نحن نعيش في عصر تكون فيه كل عملية سريعة وسريعة الاستجابة. يعد تبديل الحزم أحد هذه التقنيات المستخدمة في الوقت الحاضر على شبكات البيانات مثل إنترنت ، LAN ، WAN. أدى تطوير بروتوكول نقل الصوت عبر الإنترنت (VoIP) إلى تمكين تبديل الحزمة لنقل البيانات وحركة الصوت بسهولة. سمح هذا للشركات بتجربة فوائد ضخمة من حيث التكلفة والكفاءة وقابلية التوسع. هذه التبديل يشير إلى توجيه البيانات ونقلها بطريقة فعالة من خلال القناة / الشبكة بأقل زمن انتقال. القناة متاحة لأغراض أخرى عند الانتهاء من الإرسال.
ما هو تبديل الحزم؟
تعريف: يشير تبديل الحزم إلى مجموعة من البروتوكولات التي تستخدم أسلوب تبديل الشبكة بدون اتصال لنقل الحزم. في هذا التبديل ، يتم تقسيم الرسائل وتجميعها في وحدات صغيرة تسمى الحزم. يتم إرسال هذه الحزم بشكل فردي عبر شبكة رقمية للوصول إلى وجهتها. لا تحتاج الحزم إلى اتباع نفس الطريق للوصول إلى وجهتها. نظرًا لأن جميع الحزم تصل إلى وجهة بترتيب مختلف ، تتم إعادة تجميع الرسالة الأصلية بواسطة الوجهة نفسها. يظهر مخطط تبديل الحزمة أدناه.
في هذا التبديل ، تتكون الحزم من جزأين - رأس وحمولة. تسمح المعلومات الموجودة في الرأس لأجهزة الشبكات / العقدة الوسيطة بالتأكد من توجيه الحزم نحو وجهتها ، بينما يتم نقل البيانات المحددة بواسطة الحمولة.
تحتوي كل حزمة على عنوان مصدر ووجهة للسفر بشكل مستقل عبر شبكة ذات معدل بت متغير. يتم إعادة توجيه الحزم بشكل غير متزامن عن طريق وسيط العقد بسبب الازدحام ، والاصطفاف ، وما إلى ذلك ، وبالتالي يتبع مسارات مختلفة. تصل هذه الحزم إلى الوجهة بترتيب مختلف ، وتضمن الوجهة إعادة تجميع بيانات نفس الملف.
تتكون الرسالة من أربع حزم - A و B و C و D. تتكون كل حزمة من عنوان المصدر والوجهة وتتبع أكثر من مسار للوصول إلى الوجهة من المصدر كما هو موضح في الشكل أدناه.
تبديل الحزمة
طرق تبديل الحزم
يتم تصنيف تحويل الحزم إلى نوعين رئيسيين. هم انهم:
تبديل الحزمة المهيأ للاتصال
يُعرف هذا أيضًا باسم تبديل الدائرة الافتراضية ، والذي يتطلب مرحلة إعداد أو اتصالًا افتراضيًا لإنشاء مسار قبل الإرسال. باستخدام بروتوكول الإشارة ، يتم إعداد مسار محدد مسبقًا لتمكين المرسل والمستقبل وجميع حزم الرسالة نفسها من اتباع هذا المسار. المحولات / أجهزة التوجيه توفر افتراضى معرف الدائرة للتعرف على الاتصال الظاهري. يتم تقسيم البيانات في هذا النوع من التبديل إلى وحدات صغيرة. يتم إضافة رقم تسلسلي إلى هذه الوحدات الصغيرة. في هذه العملية ، يتم وصف ثلاث مراحل. يتم إعدادها ونقل البيانات والتفكيك.
تحويل الحزمة الموجهة نحو الاتصال
في مرحلة الإعداد ، يتم نقل معلومات العنوان فقط إلى كل عقدة. بمجرد العثور على المسار إلى الوجهة ، تتم إضافة إدخال إلى جدول التبديل لكل عقدة وسيطة.
في مرحلة نقل البيانات ، قد يحتوي رأس الحزمة على معلومات مثل الطول والطابع الزمني ورقم التسلسل. قد تختلف هذه المعلومات باختلاف الحزم.
أحد التطبيقات البارزة لتبديل الحزمة المهيأ للاتصال هو في WAN المحول. تستخدم بروتوكولات مثل X.25 و Frame-Relay و ATM (وضع النقل غير المتزامن) وتبديل التسمية متعدد البروتوكولات هذا النوع من نهج التبديل.
تبديل الحزمة بدون اتصال
يُعرف التحويل بدون اتصال بشكل شائع باسم تبديل مخطط البيانات. هنا ، تشتمل كل حزمة على عنوان المصدر والوجهة وعنوان المنفذ والمعلومات الضرورية الأخرى. في بعض الأحيان ، يتم تسمية الحزم برقم تسلسلي.
في تبديل حزم البيانات ، تنتقل الحزم بشكل مستقل وفي مسارات مختلفة ، وبالتالي قد تكون الحزم التي تصل إلى الوجهة خارج الطلب. بمجرد وصول الحزم إلى الوجهة بتنسيق غير مرتب ، يجب استرداد الرسالة الأصلية بناءً على أرقام التسلسل للحزم.
لا يمكن ضمان التسليم الموثوق للحزم في التبديل غير المتصل. لذلك ، يلزم توفير أنظمة شاملة ببروتوكولات إضافية.
تبديل الحزمة بدون اتصال
التأخير في تبديل الحزم
الأنواع الأربعة للتأخير في هذا التحويل هي:
تأخير الإرسال
إنه يشير ببساطة إلى الوقت الذي يستغرقه إرسال جميع الحزم ، أو الوقت الذي يستغرقه استيعاب جميع بتات البيانات على وسيط الاتصال. توصيل التأخير يعتمد على طول الحزمة وعرض النطاق الترددي للشبكة.
تأخير الإرسال = حجم البيانات / عرض النطاق الترددي = (L / B) ثانية
تأخير نشر
يشير تأخير الانتشار إلى الوقت الذي تستغرقه البتات للانتقال من المصدر إلى الوجهة عبر الارتباط. المسافة وسرعة الانتشار هي العوامل التي تؤثر على تأخير الانتشار.
تأخير الانتشار = المسافة / سرعة الإرسال = d / s
تأخير في قائمة الانتظار
يحدث تأخير في قائمة الانتظار بسبب طبيعة حركة المرور في الشبكة. لذلك ، يشير إلى الوقت الذي يقضيه الانتظار في قائمة انتظار حتى يتم تنفيذه ويتم تعريفه على النحو التالي -
متوسط تأخير الانتظار = (N-1) L / (2 * R)
حيث 'N' هو لا. من الحزم
'L' هو حجم الحزمة
'R' هو النطاق الترددي
تأخير في المعالجة
يشير إلى الوقت المستغرق لمعالجة الحزمة. يشير تأخير المعالجة أيضًا إلى الوقت المطلوب للتحقق من أخطاء البت ، وتحديد ارتباط الإخراج ، وما إلى ذلك.
إجمالي الوقت أو وقت النهاية = تأخير الإرسال + تأخير الانتشار + تأخير الانتظار + تأخير المعالجة
مزايا تبديل الحزم على تبديل الدائرة
يوفر هذا التبديل مزايا مختلفة مقارنة بتبديل الدائرة وهي مدرجة أدناه:
- يقوم بتسليم البيانات إلى وجهة من خلال العثور على مسارات خاصة بها ، حيث أن تبديل الدوائر يحتوي على قناة مخصصة ومحددة مسبقًا.
- إنه موثوق للغاية حيث يتم اكتشاف الحزم المفقودة عن طريق تبديل دارة الوجهة لا يحتوي على هذا الخيار.
- يستخدم نطاقًا تردديًا أقل حيث يتم توجيه الحزم بسرعة نحو دارة الوجهة يجب أن يكون لها نطاق ترددي مخصص.
- القناة في هذا التبديل متاحة للإرسالات الأخرى بمجرد أن يتم توجيه الحزم ، يشغل تبديل الدائرة القناة حتى يكتمل الاتصال الصوتي
- إنها فعالة من حيث التكلفة وأسهل تنفيذ تبديل الدارة باهظ الثمن
عيوب تبديل الحزم على تبديل الدائرة
على الرغم من تقديم العديد من المزايا ، إلا أن هذا التحويل يقدم عيوبًا أيضًا ، وهي مذكورة أدناه:
- نظرًا لأن حركة الحزم ليست متزامنة في هذا التبديل ، فقد لا تكون مناسبة في تطبيقات الاتصال مثل المكالمات الصوتية بينما يكون تبديل الدائرة مناسبًا للغاية للمكالمات الصوتية
- لا تتحرك الحزم بطريقة منظمة ، يجب توفير أرقام التسلسل لتحديد كل تبديل لدائرة الحزمة يعطي الأولوية القصوى للقناة لمنح أفضل تجربة للمستخدمين
- في هذا التبديل ، يكون التعقيد مرتفعًا في كل عقدة حيث يتم توجيه الحزم عبر مسارات متعددة للوصول إلى الوجهة ، مما يؤدي إلى فقدان البيانات أو التأخير في توصيل دارة الحزم ، مما يضمن عدم وجود فقدان للبيانات
- يحتاج هذا التحويل إلى بروتوكولات إضافية وآمنة لحماية البيانات ، مما يؤدي إلى ارتفاع كبير في تكاليف التنفيذ. تبديل الدارة لديه قناة مخصصة لخدمة واحدة ومسار فردي واحد.
أسئلة وأجوبة
1). ما هو تبديل حزم البيانات؟
تبديل حزم البيانات هو أسلوب يستخدم لنقل البيانات عبر شبكة في شكل حزم. يتم تقسيم البيانات إلى وحدات صغيرة متغيرة الطول تعرف باسم الحزم. تنتقل كل حزمة بها بيانات مع الشبكة ..
2). من الذي اخترع تبديل الحزم؟
اكتشف العالم الأمريكي 'بول باران' مفهوم تبديل الحزم في عام 1960. في عام 1965 ، طور دونالد ديفيز مفهوم توجيه مماثل وأطلق عليه اسم تبديل الحزم.
3). ما هي تقنيات التحويل؟
هناك ثلاثة أنواع من تقنيات التبديل - تبديل الحزم وتبديل الدارة وتبديل الرسائل.
4). ماذا تقصد بالتبديل؟
التبديل هو نوع من التقنيات التي يمكن للعقد من خلالها التحكم في البيانات أو تبديلها لضمان نقلها بين نقاط معينة على الشبكة.
5). ما هو تحويل الحزمة بدون اتصال؟
يُعرف تبديل الحزمة بدون اتصال بشكل شائع باسم تبديل مخطط البيانات. هنا ، الرسالة مكسورة ومقسمة إلى حزم. تحتوي كل حزمة على عنوان مصدر ووجهة للسفر بشكل مستقل عبر الشبكة. يتم إعادة توجيه الحزم بشكل غير متزامن بواسطة العقد الوسيطة بسبب الازدحام والاصطفاف وما إلى ذلك ، وبالتالي تتبع مسارات مختلفة. تصل هذه الحزم إلى الوجهة بترتيب مختلف ، وتضمن الوجهة إعادة تجميع بيانات نفس الملف.
وبالتالي ، في هذه المقالة ، ناقشنا مفهوم تبديل الحزم. الاثنان تقنيات تبديل الحزم مع العديد من المزايا والعيوب تمت مناقشتها مما يسمح للقارئ بفهم أفضل تقنية يمكن استخدامها للتواصل المستمر والفعال. مثال بسيط على تبديل الحزمة في العصر الحديث هو البريد الإلكتروني وصفحات الويب التي تستخدم WAN وتعتبر خدمة الهاتف العادية مثالاً على تقنية تبديل الدارات.
