- Kaj je preklop?
- Preklapljanje vezij
- Tri faze v stikalni komunikaciji
- Prednosti stikalnih stikal
- Slabosti stikalnih stikal
- Preklop paketov
- Preklapljanje paketov na osnovi VC
- Preklapljanje paketov na osnovi datagrama
- Prednosti preklopa paketov
- Slabosti paketnega preklopa
- Razlike med preklapljanjem vezij in preklopom paketov
Kaj je preklop?
V sodobnem svetu smo z vsemi povezani bodisi prek interneta bodisi prek telefonske povezave. V tem ogromnem omrežju se pri telefonskem klicu ali ob dostopu do spletnega mesta podatki prenesejo iz enega v drugo omrežje. Tudi za dostop do preproste spletne strani se dostopa do številnih računalnikov (strežnikov), ki vam zagotavljajo želene podatke, ki jih iščete. Ne glede na to, ali ste v zaprtem omrežju ali v velikem segmentu omrežja, je preklop najpomembnejši mehanizem za izmenjavo informacij med različnimi omrežji ali različnimi računalniki. Preklop je način, ki usmerja podatke ali katere koli digitalne informacije v vaše omrežje do končne točke.
Recimo, da po internetu iščete kakršne koli informacije, povezane z vezjem, ali iščete hobi projekt na področju elektronike, ali če odprete circuitdigest.com, da bi našli poseben članek o elektroniki, se za računalniškim omrežjem dogaja veliko prenosa podatkov. Ta gibanja usmerjajo omrežna stikala, ki uporabljajo različne preklopne tehnike v različnih omrežnih križiščih.
Različne vrste podatkov uporabljajo različne vrste preklopnih tehnik, ki imajo svoje prednosti in slabosti. Na voljo so tri vrste preklopnih tehnik: preklapljanje vezij, preklapljanje paketov in preklapljanje sporočil. Komunikacija vezij in paketov sta med temi tremi najbolj priljubljena.
Preklapljanje vezij
Preklapljanje vezij je preklopna metoda, pri kateri se pred začetkom prenosa podatkov med dvema postajama znotraj omrežja ustvari pot od konca do konca.
Preklapljanje vezja ima tri faze: vzpostavitev vezja, prenos podatkov in prekinitev vezja.
Način preklopa vezij ima fiksno hitrost prenosa podatkov in oba naročnika morata delovati po tej fiksni hitrosti. Preklapljanje vezij je najpreprostejši način podatkovne komunikacije, kjer se med posameznimi pošiljatelji in sprejemnikom vzpostavijo namenske fizične povezave. Za ustvarjanje teh namenskih povezav je niz stikal povezan s fizičnimi povezavami.
Na spodnji sliki so trije računalniki na levi strani povezani s tremi namiznimi računalniki na desni strani s fizičnimi povezavami, odvisno od štirih stikal. Če se stikala vezij ne uporabljajo, jih je treba povezati s povezavami od točke do točke, kjer je potrebno veliko namenskih vodov, kar ne bo samo povečalo stroške povezave, ampak tudi zapletenost sistema.
Odločitev o usmerjanju se v primeru preklopa vezja sprejme, ko se usmerjevalna pot vzpostavlja v omrežju. Po vzpostavitvi namenske poti usmerjanja se podatki neprekinjeno pošiljajo na cilj sprejemnika. Povezava se ohrani do konca pogovora.
Tri faze v stikalni komunikaciji
Začetek do konca komunikacije v preklapljanju vezij poteka s pomočjo te formacije -
Med fazo namestitve se v omrežju za preklapljanje vezij med pošiljateljem in sprejemnikom vzpostavi posebna usmerjevalna pot ali povezava. V tem obdobju mora naslavljanje od konca do konca, tako kot izvorni naslov, ustvariti povezavo med dvema fizičnima napravama. Preklapljanje vezja se zgodi v fizičnih plasteh.
Prenos podatkov se zgodi šele po končani fazi namestitve in šele, ko je vzpostavljena fizična, namenska pot. V tej fazi ni vključena nobena metoda naslavljanja. Stikala uporabljajo časovno režo (TDM) ali zasedeni pas (FDM) za usmerjanje podatkov od pošiljatelja do sprejemnika. Nekaj je treba upoštevati, da je pošiljanje podatkov neprekinjeno in da lahko pri prenosu podatkov obstajajo obdobja tišine. Vse notranje povezave so narejene v dvostranski obliki.
V zadnji fazi odklopa vezja, ko mora kateri koli naročnik v omrežju, pošiljatelj ali prejemnik odklopiti pot, se signal za prekinitev pošlje vsem vključenim stikalom, da sprosti vir in prekine povezavo. Ta faza se imenuje tudi Teardovnova faza pri načinu preklopa vezja.
Stikalo vezja ustvari začasno povezavo med vhodno povezavo in izhodno povezavo. Na voljo so različne vrste stikal z več vhodi in izhodi.
Na splošno se v telefonskih linijah uporablja preklapljanje vezij.
Prednosti stikalnih stikal
Način preklopa vezja zagotavlja velike prednosti v določenih primerih. Prednosti so naslednje -
- Hitrost prenosa podatkov je fiksna in namenska, ker se povezava vzpostavi z namensko fizično povezavo ali vezji.
- Ker gre za namenske poti usmerjanja prenosa, je dobra izbira za neprekinjen prenos v daljšem časovnem obdobju.
- Zakasnitev prenosa podatkov je zanemarljiva. Pri stikalih ni vključena čakalna doba. Tako se podatki prenašajo brez kakršne koli predhodne zamude pri prenosu. To je vsekakor pozitivna prednost metode preklopa vezij.
Slabosti stikalnih stikal
Razen Prednosti ima tudi stikalno stikalo nekaj pomanjkljivosti.
- Ne glede na to, ali je komunikacijski kanal prost ali zaseden, namenskega kanala ni mogoče uporabiti za drug prenos podatkov.
- Zahteva več pasovne širine in neprekinjen prenos ponuja izgubo pasovne širine, kadar je tišina.
- Pri uporabi sistemskih virov je zelo neučinkovit. Vira ne moremo uporabiti za drugo povezavo, saj je dodeljen za celoten pogovor.
- Med vzpostavljanjem fizičnih povezav med pošiljatelji in prejemniki traja ogromno časa.
Preklop paketov
Preklop paketov je način prenosa podatkov, pri katerem se podatki razdelijo na majhne koščke spremenljive dolžine in nato prenesejo v omrežno linijo. Zlomljeni deli podatkov se imenujejo paketi. Po prejemu teh zlomljenih podatkov ali paketov se vsi ponovno sestavijo na cilju in tako ustvarijo celotno datoteko. Zaradi te metode se podatki prenašajo hitro in učinkovito. Pri tej metodi ni potrebna prednastavitev ali rezervacija virov, kot je metoda preklopa vezij.
Ta metoda uporablja tehnike shranjevanja in posredovanja. Torej bo vsak skok najprej shranil paket in nato pakete poslal naprej do naslednjega gostiteljskega cilja. Vsak paket vsebuje nadzorne informacije, naslov vira in ciljni naslov. Zaradi tega lahko paketi uporabljajo katero koli pot ali poti v obstoječem omrežju.
Preklapljanje paketov na osnovi VC
Preklapljanje paketov na osnovi VC je način preklopa paketov, pri katerem se med pošiljateljem in sprejemnikom izvede logična pot ali povezava z navideznim vezjem. VC pomeni Virtual Circuit. V tem načinu preklopa paketov se ustvari vnaprej določena pot in vsi paketi bodo sledili vnaprej določenim potem. Vsi usmerjevalniki ali stikala, ki sodelujejo pri logični povezavi, imajo edinstven ID navideznega vezja za enolično identifikacijo navideznih povezav. Prav tako ima enako trifazni protokol, ki se uporablja za preklapljanje vezja, nastavitev faze, Data Transfer fazo in porušimo faze.
Na zgornji sliki so 4 računalniki povezani z omrežjem s štirimi stikali in pretok podatkov bo preklapljanje paketov v načinu navideznega vezja. Kot lahko vidimo, so stikala med seboj povezana in si delijo komunikacijsko pot. Zdaj je v navideznem vezju treba določiti vnaprej določeno pot. Če želimo podatke prenesti s PC1 na PC 4, bo pot usmerjena od SW1 do SW2 do SW3 in nato končno do PC4. Ta pot je vnaprej določena in vsi SW1, SW2, SW3 imajo enoličen ID za identifikacijo podatkovnih poti, zato so podatki vezani na poti in ne morejo izbrati druge poti.
Preklapljanje paketov na osnovi datagrama
Preklapljanje datagramov se popolnoma razlikuje od tehnologije preklapljanja paketov na osnovi VC. Pri preklapljanju Datagrama je pot odvisna od podatkov. Paketi imajo vse potrebne informacije, kot so izvorni naslov, ciljni naslov, identiteta vrat itd. V načinu preklapljanja paketov, ki temelji na datagramih, je vsak paket obravnavan neodvisno. Izbirajo lahko različne poti in odločitve o usmerjanju se sprejemajo dinamično, ko se podatki prenašajo znotraj omrežja. Torej, na cilju lahko pakete sprejmemo brez naročila ali v katerem koli zaporedju, ni vnaprej določene poti in zagotovljena dostava paketov ni mogoča. Za zagotovitev zajamčenega sprejemanja paketov je treba konfigurirati dodatne končne sistemske protokole.
V tem načinu preklopa paketov ni namestitve, vključena je faza prenosa in prekinitve.
Tudi na zgornji sliki smo povezani 4 računalniki in podatke prenašamo iz PC1 v PC4. Podatki vsebujejo dva paketa, označena kot 1 in 2. Kot lahko vidimo, se je v načinu Datagram paket 1 odločil slediti poti SW1-SW4-SW3, medtem ko je paket 2 izbral pot poti SW1-SW5-SW3 in končno dosegel PC4. Paketi lahko izberejo različno pot, odvisno od časa zakasnitve in zastojev na drugih poteh v omrežju komutacije paketov Datagram.
Prednosti preklopa paketov
Preklapljanje paketov ponuja prednosti pred preklopom vezij. Omrežje za paketno preklapljanje je zasnovano za premagovanje pomanjkljivosti metode preklopa vezij.
- Učinkovito v smislu pasovne širine.
- Zamuda pri prenosu je najmanjša
- Manjkajoče pakete lahko zazna cilj.
- Stroškovno učinkovito izvajanje.
- Zanesljivo, ko v omrežju zaznajo zasedeno pot ali povezave. Pakete lahko prenašate po drugih povezavah ali pa uporabite drugačno pot.
Slabosti paketnega preklopa
Preklapljanje paketov naleti tudi na nekaj pomanjkljivosti.
- Preklapljanje paketov ne sledi določenemu vrstnemu redu za prenos paketa enega za drugim.
- Manjkajoči paketi se pojavijo pri velikem prenosu podatkov.
- Vsak paket mora biti kodiran z zaporednimi številkami, naslovom prejemnika in pošiljatelja ter drugimi informacijami.
- Usmerjanje je v vozliščih zapleteno, saj lahko paketi sledijo več poti.
- Ko pride do preusmeritve iz nekega razloga, se zamuda pri sprejemanju paketov poveča.
Razlike med preklapljanjem vezij in preklopom paketov
Že imamo idejo o tem, kakšne so razlike med preklapljanjem vezij in preklopom paketov. Poglejmo razlike v obliki tabele za boljše razumevanje -
Razlike |
Preklapljanje vezij |
Preklop paketov |
Koraki Vključenost |
Pri preklapljanju vezij je za celoten pogovor potrebna 3-fazna nastavitev. Vzpostavitev povezave, prenos podatkov, prekinitev povezave |
V primeru preklopa paketov lahko neposredno opravimo prenos podatkov. |
Ciljni naslov |
Celoten naslov poti zagotavlja vir. |
Vsak paket podatkov pozna samo končni ciljni naslov, pot usmerjanja je odvisna od odločitve usmerjevalnika. |
Obdelava podatkov |
Obdelava podatkov poteka v izvornem sistemu. |
Obdelava podatkov poteka na vozliščih in izvornih sistemih. |
Enotna zakasnitev med podatkovnimi enotami |
Zgodi se enakomerna zamuda. |
Zamuda med podatkovnimi enotami ni enakomerna. |
Zanesljivost |
Preklapljanje vezij je bolj zanesljivo v primerjavi s preklopom paketov |
Paketno preklapljanje je manj zanesljivo v primerjavi s preklapljanjem vezij. |
Zapravljanje virov |
Zapravljanje virov je veliko pri preklapljanju vezij. |
Zapravljanje virov je manjše pri preklopu paketov. |
Tehnika shranjevanja in posredovanja |
Ne uporablja tehnike shranjevanja in posredovanja |
Uporablja tehniko shranjevanja in posredovanja |
Preobremenjenost |
Zastoji se pojavijo samo ob vzpostavitvi povezave. |
Izpodbijanje se lahko zgodi v fazi prenosa podatkov. |
Podatki o prenosu |
Vir opravi prenos podatkov. |
Prenos podatkov opravi vir, usmerjevalniki. |