Una panoramica della commutazione di circuito e della commutazione di pacchetto

Cosa sta cambiando?

Nel mondo moderno, siamo connessi con tutti, tramite Internet o tramite una connessione telefonica. In questa enorme rete, quando viene effettuata una telefonata o quando accediamo a un sito Web, i dati vengono trasferiti da una rete all'altra. Anche per accedere a una semplice pagina web, si accede a molti computer (server) per fornirti i dati desiderati che stai cercando. Che tu sia all'interno di una rete chiusa o in un ampio segmento di rete, lo Switching è il meccanismo più importante che scambia le informazioni tra diverse reti o diversi computer. La commutazione è il modo in cui indirizza i dati o qualsiasi informazione digitale verso la tua rete fino al punto finale.

Supponiamo che tu stia cercando qualsiasi tipo di informazione relativa ai circuiti su Internet o cerchi un progetto hobby nell'elettronica, o se apri circuitdigest.com per trovare un articolo specifico sull'elettronica, ci sono molti movimenti di dati che avvengono dietro la tua rete di computer. Questi movimenti sono diretti dagli interruttori di rete che utilizzano varie tecniche di commutazione in vari nodi di rete.

Diversi tipi di dati utilizzano diversi tipi di tecniche di commutazione che hanno i propri vantaggi e svantaggi. Sono disponibili tre tipi di tecniche di commutazione: commutazione di circuito, commutazione di pacchetto e commutazione di messaggi. Circuit e Packet Switching sono i più popolari tra questi tre.

Commutazione del circuito

La commutazione di circuito è un metodo di commutazione in cui viene creato un percorso end-to-end tra due stazioni all'interno di una rete prima di iniziare il trasferimento dei dati.

La commutazione del circuito ha tre fasi: creazione del circuito, trasferimento dei dati e disconnessione del circuito.

Il metodo di commutazione del circuito ha una velocità dati fissa ed entrambi gli abbonati devono funzionare a questa velocità fissa. La commutazione del circuito è il metodo più semplice di comunicazione dei dati in cui vengono stabilite connessioni fisiche dedicate tra due singoli mittenti e ricevitori. Per creare queste connessioni dedicate, una serie di interruttori è collegata tramite collegamenti fisici.

Nell'immagine sottostante, tre computer sul lato sinistro sono collegati a tre PC desktop sul lato destro con collegamenti fisici, a seconda dei quattro commutatori di circuito. Se la commutazione del circuito non viene utilizzata, devono essere collegati con connessioni punto-punto, dove sono richiesti molti numeri di linee dedicate, il che non solo aumenterà il costo di connessione ma aumenterà anche la complessità del sistema.

La decisione di instradamento, nel caso di commutazione di circuito, viene presa quando il percorso di instradamento viene stabilito nella rete. Dopo che il percorso di instradamento dedicato è stato stabilito, i dati vengono continuamente inviati alla destinazione del destinatario. La connessione viene mantenuta fino alla fine della conversazione.

Tre fasi nella comunicazione a commutazione di circuito

La comunicazione dall'inizio alla fine in Circuit Switching viene eseguita utilizzando questa formazione-

Durante la fase di Setup, nella rete a commutazione di circuito, viene stabilito un percorso di instradamento o connessione dedicato tra il mittente e il destinatario. In questo periodo l'indirizzamento End to End, come l'indirizzo di origine, l'indirizzo di destinazione deve creare una connessione tra due dispositivi fisici. La commutazione del circuito avviene negli strati fisici.

Il trasferimento dei dati avviene solo dopo il completamento della fase di configurazione e solo quando viene stabilito un percorso fisico dedicato. Nessun metodo di indirizzamento è coinvolto in questa fase. Gli interruttori utilizzano la fascia oraria (TDM) o la banda occupata (FDM) per instradare i dati dal mittente al destinatario. Una cosa deve tenere presente che l'invio dei dati è continuo e potrebbero esserci periodi di silenzio nella trasmissione dei dati. Tutti i collegamenti interni sono realizzati in formato duplex.

Nella fase finale di disconnessione del circuito, quando uno qualsiasi degli abbonati nella rete, mittente o destinatario deve disconnettere il percorso, un segnale di disconnessione viene inviato a tutti gli interruttori coinvolti per rilasciare la risorsa e interrompere la connessione. Questa fase è chiamata anche fase di smontaggio nel metodo di commutazione del circuito.

Un interruttore di circuito crea una connessione temporanea tra un collegamento di ingresso con un collegamento di uscita. Sono disponibili vari tipi di interruttori con più ingressi e linee di uscita.

Generalmente, la commutazione di circuito viene utilizzata nelle linee telefoniche.

Vantaggi della commutazione di circuito

Il metodo di commutazione del circuito offre grandi vantaggi in casi specifici. I vantaggi sono i seguenti:

1. La velocità dei dati è fissa e dedicata perché la connessione viene stabilita utilizzando connessioni fisiche o circuiti dedicati.
2. Poiché sono coinvolti percorsi di instradamento di trasmissione dedicati, è una buona scelta per la trasmissione continua per una lunga durata.
3. Il ritardo nella trasmissione dei dati è trascurabile. Nessun tempo di attesa è coinvolto negli interruttori. Quindi, i dati vengono trasmessi senza alcun ritardo nella trasmissione. Questo è sicuramente un vantaggio positivo del metodo di commutazione del circuito.

Svantaggi della commutazione di circuito

Oltre ai vantaggi, la commutazione di circuito presenta anche alcuni svantaggi.

1. Se il canale di comunicazione è libero o occupato, il canale dedicato non può essere utilizzato per altre trasmissioni di dati.
2. Richiede più larghezza di banda e la trasmissione continua offre uno spreco di larghezza di banda quando c'è un periodo di silenzio.
3. È altamente inefficiente quando si utilizza la risorsa di sistema. Non è possibile utilizzare la risorsa per altre connessioni poiché è allocata per l'intera conversazione.
4. Ci vuole molto tempo durante la creazione di collegamenti fisici tra mittenti e destinatari.

Commutazione di pacchetto

La commutazione di pacchetto è un metodo di trasferimento dei dati in cui i dati vengono suddivisi in piccoli pezzi di lunghezza variabile e quindi trasmessi alla linea di rete. I frammenti di dati vengono chiamati come pacchetti. Dopo aver ricevuto quei dati o pacchetti danneggiati, tutti vengono riassemblati a destinazione e quindi creare un file completo. Grazie a questo metodo, i dati vengono trasferiti velocemente ed in modo efficiente. In questo metodo, non è richiesta alcuna preimpostazione o prenotazione di risorse come il metodo di commutazione del circuito.

Questo metodo utilizza le tecniche Store and Forward. Quindi ogni hop memorizzerà prima il pacchetto e poi inoltrerà i pacchetti alla destinazione host successiva. Ogni pacchetto contiene informazioni di controllo, indirizzo di origine e indirizzo di destinazione. A causa di questo i pacchetti possono utilizzare qualsiasi percorso o percorso in una rete esistente.

Commutazione di pacchetti basata su VC

La commutazione di pacchetto basata su VC è una modalità di commutazione di pacchetto in cui viene eseguito un percorso logico o una connessione a circuito virtuale tra mittente e destinatario. VC sta per Virtual Circuit. In questa modalità di operazione di commutazione di pacchetto, viene creato un percorso predefinito e tutti i pacchetti seguiranno i percorsi predefiniti. A tutti i router o switch coinvolti nella connessione logica viene fornito un ID circuito virtuale univoco per identificare in modo univoco le connessioni virtuali. Essa inoltre ha lo stesso protocollo trifase utilizzato in commutazione di circuito, l'installazione di fase, trasferimento di dati di fase e abbattere fase.

Nell'immagine sopra, 4 PC sono collegati con una rete a 4 interruttori e il flusso di dati sarà commutazione di pacchetto in modalità circuito virtuale. Come possiamo vedere gli interruttori sono collegati tra loro e condividono il percorso di comunicazione tra loro. Ora nel circuito virtuale, deve essere stabilito un percorso predefinito. Se vogliamo trasferire i dati dal PC1 al PC 4 il percorso sarà diretto da SW1 a SW2 a SW3 e poi infine a PC4. Questo percorso è predefinito e tutti gli SW1, SW2, SW3 sono dotati di un ID univoco per identificare i percorsi dei dati, quindi i dati sono vincolati dai percorsi e non possono scegliere un altro percorso.

Commutazione di pacchetti basata su datagrammi

La commutazione dei datagrammi è completamente diversa dalla tecnologia di commutazione dei pacchetti basata su VC. Nella commutazione del datagramma, il percorso dipende dai dati. I pacchetti hanno tutte le informazioni necessarie come indirizzo di origine, indirizzo di destinazione e identità della porta, ecc. Quindi, in modalità di commutazione di pacchetto basata su datagramma senza connessione, ogni pacchetto viene trattato in modo indipendente. Possono scegliere percorsi diversi e le decisioni di instradamento vengono prese dinamicamente durante la trasmissione dei dati all'interno della rete. Quindi, a destinazione, i pacchetti possono essere ricevuti fuori ordine o in qualsiasi sequenza, non esiste un percorso predefinito e la consegna del pacchetto garantita non è possibile. Per garantire la ricezione garantita dei pacchetti, è necessario configurare ulteriori protocolli di sistema finale.

In questa modalità di commutazione di pacchetto, non è prevista alcuna fase di configurazione, trasmissione e smontaggio.

Sempre nell'immagine sopra, 4 computer sono collegati e stiamo trasferendo i dati da PC1 a PC4. I dati contengono due pacchetti etichettati come 1 e 2. Come possiamo vedere, in modalità Datagramma, il pacchetto 1 ha scelto di seguire il percorso SW1- SW4-SW3 mentre il pacchetto 2 ha scelto il percorso di percorso di SW1- SW5- SW3 e alla fine ha raggiunto PC4. I pacchetti possono scegliere un percorso diverso a seconda del tempo di ritardo e della congestione su altri percorsi nella rete di commutazione dei pacchetti Datagram.

Vantaggi della commutazione di pacchetto

La commutazione di pacchetto offre vantaggi rispetto alla commutazione di circuito. La rete a commutazione di pacchetto è progettata per superare gli svantaggi del metodo di commutazione di circuito.

1. Efficiente in termini di larghezza di banda.
2. Il ritardo di trasmissione è minimo
3. I pacchetti mancanti possono essere rilevati dalla destinazione.
4. Implementazione conveniente.
5. Affidabile quando viene rilevato un percorso occupato o un'interruzione dei collegamenti nella rete. I pacchetti possono essere trasmessi da altri collegamenti o possono utilizzare un percorso diverso.

Svantaggi della commutazione di pacchetto

Anche il cambio di pacchetto presenta alcuni inconvenienti.

1. La commutazione dei pacchetti non segue un ordine particolare per trasmettere i pacchetti uno per uno.
2. Il pacchetto mancante si verifica nella trasmissione di dati di grandi dimensioni.
3. Ogni pacchetto deve essere codificato con numeri di sequenza, indirizzo del destinatario e del mittente e altre informazioni.
4. L'instradamento è complesso nei nodi poiché i pacchetti possono seguire più percorsi.
5. Quando il reindirizzamento si verifica per qualche motivo, il ritardo nella ricezione dei pacchetti aumenta.

Differenze tra commutazione di circuito e commutazione di pacchetto

Abbiamo già un'idea di quali sono le differenze tra commutazione di circuito e commutazione di pacchetto. Vediamo le differenze in un formato tabella per una migliore comprensione-

Differenze	Commutazione del circuito	Commutazione di pacchetto
Fasi di coinvolgimento	Nella commutazione del circuito, è necessaria una configurazione trifase per la conversazione totale. Creazione della connessione, trasferimento dei dati, smontaggio della connessione	In caso di commutazione di pacchetto, possiamo effettuare direttamente il trasferimento dei dati.
Indirizzo di destinazione	L'indirizzo dell'intero percorso è fornito dall'origine.	Ogni pacchetto di dati conosce solo l'indirizzo di destinazione finale, il percorso di instradamento dipende dalla decisione del router.
Elaborazione dati	Il trattamento dei dati avviene presso il sistema di origine.	L'elaborazione dei dati avviene nei nodi e nei sistemi di origine.
Ritardo uniforme tra le unità di dati	Si verifica un ritardo uniforme.	Il ritardo tra le unità di dati non è uniforme.
Affidabilità	La commutazione di circuito è più affidabile rispetto alla commutazione di pacchetto	La commutazione di pacchetto è meno affidabile rispetto alla commutazione di circuito.
Spreco di risorse	Lo spreco di risorse è elevato nella commutazione di circuito.	Lo spreco di risorse è minore nel cambio di pacchetto.
Tecnica Store and Forward	Non utilizza la tecnica store and forward	Usa la tecnica store and forward
Congestione	La congestione si verifica solo al momento della creazione della connessione.	La contestazione può verificarsi in fase di trasferimento dei dati.
Dati di trasmissione	La fonte effettua la trasmissione dei dati.	La trasmissione dei dati viene eseguita dalla fonte, i router.