Comutação de Pacotes

A transferência de pequenos bits de dados através de redes diferentes é referida como comutação de pacotes. Estes pacotes de dados são subdivididos em blocos de dados, a fim de os transferir através das redes de uma forma mais rápida e mais eficiente. Isso é cortado em pacotes de dados em um dispositivo, e a partir desse dispositivo, é enviado para o outro para chegar a um destino onde todos os pacotes de dados são coletados e remontados.[1] Simplificando, é um método de quebrar arquivos de dados em pacotes menores ou porções, a fim de enviá-los através de redes diferentes melhor.

Funcionalidade

Quando os usuários enviam um arquivo de dados através de uma rede, estas muitas vezes não são enviadas como documentos inteiros, mas como pequenos pacotes de dados. Um indivíduo que envia um arquivo de 5mb terá o arquivo dividido em pacotes de 512 bytes que são então enviados através da rede. Cada pacote contém um cabeçalho que contém 2 endereços IP de rede:

  1. Endereço IP de origem - Este é o endereço IP do qual o arquivo de dados é enviado. Também é referido como o fim de transmissão da transferência de dados.
  2. Endereço IP de destino - Este é o endereço IP para o qual o pacote de dados deve ser enviado. Em outras palavras, isso se refere ao fim receptor da transferência de dados.

Além disso, o cabeçalho também contém um número que identifica o número de pacotes que o arquivo de dados inteiro real contém. Quando os pacotes são perdidos na rede, eles saltam por aí. Bouncing refere-se à transferência de um pacote de dados de um roteador para outro até que ele seja capaz de alcançar o endereço IP de destino final. Quando múltiplos pacotes de dados perdidos são deixados saltando ao redor das redes, este frio leva ao congestionamento da rede e pode atrasar todo o sistema. Uma contagem de saltos foi incorporada no cabeçalho para resolver este problema. Isso se refere ao número de vezes que um pacote de dados pode ir de um roteador para outro. Um número máximo de saltos é alocado por pacote. Este número de salto diminui para cada vez que um pacote passa por um roteador. Quando o número máximo de saltos é atingido antes que um pacote chegue ao seu destino, ele é excluído por esse roteador. Esta é uma das causas da perda de pacotes.[2]

Modos

Os dois principais modos de comutação de pacotes são:

Comutação de Pacotes sem Conexão

Cada pacote individual neste tipo de rede de comutação de pacotes contém informações completas de roteamento e é roteado individualmente dentro da rede para seu endereço de destino. Pode haver vários modos de transmissão que dependem das diferentes cargas nos nós disponíveis na rede. Neste sistema, cada um dos pacotes segue as instruções fornecidas pelas informações escritas fornecidas no cabeçalho do pacote. Isso inclui informações que são necessárias para facilitar a remontagem dos pacotes de dados para criar todo o arquivo de dados.[3]

  1. Endereço de destino
  2. Endereço de origem
  3. Número total de unidades
  4. Número sequencial (seq#) necessário para facilitar a remontagem.

Comutação de pacotes orientada para a conexão

Este modo de comutação de pacote também é chamado de comutação de circuito virtual. Os pacotes de dados individuais neste modo são enviados através de uma sequência através de uma rota predefinida e identificada. Estes pacotes são montados com a ajuda de um número sequencial único e são depois transportados através da rede para o seu endereço IP de destino específico por ordem. Não há necessidade de incluir a informação do endereço no pacote para este modo.[4]

Efeitos

Historicamente, o protocolo de comutação de circuito é comumente usado com conexão ISDN para redes telefônicas.[5] A comutação de pacotes é a sua alternativa. Abaixo estão alguns dos prós e contras de ter um interruptor de pacote sobre um interruptor de circuito:

Prós

  • É o uso mais eficiente da largura de banda geral da rede devido à sua flexibilidade em rotear os pacotes menores através de links compartilhados.
  • Estes são muitas vezes mais baratos de construir, uma vez que é necessário menos equipamento.
  • É mais confiável. Quando um pacote não chega como esperado ao seu destino e o computador receptor detecta que um pacote está faltando, ele solicita que ele seja reenviado.
  • Oferece reencaminhamento automático caso qualquer nó falhe na sua viagem.
  • Ele não tem linhas amarradas e pode facilmente contornar pedaços quebrados da rede.
  • À medida que os clientes aumentam, em comparação com a comutação de circuitos, a rede só tem de se expandir lentamente.

Contras

  • Há longos atrasos na recepção de mensagens devido ao tempo necessário para embalar e encaminhar os pacotes. Para a maioria dos aplicativos, esses atrasos não são longos o suficiente para serem significativos, mas para aplicativos de alto desempenho, como vídeo em tempo real, a tecnologia adicional de Qualidade de Serviço (QoS) geralmente é necessária para atingir os níveis de desempenho exigidos.
  • Links físicos compartilhados arriscam uma possível violação da segurança da rede. As precauções de segurança adequadas devem estar alinhadas com os protocolos e outros elementos relacionados nas redes de comutação de pacotes.
  • Não adequado para pequenos pacotes de dados - se o pacote de dados em si for apenas 600 bytes, então dois pacotes de 512 bytes precisam ser usados com as informações de endereço.
  • Latência imprevisível.

História da empresa

A comutação de pacotes, tal como o desenvolvimento do hipertexto, é um conceito que pode ser atribuído a Paul Baran no início dos anos 60 e depois, alguns anos depois, de forma independente, a Donald Davies e Leonard Kleinrock. A pesquisa de Davies e Kleinrock no campo relacionado da comutação de mensagens digitais ajudou Baran a construir a ARPANET ou a primeira rede de comutação de pacotes que mais tarde seria conhecida por muitos como Internet.

"Esse conceito de comutação de pacotes foi uma mudança radical de paradigma em relação ao modelo prevalecente de redes de comunicação usando circuitos analógicos dedicados, construídos principalmente para comunicações de áudio, e estabeleceu um novo modelo de sistemas digitais descontínuos que dividem as mensagens em pacotes individuais que são transmitidos independentemente e depois montados de volta na mensagem original no extremo oposto.[6]

A comutação de pacotes é a inovação que tem vindo a evoluir continuamente desde a sua concepção. Inúmeras horas de pesquisa feitas por mentes brilhantes ainda estão trabalhando na atualização dessa tecnologia para torná-la disponível para todos, comprovada pelo sucesso anterior que ela estabeleceu. Serão necessários muitos anos e milhares de milhões de euros, mas tudo valerá a 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 ↩︎