تبديل الرزم وتبديل الدوائر
يقوم تبديل الرزم بإعادة توجيه البيانات في رزم يتم توجيهها بشكل مستقل وتتشارك سعة الوصلة عند الطلب، بينما يحجز تبديل الدوائر مسارًا مخصصًا بسعة ثابتة طوال مدة الاتصال؛ ويمثل الاثنان البدائل الأساسية لنقل البيانات عبر الشبكة.
Definition
تبديل الرزم هو طريقة يتم فيها تقسيم البيانات إلى رزم يتم توجيهها بشكل مستقل وتتشارك سعة الوصلة إحصائيًا؛ وتبديل الدوائر هو طريقة يتم فيها إنشاء مسار مخصص من طرف إلى طرف بسعة محجوزة طوال مدة الاتصال.
Scope
يقارن هذا الموضوع بين نموذجي التبديل. بالنسبة لتبديل الرزم، يغطي الإرسال بالتخزين والتمرير، والتجميع الإحصائي، والانتظار في الطابور، وإمكانية التأخير والفقدان. أما بالنسبة لتبديل الدوائر، فيغطي إعداد الاتصال، وحجز الموارد المخصصة، ومخططات التجميع مثل تقسيم الوقت والتردد. ويوضح لماذا اختارت الإنترنت تبديل الرزم وما هي المفاضلات التي ينطوي عليها ذلك. ويستثني بروتوكولات التوجيه التي تحسب المسارات وخوارزميات إدارة الطابور داخل الموجهات.
Core questions
- كيف يعمل إرسال الرزم بالتخزين والتمرير، وما هي التأخيرات التي يسببها؟
- ما هو التجميع الإحصائي، ولماذا يحسن الاستخدام لحركة المرور المتقطعة؟
- كيف يحجز تبديل الدوائر الموارد، وماذا يتضمن إعداد الاتصال؟
- تحت أي ظروف مرورية يستخدم كل نموذج السعة بكفاءة أكبر؟
- لماذا اعتمدت الإنترنت تبديل الرزم بدلاً من تبديل الدوائر؟
Key concepts
- تبديل الرزم
- تبديل الدوائر
- التخزين والتمرير
- التجميع الإحصائي
- تأخير الإرسال والانتشار
- الانتظار في الطابور وفقدان الرزم
- تجميع بتقسيم الوقت وتجميع بتقسيم التردد
- إعداد الاتصال وإنهاؤه
Key theories
- تبديل الرزم بالتخزين والتمرير
- يستقبل محول الرزم رزمة كاملة قبل إعادة توجيهها، مما يؤدي إلى تأخير في الإرسال عند كل قفزة؛ تتشارك الرزم الوصلات إحصائيًا، لذا يكون الاستخدام مرتفعًا تحت الحمل المتقطع ولكن قد يحدث تأخير في الطابور وفقدان عندما يتجاوز الطلب السعة.
- تبديل الدوائر وحجز الموارد
- ينشئ تبديل الدوائر مسارًا مخصصًا بسعة مضمونة عبر تجميع بتقسيم الوقت أو التردد، مما يوفر أداءً يمكن التنبؤ به دون تنافس على مستوى الرزم ولكنه يهدر السعة المحجوزة خلال فترات الخمول.
- شبكات الرزم الموزعة من أجل القدرة على البقاء
- جادلت الأعمال المبكرة حول الاتصال الموزع القائم على كتل الرسائل بأن تقسيم البيانات إلى رزم يتم توجيهها بشكل مستقل عبر شبكة متشابكة زائدة عن الحاجة ينتج شبكة تبقى على قيد الحياة عند فقدان العقد أو الوصلات الفردية، وهو مبرر رئيسي وراء تبديل الرزم.
Clinical relevance
يحدد الاختيار بين تبديل الرزم وتبديل الدوائر كيفية توفير الشبكات وكيفية تصرفها تحت الحمل. إن كفاءة تبديل الرزم تحت حركة المرور المتقطعة هي السبب في بناء إنترنت البيانات عليها، بينما تفسر قابلية التنبؤ بالسعة المحجوزة الاستخدام الطويل لتبديل الدوائر في شبكة الهاتف التقليدية وجاذبية تقنيات حجز السعة للتدفقات الحساسة للتأخير.
History
كانت شبكة الهاتف تاريخيًا تعتمد على تبديل الدوائر، حيث تخصص خطًا لكل مكالمة. في أوائل الستينيات، اقترح بول باران، وبشكل مستقل دونالد ديفيز، تقسيم البيانات إلى رزم يتم توجيهها عبر شبكة موزعة، مع توفير تحليل طوابير ليونارد كلاينروك أساسًا نظريًا لذلك. أظهرت شبكة ARPANET تبديل الرزم على نطاق واسع، وأصبحت أساس الإنترنت الحديث.
Key figures
- Paul Baran
- Donald Davies
- Leonard Kleinrock
Related topics
Seminal works
- baran1964
- kurose2021
Frequently asked questions
- لماذا يعتبر تبديل الرزم أكثر كفاءة من تبديل الدوائر للبيانات؟
- عادةً ما تكون حركة مرور البيانات متقطعة، مع فترات هدوء بين عمليات النقل. يتيح تبديل الرزم للعديد من التدفقات مشاركة سعة الوصلة عند الطلب، بحيث يتم استخدام لحظات الخمول لتدفق واحد بواسطة تدفق آخر. يحجز تبديل الدوائر السعة للاتصال بأكمله سواء تم استخدامها أم لا، مما يهدر السعة لحركة المرور المتقطعة.
- هل لا يزال تبديل الدوائر موجودًا؟
- نعم، من حيث المفهوم. كانت شبكة الهاتف التقليدية تعتمد على تبديل الدوائر، وتستمر الفكرة في التقنيات التي تحجز السعة أو تبني دوائر افتراضية لخدمة يمكن التنبؤ بها ومنخفضة التأخير. ومع ذلك، فإن معظم البيانات والصوت الحديثين ينتقلان الآن عبر شبكات IP التي تعتمد على تبديل الرزم.