Ζούμε σε μια εποχή όπου κάθε διαδικασία είναι γρήγορη και ανταποκρίνεται. Η εναλλαγή πακέτων είναι μια τέτοια τεχνολογία που χρησιμοποιείται σήμερα σε δίκτυα δεδομένων όπως το Διαδίκτυο , LAN, WAN. Η ανάπτυξη του Voice over Internet Protocol (VoIP), επέτρεψε την εναλλαγή πακέτων για εύκολη μετάδοση δεδομένων και κυκλοφορίας φωνής. Αυτό επέτρεψε στις επιχειρήσεις να βιώσουν τεράστια οφέλη όσον αφορά το κόστος, την αποτελεσματικότητα και την επεκτασιμότητα. Αυτό εναλλαγή αναφέρεται στη δρομολόγηση και μετάδοση δεδομένων με αποτελεσματικό τρόπο μέσω του καναλιού / δικτύου με ελάχιστη καθυστέρηση. Το κανάλι διατίθεται για άλλους σκοπούς μετά την ολοκλήρωση της μετάδοσης.
Τι είναι η εναλλαγή πακέτων;
Ορισμός: Η εναλλαγή πακέτων αναφέρεται σε ένα σύνολο πρωτοκόλλων που χρησιμοποιούν μια προσέγγιση εναλλαγής δικτύου χωρίς σύνδεση για τη μετάδοση των πακέτων. Σε αυτήν την εναλλαγή, τα μηνύματα διασπώνται και ομαδοποιούνται σε μικρές μονάδες που ονομάζονται πακέτα. Αυτά τα πακέτα μεταδίδονται ξεχωριστά σε ένα ψηφιακό δίκτυο για να φτάσουν στον προορισμό του. Τα πακέτα δεν χρειάζεται να ακολουθούν την ίδια διαδρομή για να φτάσουν στον προορισμό τους. Καθώς όλα τα πακέτα φτάνουν σε έναν προορισμό με διαφορετική σειρά, το αρχικό μήνυμα μεταγλωττίζεται από τον ίδιο τον προορισμό. Το διάγραμμα αλλαγής πακέτων φαίνεται παρακάτω.
Σε αυτήν την εναλλαγή, τα πακέτα έχουν δύο μέρη - μια κεφαλίδα και ένα ωφέλιμο φορτίο. Οι πληροφορίες στην κεφαλίδα επιτρέπουν στο υλικό δικτύωσης / ενδιάμεσο κόμβο να βεβαιωθείτε ότι τα πακέτα κατευθύνονται προς τον προορισμό του, ενώ τα συγκεκριμένα δεδομένα μεταφέρονται από το ωφέλιμο φορτίο.
Κάθε πακέτο έχει μια διεύθυνση προέλευσης και προορισμού για να ταξιδεύει ανεξάρτητα μέσω δικτύου με μεταβλητό ρυθμό bit. Τα πακέτα προωθούνται ασύγχρονα από το ενδιάμεσο κόμβοι λόγω της συμφόρησης, της ουράς και ούτω καθεξής, και επομένως ακολουθεί διαφορετικές διαδρομές. Αυτά τα πακέτα φτάνουν στον προορισμό με διαφορετική σειρά και ο προορισμός εξασφαλίζει την επανασυναρμολόγηση των δεδομένων του ίδιου αρχείου.
Το μήνυμα αποτελείται από τέσσερα πακέτα - A, B, C και D. Κάθε πακέτο αποτελείται από διεύθυνση προέλευσης και προορισμού και ακολουθεί περισσότερες από μία διαδρομές για να φτάσετε στον προορισμό από την πηγή, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
αλλαγή πακέτων
Τρόποι αλλαγής πακέτων
Η εναλλαγή πακέτων ταξινομείται σε δύο βασικούς τύπους. Αυτοί είναι:
Εναλλαγή πακέτων προσανατολισμένη στη σύνδεση
Αυτό είναι επίσης γνωστό ως εικονική εναλλαγή κυκλώματος, η οποία απαιτεί φάση εγκατάστασης ή εικονική σύνδεση για τη δημιουργία διαδρομής πριν από τη μετάδοση. Με το πρωτόκολλο σηματοδότησης, έχει ρυθμιστεί μια προκαθορισμένη διαδρομή που επιτρέπει στον αποστολέα, τον δέκτη και όλα τα πακέτα του ίδιου μηνύματος να ακολουθούν αυτήν τη διαδρομή. Παρέχονται διακόπτες / δρομολογητές εικονικός αναγνωριστικό κυκλώματος για την αναγνώριση της εικονικής σύνδεσης. Τα δεδομένα σε αυτόν τον τύπο εναλλαγής χωρίζονται σε μικρές μονάδες. Ένας αριθμός ακολουθίας προστίθεται σε αυτές τις μικρές μονάδες. Σε αυτήν τη διαδικασία, περιγράφονται τρεις φάσεις. Έχουν ρυθμιστεί, μεταφορά δεδομένων και φάση κατάρριψης.
Εναλλαγή πακέτου προσανατολισμένη στη σύνδεση
Στη φάση εγκατάστασης, οι πληροφορίες διεύθυνσης μεταφέρονται μόνο σε κάθε κόμβο. Μόλις βρεθεί η διαδρομή προς τον προορισμό, προστίθεται μια καταχώρηση στον πίνακα εναλλαγής κάθε ενδιάμεσου κόμβου.
Στη φάση μεταφοράς δεδομένων, η κεφαλίδα πακέτου μπορεί να περιέχει πληροφορίες όπως μήκος, χρονική σήμανση και αριθμό ακολουθίας. Αυτές οι πληροφορίες μπορεί να είναι διαφορετικές για διαφορετικά πακέτα.
Μία από τις εξέχουσες εφαρμογές της εναλλαγής πακέτων με προσανατολισμό στη σύνδεση είναι στο εναλλασσόμενο WAN. Τα πρωτόκολλα όπως το X.25, το Frame-Relay, το ATM (ασύγχρονη λειτουργία μεταφοράς) και η εναλλαγή ετικετών πολλαπλών πρωτοκόλλων χρησιμοποιούν αυτόν τον τύπο εναλλαγής.
Αλλαγή πακέτου χωρίς σύνδεση
Η εναλλαγή τύπου χωρίς σύνδεση είναι ευρέως γνωστή ως εναλλαγή δεδομένων. Εδώ, κάθε πακέτο περιλαμβάνει μια διεύθυνση προέλευσης και προορισμού και διεύθυνση θύρας και άλλες απαραίτητες πληροφορίες. Μερικές φορές, τα πακέτα φέρουν ετικέτα με έναν αριθμό ακολουθίας.
Στην εναλλαγή πακέτων δεδομένων, τα πακέτα διασχίζουν ανεξάρτητα και σε διαφορετικές διαδρομές και έτσι τα πακέτα που φτάνουν στον προορισμό ενδέχεται να είναι εκτός παραγγελίας. Καθώς τα πακέτα φτάνουν στον προορισμό σε μια μη ταξινομημένη μορφή, το αρχικό μήνυμα θα ανακτηθεί με βάση τους αριθμούς ακολουθίας των πακέτων.
Η αξιόπιστη παράδοση των πακέτων σε σύνδεση χωρίς σύνδεση δεν είναι εγγυημένη. Επομένως, απαιτείται η παροχή πρόσθετων πρωτοκόλλων στα συστήματα από άκρο σε άκρο.
Αλλαγή πακέτου χωρίς σύνδεση
Καθυστερήσεις στην εναλλαγή πακέτων
Οι τέσσερις τύποι καθυστερήσεων σε αυτήν την αλλαγή είναι:
Καθυστέρηση μετάδοσης
Απλώς αναφέρεται στον χρόνο που απαιτείται για την αποστολή όλων των πακέτων, ή, απαιτείται χρόνος για την απορρόφηση όλων των bit δεδομένων στο μέσο επικοινωνίας. Μετάδοση Η καθυστέρηση βασίζεται στο μήκος του πακέτου και στο εύρος ζώνης του δικτύου.
Καθυστέρηση μετάδοσης = μέγεθος δεδομένων / εύρος ζώνης = (L / B) δευτερόλεπτο
Καθυστέρηση διάδοσης
Η καθυστέρηση διάδοσης αναφέρεται στον χρόνο που χρειάζονται τα bit για να ταξιδέψουν από πηγή σε προορισμό μέσω του συνδέσμου. Η απόσταση και η ταχύτητα διάδοσης είναι οι παράγοντες που επηρεάζουν την καθυστέρηση διάδοσης.
Καθυστέρηση διάδοσης = απόσταση / ταχύτητα μετάδοσης = d / s
Καθυστέρηση στην ουρά
Η καθυστέρηση αναμονής συμβαίνει λόγω της φύσης της κυκλοφορίας στο δίκτυο. Επομένως, αναφέρεται στον χρόνο που αφιερώνεται περιμένοντας σε μια ουρά μέχρι να εκτελεστεί και ορίζεται ως εξής -
Μέση καθυστέρηση ουράς = (N-1) L / (2 * R)
Όπου το «Ν» είναι το όχι. πακέτων
Το «L» είναι το μέγεθος του πακέτου
Το «R» είναι το εύρος ζώνης
Καθυστέρηση επεξεργασίας
Αναφέρεται στον χρόνο που απαιτείται για την επεξεργασία ενός πακέτου. Η καθυστέρηση επεξεργασίας αναφέρεται επίσης στο χρόνο που απαιτείται για τον έλεγχο των σφαλμάτων bit, τον προσδιορισμό του συνδέσμου εξόδου κ.λπ.
Συνολικός χρόνος ή χρόνος End-to-end = Καθυστέρηση μετάδοσης + Καθυστέρηση διάδοσης + Καθυστέρηση ουράς + Καθυστέρηση επεξεργασίας
Πλεονεκτήματα της εναλλαγής πακέτων
Αυτή η εναλλαγή προσφέρει διάφορα οφέλη σε σύγκριση με την εναλλαγή κυκλώματος και αναφέρονται παρακάτω:
- Παρέχει τα δεδομένα σε έναν προορισμό, βρίσκοντας ότι οι δικές τους διαδρομές, η εναλλαγή κυκλωμάτων έχει ένα αποκλειστικό και προκαθορισμένο κανάλι.
- Είναι εξαιρετικά αξιόπιστο καθώς τα πακέτα που λείπουν εντοπίζονται από την εναλλαγή κυκλώματος προορισμού δεν έχει αυτήν την επιλογή.
- Χρησιμοποιεί μικρότερο εύρος ζώνης καθώς τα πακέτα δρομολογούνται γρήγορα προς το κύκλωμα προορισμού, η εναλλαγή θα πρέπει να έχει αποκλειστικό εύρος ζώνης.
- Το κανάλι σε αυτήν τη μεταγωγή είναι διαθέσιμο για άλλες μεταδόσεις μόλις τα πακέτα δρομολογούνται η εναλλαγή κυκλώματος καταλαμβάνει το κανάλι μέχρι να ολοκληρωθεί η φωνητική επικοινωνία
- Είναι οικονομικό και πιο εύκολο να εφαρμοστεί η εναλλαγή κυκλώματος είναι ακριβή
Μειονεκτήματα της εναλλαγής πακέτων στην εναλλαγή κυκλώματος
Παρόλο που προσφέρει διάφορα οφέλη, αυτή η εναλλαγή προσφέρει επίσης μειονεκτήματα, τα οποία παρατίθενται παρακάτω:
- Δεδομένου ότι η κίνηση των πακέτων δεν είναι σύγχρονη σε αυτήν την εναλλαγή, μπορεί να μην είναι κατάλληλη σε εφαρμογές επικοινωνίας όπως φωνητικές κλήσεις ενώ η εναλλαγή κυκλωμάτων είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για φωνητικές κλήσεις
- Τα πακέτα δεν κινούνται με οργανωμένο τρόπο, θα πρέπει να παρέχονται αριθμοί ακολουθίας για τον προσδιορισμό κάθε μεταγωγής κυκλώματος πακέτου που δίνει την υψηλότερη προτεραιότητα στο κανάλι να παρέχει την καλύτερη εμπειρία στους χρήστες
- Σε αυτήν την εναλλαγή, η πολυπλοκότητα είναι υψηλή σε κάθε κόμβο καθώς τα πακέτα δρομολογούνται σε πολλαπλές διαδρομές για να φτάσουν στον προορισμό, οδηγώντας σε απώλεια δεδομένων ή καθυστέρηση στην παράδοση της εναλλαγής κυκλωμάτων πακέτων διασφαλίζοντας ότι δεν υπάρχει απώλεια δεδομένων
- Αυτή η εναλλαγή χρειάζεται πρόσθετα και ασφαλή πρωτόκολλα για την προστασία των δεδομένων, οδηγώντας σε σημαντική αύξηση του κόστους υλοποίησης Η εναλλαγή κυκλώματος έχει ειδικό κανάλι για μία υπηρεσία και μία μεμονωμένη διαδρομή.
Συχνές ερωτήσεις
1). Τι είναι η εναλλαγή πακέτων δεδομένων;
Η εναλλαγή πακέτων δεδομένων είναι μια προσέγγιση που χρησιμοποιείται για τη μεταφορά δεδομένων μέσω δικτύου με τη μορφή πακέτων. Τα δεδομένα χωρίζονται σε μικρές μονάδες μεταβλητού μήκους γνωστές ως πακέτα. Κάθε πακέτο που περιέχει δεδομένα ταξιδεύει μαζί με το δίκτυο ..
2). Ποιος εφηύρε την εναλλαγή πακέτων;
Ο Αμερικανός επιστήμονας «Paul Baran» διερεύνησε την έννοια της αλλαγής πακέτων το 1960. Το 1965, ο Ντόναλντ Ντέιβις ανέπτυξε μια παρόμοια έννοια δρομολόγησης και το ονόμασε ως πακέτο εναλλαγής.
3). Ποιες είναι οι τεχνικές μεταγωγής;
Υπάρχουν τρεις τύποι τεχνικών εναλλαγής - Εναλλαγή πακέτων, εναλλαγή κυκλώματος και εναλλαγή μηνυμάτων.
4). Τι εννοείς μεταβαίνοντας;
Η εναλλαγή είναι ένας τύπος τεχνικής μέσω της οποίας οι κόμβοι μπορούν να ελέγχουν ή να αλλάζουν δεδομένα για να διασφαλίζουν ότι μεταδίδονται μεταξύ δεδομένων σημείων σε ένα δίκτυο.
5). Τι είναι η εναλλαγή πακέτων χωρίς σύνδεση;
Το Connectionless Packet Switching είναι ευρέως γνωστό ως εναλλαγή δεδομένων. Εδώ, το μήνυμα είναι σπασμένο και χωρίζεται σε πακέτα. Κάθε πακέτο έχει μια διεύθυνση προέλευσης και προορισμού για να ταξιδεύει ανεξάρτητα μέσω δικτύου. Τα πακέτα προωθούνται ασύγχρονα από ενδιάμεσους κόμβους λόγω συμφόρησης, ουράς και ούτω καθεξής, και επομένως ακολουθεί διαφορετικές διαδρομές. Αυτά τα πακέτα φτάνουν στον προορισμό με διαφορετική σειρά και ο προορισμός διασφαλίζει την επανασυναρμολόγηση των δεδομένων του ίδιου αρχείου.
Έτσι, σε αυτό το άρθρο, έχουμε συζητήσει την έννοια της αλλαγής πακέτων. Τα δύο τεχνικές αλλαγής πακέτων με διάφορα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα συζητούνται επιτρέποντας στον αναγνώστη να κατανοήσει ποια θα ήταν η καλύτερη τεχνολογία που θα χρησιμοποιηθεί για συνεχή και αποτελεσματική επικοινωνία. Ένα απλό παράδειγμα της σύγχρονης εναλλαγής πακέτων είναι η ηλεκτρονική αλληλογραφία και οι ιστοσελίδες που χρησιμοποιούν WAN και η κανονική τηλεφωνική υπηρεσία θεωρείται ως παράδειγμα τεχνολογίας εναλλαγής κυκλωμάτων.
