Vivemos em uma era em que todo processo é rápido e responsivo. A comutação de pacotes é uma dessas tecnologias usadas hoje em dia em redes de dados como o Internet , LAN, WAN. O desenvolvimento do Voice over Internet Protocol (VoIP) permitiu a comutação de pacotes para transmitir facilmente dados e tráfego de voz. Isso permitiu que as empresas obtivessem enormes benefícios em termos de custo, eficiência e escalabilidade. Esta trocando refere-se ao roteamento e transmissão de dados de maneira eficiente através do canal / rede com latência mínima. O canal é disponibilizado para outras finalidades após a conclusão da transmissão.
O que é comutação de pacotes?
Definição: A comutação de pacotes refere-se a um conjunto de protocolos que usa uma abordagem de comutação de rede sem conexão para transmitir os pacotes. Nessa comutação, as mensagens são quebradas e agrupadas em pequenas unidades chamadas de pacotes. Esses pacotes são transmitidos individualmente por uma rede digital para chegar ao seu destino. Os pacotes não precisam seguir a mesma rota para chegar ao seu destino. Como todos os pacotes chegam a um destino em uma ordem diferente, a mensagem original é recompilada pelo próprio destino. O diagrama de comutação de pacotes é mostrado abaixo.
Nessa comutação, os pacotes têm duas partes - um cabeçalho e uma carga útil. As informações no cabeçalho permitem que o hardware de rede / nó intermediário certifique-se de que os pacotes sejam direcionados ao seu destino, enquanto os dados definitivos são transportados pela carga útil.
Cada pacote tem um endereço de origem e de destino para viajar de forma independente por uma rede com uma taxa de bits variável. Os pacotes são encaminhados de forma assíncrona por intermediários nós por causa do congestionamento, filas e assim por diante e, portanto, segue rotas diferentes. Esses pacotes chegam ao destino em uma ordem diferente, e o destino garante a remontagem dos dados do mesmo arquivo.
A mensagem consiste em quatro pacotes - A, B, C e D. Cada pacote consiste no endereço de origem e de destino e segue mais de uma rota para chegar ao destino a partir da origem, conforme mostrado na figura abaixo.
comutação de pacotes
Modos de comutação de pacotes
A comutação de pacotes é classificada em dois tipos principais. Eles estão:
Comutação de pacotes orientada para conexão
Isso também é conhecido como comutação de circuito virtual, que requer uma fase de configuração ou conexão virtual para estabelecer um caminho antes da transmissão. Com o protocolo de sinalização, um caminho predefinido é configurado para permitir que o remetente, o receptor e todos os pacotes da mesma mensagem sigam esse caminho. Switches / roteadores fornecem virtual ID do circuito para reconhecer a conexão virtual. Os dados neste tipo de comutação são divididos em pequenas unidades. Um número de sequência é adicionado a essas pequenas unidades. Neste processo, três fases são descritas. Eles são configurados, transferidos de dados e fase de desmontagem.
Comutação de pacotes orientada para conexão
Na fase de configuração, as informações de endereço são transferidas apenas para cada nó. Assim que a rota para o destino é encontrada, uma entrada é adicionada à tabela de comutação de cada nó intermediário.
Na fase de transferência de dados, o cabeçalho do pacote pode conter informações como comprimento, carimbo de data / hora e número de sequência. Essas informações podem ser diferentes para pacotes diferentes.
Uma das aplicações proeminentes da comutação de pacotes orientada à conexão é na WAN comutada. Protocolos como X.25, Frame-Relay, ATM (modo de transferência assíncrona) e comutação de rótulo multiprotocolo usam esse tipo de abordagem de comutação.
Comutação de pacotes sem conexão
A troca de tipo sem conexão é popularmente conhecida como troca de datagrama. Aqui, cada pacote compreende um endereço de origem e de destino e um endereço de porta e outras informações necessárias. Às vezes, os pacotes são rotulados com um número de sequência.
Na comutação de pacotes de datagramas, os pacotes percorrem independentemente e em rotas diferentes e, portanto, os pacotes que chegam ao destino podem ser entrega fora de ordem. À medida que os pacotes chegam ao destino em um formato não ordenado, a mensagem original deve ser recuperada com base nos números de seqüência dos pacotes.
A entrega confiável de pacotes em comutação sem conexão não é garantida. Portanto, é necessário fornecer sistemas ponta a ponta com protocolos adicionais.
Comutação de pacotes sem conexão
Atrasos na troca de pacotes
Os quatro tipos de atrasos nesta mudança são:
Atraso de transmissão
Ele simplesmente se refere ao tempo necessário para enviar todos os pacotes ou para absorver todos os bits de dados no meio de comunicação. Transmissão o atraso depende do comprimento do pacote e da largura de banda da rede.
Atraso de transmissão = tamanho dos dados / largura de banda = (L / B) segundo
Atraso de propagação
O atraso de propagação refere-se ao tempo gasto pelos bits para viajar da origem ao destino pelo link. Distância e velocidade de propagação são os fatores que afetam o atraso de propagação.
Atraso de propagação = distância / velocidade de transmissão = d / s
Atraso na fila
O atraso na fila ocorre devido à natureza do tráfego na rede. Portanto, refere-se ao tempo gasto esperando em uma fila até que seja executado e é definido da seguinte forma -
Atraso médio na fila = (N-1) L / (2 * R)
Onde ‘N’ é o não de pacotes
‘L’ é o tamanho do pacote
‘R’ é a largura de banda
Atraso de processamento
Refere-se ao tempo gasto para processar um pacote. O atraso de processamento também se refere ao tempo necessário para verificar erros de bit, determinar o link de saída, etc.
Tempo total ou tempo de ponta a ponta = atraso de transmissão + atraso de propagação + atraso de enfileiramento + atraso de processamento
Vantagens da comutação de pacotes sobre a comutação de circuitos
Essa comutação oferece vários benefícios em comparação com a comutação de circuito e estão listados abaixo:
- Ele entrega os dados a um destino, encontrando seus próprios caminhos, a comutação de circuitos tem um canal dedicado e predefinido.
- É altamente confiável, pois os pacotes ausentes são detectados pela comutação do circuito de destino que não tem essa opção.
- Ele usa menos largura de banda, pois os pacotes são rapidamente roteados para o circuito de destino. A comutação deve ter largura de banda dedicada.
- O canal nesta comutação está disponível para outras transmissões assim que os pacotes são roteados. A comutação de circuitos ocupa o canal até que a comunicação de voz seja concluída
- É econômico e mais fácil de implementar a comutação de circuitos é cara
Desvantagens da comutação de pacotes sobre a comutação de circuitos
Apesar de oferecer vários benefícios, essa troca também oferece desvantagens, que estão listadas abaixo:
- Como o movimento dos pacotes não é síncrono nesta comutação, pode não ser adequado em aplicações de comunicação, como chamadas de voz, enquanto a comutação de circuitos é altamente adequada para chamadas de voz
- Os pacotes não se movem de forma organizada, os números de sequência devem ser fornecidos para identificar que cada comutação de circuito de pacote dá a maior prioridade para o canal para dar a melhor experiência aos usuários
- Nessa comutação, a complexidade é alta em cada nó, pois os pacotes são roteados por vários caminhos para chegar ao destino, levando à perda de dados ou atraso na entrega dos pacotes. A comutação de circuitos garante que não haja perda de dados
- Essa comutação precisa de protocolos adicionais e seguros para proteger os dados, levando a um aumento significativo nos custos de implementação. A comutação de circuitos tem um canal dedicado para um serviço e uma rota individual.
FAQs
1). O que é comutação de pacotes de dados?
A comutação de pacotes de dados é uma abordagem usada para transferir os dados em uma rede na forma de pacotes. Os dados são divididos em pequenas unidades de comprimento variável, conhecidas como pacotes. Cada pacote com dados viaja junto com a rede.
2). Quem inventou a comutação de pacotes?
O cientista americano ‘Paul Baran’ explorou o conceito de comutação de pacotes em 1960. Em 1965, Donald Davies desenvolveu um conceito de roteamento semelhante e nomeou-o como comutação de pacotes.
3). Quais são as técnicas de comutação?
Existem três tipos de técnicas de comutação - comutação de pacotes, comutação de circuitos e comutação de mensagens.
4). O que você quer dizer com troca?
A comutação é um tipo de técnica por meio da qual os nós podem controlar ou trocar dados para garantir que sejam transmitidos entre determinados pontos de uma rede.
5). O que é comutação de pacotes sem conexão?
A comutação de pacotes sem conexão é popularmente conhecida como comutação de datagramas. Aqui, a mensagem é quebrada e dividida em pacotes. Cada pacote possui um endereço de origem e de destino para viajar independentemente pela rede. Os pacotes são encaminhados de forma assíncrona por nós intermediários devido ao congestionamento, enfileiramento e assim por diante e, portanto, seguem rotas diferentes. Esses pacotes chegam ao destino em uma ordem diferente, e o destino garante a remontagem dos dados do mesmo arquivo.
Portanto, neste artigo, discutimos o conceito de comutação de pacotes. Os dois técnicas de comutação de pacotes com várias vantagens e desvantagens são discutidos permitindo ao leitor compreender qual seria a melhor tecnologia a ser utilizada para uma comunicação contínua e eficaz. Um exemplo simples de comutação de pacotes dos dias modernos é o e-mail e as páginas da Web usando WAN e o serviço de telefone normal é considerado um exemplo de tecnologia de comutação de circuito.
