Commutazione dei pacchetti

Il trasferimento di piccoli bit di dati su reti diverse è denominato commutazione di pacchetto. Questi pacchetti di dati sono suddivisi in blocchi di dati per poterli trasferire attraverso le reti in modo più rapido ed efficiente. Questo viene tagliato in pacchetti di dati in un dispositivo e, da quel dispositivo, viene inviato all'altro per raggiungere una destinazione dove tutti i pacchetti di dati vengono raccolti e riassemblati.[1] In poche parole, si tratta di un metodo per suddividere i file di dati in pacchetti o porzioni più piccole, al fine di inviarli meglio su reti diverse.

Funzionalità

Quando gli utenti inviano un file di dati attraverso una rete, questi non sono spesso inviati come documenti interi, ma piuttosto come piccoli pacchetti di dati. Un individuo che invia un file di 5mb avrà il file diviso in pacchetti di 512 byte-sized che vengono poi inviati attraverso la rete. Ogni pacchetto contiene un'intestazione che contiene 2 indirizzi IP di rete:

  1. Indirizzo IP di origine - È l'indirizzo IP dal quale viene inviato il file di dati. Si parla anche di fine trasmissione dei dati.
  2. Destination IP address (Indirizzo IP di destinazione) - È l'indirizzo IP al quale deve essere inviato il pacchetto di dati. In altre parole, si riferisce alla fine di ricezione del trasferimento dei dati.

Oltre a questo, l'intestazione contiene anche un numero che identifica il numero di pacchetti che l'intero file di dati contiene. Quando i pacchetti vengono persi nella rete, rimbalzano. Il Bouncing si riferisce al trasferimento di un pacchetto di dati da un router ad un altro fino a quando non è in grado di raggiungere l'indirizzo IP di destinazione finale. Quando più pacchetti di dati persi sono lasciati rimbalzare sulle reti, questo freddo porta alla congestione della rete e potrebbe rallentare l'intero sistema. Un conteggio del luppolo è stato inserito nell'intestazione per affrontare la questione. Si riferisce al numero di volte che un pacchetto di dati può passare da un router all'altro. Per ogni pacchetto viene assegnato un numero massimo di luppolo. Questo numero di luppolo diminuisce per ogni volta che un pacchetto passa attraverso un router. Quando il numero massimo di salti viene raggiunto prima che un pacchetto arrivi a destinazione, viene cancellato da quel router. Questa è una delle cause della perdita di pacchetti.[2]

Modalità

Le due modalità principali di commutazione dei pacchetti sono:

Commutazione a pacchetto senza connessione

Ogni singolo pacchetto in questo tipo di rete di commutazione pacchetti contiene informazioni di instradamento complete e viene instradato individualmente all'interno della rete verso l'indirizzo di destinazione. Ci possono essere diverse modalità di trasmissione che dipendono dai diversi carichi sui nodi disponibili nella rete. In questo sistema, ognuno dei pacchetti segue le istruzioni fornite dalle informazioni scritte fornite nell'intestazione del pacchetto. Ciò include le informazioni necessarie per facilitare il rimontaggio dei pacchetti di dati per creare l'intero file di dati.[3]

  1. Indirizzo di destinazione
  2. Indirizzo della fonte
  3. Numero totale di pezzi
  4. Numero d'ordine (seq#) necessario per facilitare il rimontaggio.

Commutazione dei pacchetti orientata alla connessione

Questa modalità di commutazione dei pacchetti è chiamata anche commutazione di circuito virtuale. I singoli pacchetti di dati in questa modalità vengono inviati attraverso una sequenza attraverso un percorso predefinito e identificato. Questi pacchetti sono assemblati con l'aiuto di un numero di sequenza unico e sono quindi trasportati attraverso la rete fino all'indirizzo IP di destinazione specifica nell'ordine. Per questa modalità non è necessario includere le informazioni sull'indirizzo nel pacchetto.[4]

Effetti

Storicamente, il protocollo di commutazione dei circuiti è comunemente usato con la connessione ISDN per le reti telefoniche.[5] La commutazione a pacchetto è la sua alternativa. Di seguito sono riportati alcuni dei pro e contro di avere un interruttore a pacchetto su un interruttore di circuito:

Pro

  • È l'uso più efficiente della larghezza di banda complessiva della rete grazie alla sua flessibilità nell'instradamento dei pacchetti più piccoli sui link condivisi.
  • Questi sono spesso più economici da costruire, dato che sono necessarie meno attrezzature.
  • E' piu' affidabile. Quando un pacchetto non arriva come previsto a destinazione e il computer ricevente rileva la mancanza di un pacchetto, chiede che venga rispedito.
  • Offre un reinstradamento automatico nel caso in cui un nodo fallisca il suo viaggio.
  • Non ha linee vincolate e può facilmente aggirare i pezzi rotti della rete.
  • Con l'aumento dei clienti, rispetto alla commutazione di circuito, la rete deve solo espandersi lentamente.

Contro

  • Ci sono lunghi ritardi nella ricezione dei messaggi a causa del tempo necessario per il confezionamento e l'instradamento dei pacchetti. Per la maggior parte delle applicazioni, questi ritardi non sono abbastanza lunghi da essere significativi, ma per applicazioni ad alte prestazioni come il video in tempo reale, è spesso necessaria una tecnologia aggiuntiva di qualità del servizio (QoS) per raggiungere i livelli di prestazioni richiesti.
  • I collegamenti fisici condivisi rischiano potenziali violazioni della sicurezza della rete. Le opportune misure di sicurezza devono essere in linea con i protocolli e altri elementi correlati nelle reti di commutazione dei pacchetti.
  • Non adatto per piccoli pacchetti di dati - se il pacchetto dati stesso è di soli 600 byte, è necessario utilizzare due pacchetti di 512 byte con le informazioni sull'indirizzo.
  • Latenza imprevedibile.

Storia

Il Packet Switching, come lo sviluppo dell'ipertesto, è un concetto che può essere attribuito a Paul Baran nei primi anni Sessanta e poi, qualche anno dopo, indipendentemente, a Donald Davies e Leonard Kleinrock. La ricerca di Davies e Kleinrock nel campo dello scambio di messaggi digitali ha aiutato Baran a costruire l'ARPANET o la prima rete di commutazione di pacchetti che sarebbe stata poi conosciuta da molti come Internet.

"Questo concetto di packet switching è stato un radicale cambiamento di paradigma rispetto al modello prevalente delle reti di comunicazione che utilizza circuiti analogici dedicati, costruiti principalmente per le comunicazioni audio, e ha stabilito un nuovo modello di sistemi digitali discontinui che suddividono i messaggi in singoli pacchetti che vengono trasmessi in modo indipendente e poi assemblati nel messaggio originale all'estremo opposto".[6]

Il Packet Switching è l'innovazione in continua evoluzione sin dalla sua concezione. Innumerevoli ore di ricerca condotta da menti brillanti stanno ancora lavorando all'aggiornamento di questa tecnologia per renderla disponibile a tutti, come dimostrato dal precedente successo che ha stabilito. Ci vorranno molti anni e miliardi di denaro, ma ne varrà la pena.


  1. https://searchnetworking.techtarget.com/definition/packet-switched ↩︎

  2. http://www.teach-ict.com/technology_explained/packet_switching/packet_switching.html ↩︎

  3. https://www.techopedia.com/definition/5603/packet-switching ↩︎

  4. http://www.informit.com/articles/article.aspx ↩︎

  5. https://www.lifewire.com/packet-switching-on-computer-networks-817938 ↩︎

  6. https://www.livinginternet.com/i/iw_packet_inv.htm ↩︎