Пакетная коммутация

Передача небольших битов данных по различным сетям называется пакетной коммутацией. Эти пакеты данных разбиваются на блоки, чтобы быстрее и эффективнее передавать их по сети. Он разрезается на пакеты данных в одном устройстве, а от этого устройства отправляется в другое, чтобы достичь места назначения, где все пакеты данных собираются и собираются заново.[1] Проще говоря, это способ разбиения файлов данных на более мелкие пакеты или части для того, чтобы лучше передавать их по разным сетям.

Функциональность

Когда пользователи отправляют файл данных по сети, они часто отправляются не как целые документы, а как небольшие пакеты данных. Файл размером 5 мегабайт будет разделен на 512 байтовых пакетов, которые затем будут отправлены по сети. Каждый пакет содержит заголовок, содержащий 2 сетевых IP адреса:

  1. IP-адрес отправителя - это IP-адрес, с которого отправляется файл данных. Он также называется передающим концом передачи данных.
  2. IP-адрес назначения - это IP-адрес, на который должен быть отправлен пакет данных. Другими словами, это относится к принимающей стороне передачи данных.

Кроме того, заголовок также содержит число, которое определяет количество пакетов, содержащихся во всем фактическом файле данных. Когда пакеты теряются в сети, они отскакивают вокруг. Подскакиванием подразумевается передача пакета данных с одного маршрутизатора на другой до тех пор, пока он не достигнет IP-адреса конечного пункта назначения. Когда в сети остается несколько пакетов потерянных данных, это приводит к перегрузке сети и может замедлить работу всей системы. Для решения этой проблемы в заголовок был включен подсчет хмеля. Относится к количеству случаев, когда пакет данных может передаваться с одного маршрутизатора на другой. Максимальное количество прыжков назначается для каждого пакета. Это число прыжков уменьшается каждый раз, когда пакет проходит через маршрутизатор. Когда достигается максимальное количество переходов до прибытия пакета в пункт назначения, он удаляется этим маршрутизатором. Это одна из причин потери пакетов.[2]

Режимы

Двумя основными режимами пакетной коммутации являются

Пакетная коммутация без подключения

Каждый отдельный пакет в этом типе сети пакетной коммутации содержит полную информацию о маршрутизации и индивидуально маршрутизируется внутри сети до адреса назначения. Могут быть несколько режимов передачи, которые зависят от различных нагрузок на доступные узлы в сети. В этой системе каждый из пакетов соответствует инструкциям, представленным в заголовке пакета. Сюда входит информация, необходимая для облегчения повторной сборки пакетов данных с целью создания всего файла данных.[3]

  1. Адрес назначения
  2. Адрес источника
  3. Общее количество материалов
  4. Порядковый номер (секвенировочный номер), который необходим для облегчения обратной сборки.

Пакетная коммутация с ориентацией на подключение

Этот режим пакетной коммутации также называется виртуальной коммутацией цепей. Отдельные пакеты данных в этом режиме передаются последовательно по заранее определенному и идентифицированному маршруту. Эти пакеты собираются с помощью уникального порядкового номера и затем транспортируются по сети на определенный IP-адрес назначения в порядке убывания. Нет необходимости включать адресную информацию в пакет для этого режима.[4]

Эффекты

Исторически сложилось так, что протокол коммутации каналов обычно используется с ISDN соединением для телефонных сетей.[5] Пакетная коммутация является его альтернативой. Ниже приведены некоторые из плюсов и минусов использования пакетной коммутации с коммутатором цепи:

Профессионалы

  • Это более эффективное использование общей пропускной способности сети благодаря ее гибкости в маршрутизации небольших пакетов по общим каналам связи.
  • Зачастую их строительство обходится дешевле, поскольку требуется меньше оборудования.
  • Это надежнее. Когда пакет не прибывает в пункт назначения, как ожидалось, и принимающий компьютер обнаруживает отсутствие одного пакета, он запрашивает его для отправки повторно.
  • Он предлагает автоматическую перемаршрутизацию, если какой-либо узел терпит неудачу в пути.
  • Он не имеет связанных линий и может легко обойти сломанные участки сети.
  • По мере роста числа клиентов, по сравнению с коммутацией каналов, сеть должна расширяться медленно.

Против

  • Прием сообщений происходит с большими задержками из-за времени, необходимого для упаковки и маршрутизации пакетов. Для большинства приложений этих задержек недостаточно, чтобы быть существенными, но для высокопроизводительных приложений, таких как видео в реальном времени, часто требуется дополнительная технология Quality of Service (QoS) для достижения требуемого уровня производительности.
  • Общие физические соединения рискуют потенциальным нарушением сетевой безопасности. Соответствующие меры безопасности должны соответствовать протоколам и другим соответствующим элементам в сетях пакетной коммутации.
  • Не подходит для небольших пакетов данных - если сам пакет данных составляет всего 600 байт, то с адресной информацией необходимо использовать два пакета по 512 байт.
  • Непредсказуемая задержка.

История

Пакетная коммутация, как и разработка гипертекста, является концепцией, которая может быть приписана Полу Барану в начале 1960-х годов, а затем независимо, через несколько лет, Дональду Дэвису и Леонарду Кляйнроку. Исследования Дэвиса и Кляйнрока в области коммутации цифровых сообщений помогли Барану построить ARPANET или первую сеть пакетной коммутации, которой, как стало известно позже, смогут пользоваться многие, как и Интернет.

"Эта концепция пакетной коммутации представляла собой радикальный сдвиг парадигмы от преобладающей модели сетей связи, использующих выделенные аналоговые схемы, построенные в первую очередь для аудиосвязи, и создала новую модель дискретных цифровых систем, разбивающих сообщения на отдельные пакеты, которые передаются независимо и затем собираются обратно в исходное сообщение на дальнем конце".[6]

Пакетная коммутация - это прорыв, который постоянно развивается с момента своего зарождения. Бесчисленные часы исследований, проведенных блестящими умами, все еще работают над усовершенствованием этой технологии, чтобы сделать ее доступной для всех, что подтверждается более ранним успехом, который она установила. Это потребует многих лет и миллиардов денег, но все это будет того стоить.


  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 ↩︎