Una visió general de la commutació de circuits i la commutació de paquets

Què és canviar?

Al món modern, estem connectats amb tothom, ja sigui per internet o per una connexió telefònica. En aquesta enorme xarxa, quan es fa una trucada telefònica o quan accedim a algun lloc web, les dades es transfereixen d’una xarxa a l’altra. Fins i tot per accedir a una pàgina web senzilla, s’accedeix a molts equips (servidors) per proporcionar-vos les dades que desitgeu. Ja sigui que estigueu dins d’una xarxa tancada o en un segment de xarxa gran, el canvi és el mecanisme més important que intercanvia la informació entre xarxes diferents o equips diferents. El canvi és la forma que dirigeix ​​les dades o qualsevol informació digital cap a la vostra xarxa fins al punt final.

Suposem que cerqueu qualsevol tipus d'informació relacionada amb el circuit a Internet o que busqueu un projecte d'afició en electrònica, o si obriu circuitdigest.com per trobar un article específic sobre electrònica, hi ha molts moviments de dades darrere de la xarxa de l'ordinador. Aquests moviments estan dirigits pels commutadors de xarxa que utilitzen diverses tècniques de commutació en diverses connexions de xarxa.

Els diferents tipus de dades utilitzen diferents tipus de tècniques de commutació que tenen els seus propis avantatges i desavantatges. Hi ha tres tipus de tècniques de commutació disponibles: commutació de circuits, commutació de paquets i commutació de missatges. El canvi de circuits i de paquets és el més popular entre aquests tres.

Commutació de circuits

La commutació de circuits és un mètode de commutació on es crea un camí d’extrem a extrem entre dues estacions d’una xarxa abans d’iniciar la transferència de dades.

La commutació de circuits té tres fases: Establiment de circuits, transferència de dades i desconnexió del circuit.

El mètode de commutació de circuits té una velocitat de dades fixa i els dos subscriptors han de funcionar a aquesta velocitat fixa. La commutació de circuits és el mètode més senzill de comunicació de dades on s’estableixen connexions físiques dedicades entre dos emissors i receptors individuals. Per crear aquestes connexions dedicades, es connecten un conjunt de commutadors mitjançant enllaços físics.

A la imatge següent, tres ordinadors del costat esquerre estan connectats amb tres PC d’escriptori al costat dret amb enllaços físics, en funció dels quatre commutadors de circuits. Si no s’utilitza la commutació de circuits, s’han de connectar amb connexions punt a punt, on es requereix un gran nombre de línies dedicades, cosa que no només augmentarà el cost de la connexió sinó que també augmentarà la complexitat del sistema.

La decisió d’encaminament, en el cas del canvi de circuit, es pren quan s’estableix la ruta d’encaminament a la xarxa. Després d’establir el camí d’encaminament dedicat, les dades s’envien contínuament a la destinació del receptor. La connexió es manté fins al final de la conversa.

Tres fases en la comunicació de commutació de circuits

La comunicació d’inici a final en el commutació de circuits es fa mitjançant aquesta formació-

Durant la fase de configuració, a la xarxa de commutació de circuits, s’estableix una ruta de connexió o enrutament dedicada entre l’emissor i el receptor. En aquest període, l'adreça de final a final, com l'adreça d'origen, ha de crear una connexió entre dos dispositius físics. El canvi de circuit passa a les capes físiques.

La transferència de dades només es produeix un cop finalitzada la fase de configuració i només quan s’estableix un camí físic dedicat. En aquesta fase no hi ha cap mètode de direcció. Els commutadors utilitzen la franja horària (TDM) o la banda ocupada (FDM) per encaminar les dades del remitent al receptor. Cal tenir en compte que l’enviament de dades és continu i que pot haver-hi períodes de silenci en la transmissió de dades. Totes les connexions internes es realitzen en forma dúplex.

A la fase final de desconnexió del circuit, quan qualsevol subscriptor de la xarxa, emissor o receptor ha de desconnectar el camí, s’envia un senyal de desconnexió a tots els commutadors implicats per alliberar el recurs i trencar la connexió. Aquesta fase també es coneix com a fase de desglossament del mètode de commutació de circuits.

Un commutador de circuit crea una connexió temporal entre un enllaç d’entrada amb un enllaç de sortida. Hi ha diversos tipus d’interruptors disponibles amb diverses línies d’entrada i sortida.

Generalment, el canvi de circuit s’utilitza a les línies telefòniques.

Avantatges del commutació de circuits

El mètode de commutació de circuits proporciona grans avantatges en casos específics. Els avantatges són els següents:

1. La velocitat de dades és fixa i dedicada perquè la connexió s’estableix mitjançant circuits o connexions físiques dedicades.
2. Com que hi ha camins d’encaminament de transmissió dedicats, és una bona opció per a la transmissió contínua durant una llarga durada.
3. El retard de transmissió de dades és insignificant. Els interruptors no impliquen temps d’espera. Per tant, les dades es transmeten sense cap demora prèvia en la transmissió. Sens dubte, aquest és un avantatge positiu del mètode de commutació de circuits.

Desavantatges del commutació de circuits

A part dels avantatges, la commutació de circuits també té alguns desavantatges.

1. Tant si el canal de comunicació és lliure com ocupat, el canal dedicat no es podria utilitzar per a altres transmissions de dades.
2. Requereix més amplada de banda i la transmissió contínua ofereix un malbaratament de l’amplada de banda quan hi ha un període de silenci.
3. És altament ineficient quan s’utilitza el recurs del sistema. No podem utilitzar el recurs per a una altra connexió, ja que està assignat per a tota la conversa.
4. Es necessita molt de temps durant l’establiment d’enllaços físics entre emissors i receptors.

Canvi de paquets

El canvi de paquets és un mètode de transferència de dades en què les dades es divideixen en petits trossos de longitud variable i després es transmeten a la línia de xarxa. Les dades de dades trencades s’anomenen paquets. Després de rebre aquestes dades o paquets trencats, es tornen a muntar a la destinació i, per tant, fan un fitxer complet. Gràcies a aquest mètode, les dades es transfereixen de manera ràpida i eficient. En aquest mètode, no es requereix cap configuració prèvia ni reserva de recursos com el mètode de commutació de circuits.

Aquest mètode utilitza tècniques Store and Forward. Per tant, cada salt emmagatzemarà el paquet primer i després reenviarà els paquets a la següent destinació de l’amfitrió. Cada paquet conté informació de control, adreça font i adreça de destinació. A causa d'això, els paquets poden utilitzar qualsevol ruta o camins d'una xarxa existent.

Canvi de paquets basat en VC

La commutació de paquets basada en VC és un mode de commutació de paquets on es fa una ruta lògica o una connexió de circuit virtual entre emissor i receptor. VC significa Circuit virtual. En aquest mode d'operació de commutació de paquets, es crea una ruta predefinida i tots els paquets seguiran els camins predefinits. A tots els encaminadors o commutadors que intervenen en la connexió lògica se'ls proporciona un identificador de circuit virtual únic per identificar de manera única les connexions virtuals. També té el mateix protocol trifàsic utilitzat en la commutació de circuits, la fase d’instal·lació, la fase de transferència de dades i la fase d’enderrocament.

A la imatge anterior, 4 PC estan connectats amb una xarxa de 4 commutadors i el flux de dades serà el canvi de paquets en mode de circuit virtual. Com podem veure, els commutadors estan connectats entre ells i comparteixen el camí de comunicacions entre ells. Ara, al circuit virtual, cal establir una ruta predefinida. Si volem transferir dades del PC1 al PC 4, el camí es dirigirà del SW1 al SW2 al SW3 i, finalment, al PC4. Aquesta ruta està predefinida i tots els SW1, SW2, SW3 tenen un identificador únic per identificar els camins de dades, de manera que les dades estan lligades pels camins i no podrien triar una altra ruta.

Canvi de paquets basat en datagrames

El canvi de datagrama és completament diferent de la tecnologia de commutació de paquets basada en VC. En el canvi de Datagram, el camí depèn de les dades. Els paquets tenen tota la informació necessària, com ara adreça d'origen, adreça de destinació i identitat de port, etc. Poden triar diferents rutes i les decisions d’encaminament es prenen dinàmicament quan les dades s’estan transmetent a la xarxa. Així, a la destinació, els paquets es poden rebre fora de comanda o en qualsevol seqüència, no hi ha una ruta predefinida i no es pot lliurar el paquet garantit. Per assegurar la recepció de paquets garantida, cal configurar protocols addicionals del sistema final.

En aquest mode de commutació de paquets, no hi ha cap fase de configuració, transmissió i desglossament.

De nou a la imatge anterior, hi ha 4 ordinadors connectats i transferim dades de PC1 a PC4. Les dades contenen dos paquets etiquetats com a 1 i 2. Com podem veure, en mode Datagram, el paquet 1 va triar seguir el camí SW1-SW4-SW3 mentre que el paquet 2 va triar el camí de ruta de SW1-SW5- SW3 i finalment va arribar a PC4. Els paquets poden triar diferents camins en funció del temps de retard i de la congestió d'altres camins de la xarxa de commutació de paquets de Datagram.

Avantatges del canvi de paquets

El canvi de paquets ofereix avantatges respecte al canvi de circuit. La xarxa de commutació de paquets està dissenyada per superar els inconvenients del mètode de commutació de circuits.

1. Eficient en termes d'ample de banda.
2. El retard de transmissió és mínim
3. La destinació pot detectar els paquets que falten.
4. Implementació rendible.
5. Fiable quan es detecta un camí ocupat o un enllaç a la xarxa. Els paquets es poden transmetre mitjançant altres enllaços o poden utilitzar un camí diferent.

Desavantatges del canvi de paquets

El canvi de paquets també presenta alguns inconvenients.

1. El canvi de paquets no segueix cap ordre en particular per transmetre el paquet un per un.
2. Falta el paquet en la transmissió de dades de grans dimensions.
3. Cal que cada paquet estigui codificat amb números de seqüència, adreça del receptor i del remitent i altra informació.
4. L’encaminament és complex als nodes, ja que els paquets poden seguir diversos camins.
5. Quan es produeix un redireccionament per algun motiu, augmenta el retard en rebre els paquets.

Diferències entre commutació de circuits i commutació de paquets

Ja ens vam fer una idea de quines diferències hi ha entre la commutació de circuits i la commutació de paquets. Vegem les diferències en un format de taula per a una millor comprensió.

Diferències	Commutació de circuits	Canvi de paquets
Implicació dels passos	En el canvi de circuit, es requereix una configuració trifàsica per a una conversa total. Establiment de connexió, transferència de dades, desglossament de la connexió	En el cas del canvi de paquets, podem fer la transferència de dades directament.
Adreça de destinació	L’adreça del camí complet la proporciona l’origen.	Cada paquet de dades només coneix l’adreça de destinació final, el camí d’encaminament depèn de la decisió dels encaminadors.
Processament de dades	El processament de dades es realitza al sistema Font.	El processament de dades té lloc en nodes i sistemes d'origen.
Retard uniforme entre unitats de dades	Es produeix un retard uniforme.	El retard entre les unitats de dades no és uniforme.
Fiabilitat	El canvi de circuit és més fiable en comparació amb el canvi de paquets	El canvi de paquets és menys fiable en comparació amb el canvi de circuit.
Desperdició de recursos	El malbaratament de recursos és elevat en el canvi de circuit.	El malbaratament de recursos és menor en el canvi de paquets.
Tècnica de botiga i reenviament	No utilitza la tècnica d’emmagatzematge i reenviament	Utilitza la tècnica d’emmagatzematge i reenviament
Congestió	La congestió només es produeix a l'hora d'establiment de la connexió.	La impugnació es pot produir en la fase de transferència de dades.
Dades de transmissió	La font fa la transmissió de les dades.	La transmissió de dades la fa la font, els encaminadors.