal kialakításakor hozzák meg a hálózatban. A dedikált útvonal létrehozása után az adatokat folyamatosan továbbítják a vevő célállomásához. A kapcsolat a beszélgetés végéig fennmarad.

Három fázis az áramkör kapcsoló kommunikációban

Az áramköri kapcsolás kezdetétől a végéig tartó kommunikáció ennek a kialakításnak a segítségével történik -

A telepítési szakaszban az áramkör-kapcsoló hálózaton egy dedikált útvonal vagy csatlakozási útvonal jön létre a feladó és a vevő között. Ebben az időszakban a végétől a végéig címzésnek, hasonlóan a forrás címhez, a célcímnek kapcsolatot kell létrehoznia két fizikai eszköz között. Az áramkör kapcsolása a fizikai rétegekben történik.

Az adatátvitel csak a beállítási szakasz befejezése után történik, és csak egy fizikai, dedikált útvonal létrehozásakor. Ebben a szakaszban nincs címzési módszer. A kapcsolók időrést (TDM) vagy elfoglalt sávot (FDM) használnak az adatok továbbításához a feladótól a vevőig. Egy dolgot szem előtt kell tartani, hogy az adatküldés folyamatos, és némi csend állhat fenn az adatátvitel során. Minden belső csatlakozás duplex formában történik.

Az áramkör utolsó leválasztási fázisában, amikor a hálózat bármely előfizetőjének, a feladónak vagy a vevőnek le kell választania az útvonalat, az összes érintett kapcsolónak megszakító jelet küld az erőforrás felszabadítása és a kapcsolat megszakítása érdekében. Ezt a fázist Teardown fázisnak is nevezik az áramkör-kapcsolási módszerben.

Az áramköri kapcsoló ideiglenes kapcsolatot hoz létre egy bemeneti kapcsolat és egy kimeneti kapcsolat között. Különböző típusú kapcsolók állnak rendelkezésre több bemenettel és kimenettel.

Általában az áramköri kapcsolást a telefonvonalakban használják.

Az áramkör-kapcsolás előnyei

Az áramköri kapcsolási módszer nagy előnyöket nyújt bizonyos esetekben. Az előnyök a következők:

1. Az adatátviteli sebesség fix és dedikált, mert a kapcsolat dedikált fizikai kapcsolat vagy áramkörök segítségével jön létre.
2. Mivel vannak külön dedikált átviteli útvonalak, ez jó választás a hosszú távú folyamatos továbbításhoz.
3. Az adatátviteli késés elhanyagolható. A kapcsolókban nincs várakozási idő. Tehát, az adatokat minden előzetes késedelem nélkül továbbítják. Ez mindenképpen pozitív előnye az áramkör-kapcsolási módszernek.

Az áramkör-kapcsolás hátrányai

Az előnyökön kívül az áramkör-kapcsolásnak is vannak hátrányai.

1. Függetlenül attól, hogy a kommunikációs csatorna szabad vagy foglalt, a dedikált csatornát nem lehet más adatátvitelre használni.
2. Nagyobb sávszélességet igényel, és a folyamatos átvitel csöndes időszak esetén pazarolja a sávszélességet.
3. Rendkívül erőteljes a rendszer erőforrásának felhasználásakor. Az erőforrást nem használhatjuk más kapcsolathoz, mivel az az egész beszélgetéshez lefoglalt.
4. Hatalmas időbe telik a feladó és a vevő közötti fizikai kapcsolatok kialakítása során.

Csomagváltás

A csomagváltás olyan adatátviteli módszer, ahol az adatokat apró, változó hosszúságú darabokra bontják, majd továbbítják a hálózati vonalra. A megtört adatokat darabként hívják csomagként. Miután megkapta ezeket a meghibásodott adatokat vagy csomagokat, mindegyiket újra összeállítják a rendeltetési helyen, és így teljes fájlt készítenek. Ennek a módszernek köszönhetően az adatok gyorsan és hatékonyan továbbíthatók. Ebben a módszerben nincs szükség előzetes beállításra vagy erőforrás-foglalásra, mint az áramkör-kapcsolási módszer.

Ez a módszer Store és Forward technikákat alkalmaz. Tehát minden ugrás először tárolja a csomagot, majd továbbítja a csomagokat a következő gazdagép célállomásra. Minden csomag tartalmaz ellenőrzési információkat, forráscímet és célcímet. Ennek köszönhetően a csomagok bármilyen útvonalat vagy útvonalat használhatnak egy meglévő hálózatban.

VC alapú csomagkapcsolás

A VC alapú csomagváltás a csomagváltás egyik módja, ahol logikai út vagy virtuális áramköri kapcsolat jön létre a feladó és a vevő között. A VC a virtuális áramkört jelenti. Ebben a csomagkapcsolási üzemmódban egy előre meghatározott útvonal jön létre, és az összes csomag az előre meghatározott útvonalakat követi. Az összes útválasztó vagy kapcsoló, amely részt vesz a logikai kapcsolatban, egyedi virtuális áramkör-azonosítóval rendelkezik a virtuális kapcsolatok egyedi azonosításához. Azt is megvan ugyanaz a háromfázisú használt protokoll áramkörkapcsolást, Beállítás fázis, adatátviteli fázis és lerombolja fázis.

A fenti képen 4 számítógép csatlakozik egy 4 kapcsoló hálózathoz, és az adatfolyam csomagkapcsolás lesz virtuális áramkör módban. Mint láthatjuk, a kapcsolók összekapcsolódnak egymással, és megosztják egymással a kommunikációs utat. Most a virtuális áramkörben egy előre meghatározott útvonalat kell létrehozni. Ha adatokat akarunk átvinni a PC1-ről a 4-es PC-re, akkor az út az SW1-ről SW2-re SW3-ra, majd végül a PC4-re irányul. Ez az útvonal előre meghatározott, és az összes SW1, SW2, SW3 egyedi azonosítóval van ellátva az adatútvonalak azonosításához, így az adatokat az útvonalak kötik össze, és nem tudtak más útvonalat választani.

Datagram alapú csomagváltás

A datagram váltás teljesen eltér a VC alapú csomagkapcsolási technológiától. Datagram váltás esetén az útvonal az adatoktól függ. A csomagok tartalmazzák az összes szükséges információt, például a forráscímet, a célcímet és a portazonosságot. Tehát kapcsolat nélküli datagram alapú csomagváltási módban minden csomagot külön kezelnek. Különböző útvonalakat választhatnak, és az útválasztási döntéseket dinamikusan hozzák meg, amikor az adatok a hálózaton belül továbbulnak. Tehát a rendeltetési helyen a csomagok soron kívül vagy bármilyen sorrendben fogadhatók, nincs előre meghatározott útvonal, és a garantált csomagküldés nem lehetséges. A garantált csomagfogadás biztosításához további végrendszer-protokollokat kell konfigurálni.

Ebben a csomagkapcsolási módban nincs beállítási, továbbítási és lebontási fázis.

A fenti képen ismét 4 számítógép van csatlakoztatva, és adatokat továbbítunk a PC1-ről a PC4-re. Az adatok két 1 és 2 feliratú csomagot tartalmaznak. Mint láthatjuk, Datagram módban az 1 csomag az SW1- SW4-SW3 útvonalat választotta, míg a 2. csomag az SW1- SW5- SW3 útvonalat választotta, és végül elérte a PC4-et. A csomagok különböző utat választhatnak a késleltetési időtől és a Datagram csomagváltó hálózat más útvonalainak torlódásától függően.

A csomagkapcsolás előnyei

A csomagváltás előnyöket kínál az áramkör-kapcsolással szemben. A csomagkapcsolt hálózatot úgy tervezték, hogy kiküszöbölje az áramkör-kapcsolási módszer hátrányait.

1. Hatékony a sávszélesség szempontjából.
2. Az átviteli késés minimális
3. Hiányzó csomagokat a célállomás felismerhet.
4. Költséghatékony megvalósítás.
5. Megbízható, ha elfoglalt útvonal vagy linkek lebontása észlelhető a hálózatban. A csomagok más linkeken is továbbíthatók, vagy más utat is használhatnak.

A csomagváltás hátrányai

A csomagkapcsolás kevés hátránnyal is találkozik.

1. A csomagváltás nem követi a csomag egyesével történő továbbításának sajátos sorrendjét.
2. A hiányzó csomag nagy adatátvitelnél fordul elő.
3. Minden csomagot sorszámokkal, vevő és küldő címmel és egyéb információkkal kell kódolni.
4. Az útvonal bonyolult a csomópontokban, mivel a csomagok több utat is követhetnek.
5. Ha valamilyen okból történik az átirányítás, a csomagok fogadásának késleltetése megnő.

Különbségek az áramkörváltás és a csomagváltás között

Már kaptunk egy ötletet arról, hogy mi a különbség az áramkörváltás és a csomagváltás között. Nézzük meg a különbségeket egy táblázat formátumban a jobb megértés érdekében

Különbségek	Áramkör kapcsolás	Csomagváltás
Lépések bevonása	Áramkör kapcsolás esetén 3 fázis beállítás szükséges a teljes beszélgetéshez. Kapcsolat létrehozása, adatátvitel, kapcsolat lebontása	Csomagváltás esetén közvetlenül tudunk adatátvitelt végrehajtani.
Cél cím	A teljes útcímet a forrás adja meg.	Minden adatcsomag csak a végső célcímet ismeri, az útválasztási útvonal az útválasztók döntésétől függ.
Adatfeldolgozás	Az adatfeldolgozás a Source rendszerben történik.	Az adatfeldolgozás a csomópontokban és a forrásrendszerekben történik.
Egységes késés az adategységek között	Egységes késés történik.	Az adategységek közötti késés nem egységes.
Megbízhatóság	Az áramköri kapcsolás megbízhatóbb a csomagváltáshoz képest	A csomagváltás kevésbé megbízható az áramkör-kapcsoláshoz képest.
Resource Wasteage	Az erőforrás-pazarlás magas az áramkör-kapcsolásban.	Az erőforrások pazarlása kevesebb a csomagkapcsolásban.
Tárolás és továbbítás technika	Nem használja a tárolási és a továbbítási technikát	Store és forward technikát használ
Torlódás	A torlódások csak a kapcsolat létrehozásának idején fordulnak elő.	Vita lehet az adatátviteli szakaszban.
Átviteli adatok	A forrás továbbítja az adatokat.	Az adatok továbbítását a forrás, az útválasztók végzik.