Paket Anahtarlama ve Devre Anahtarlama
Paket anahtarlama, verileri bağımsız olarak yönlendirilen ve talep üzerine bağlantı kapasitesini paylaşan paketler halinde iletmektedir; devre anahtarlama ise bir bağlantının süresi boyunca sabit kapasiteli özel bir yol ayırmaktadır. Bu iki yöntem, verilerin bir ağ üzerinden taşınması için temel alternatifleri temsil etmektedir.
Tanım
Paket anahtarlama, verilerin bağımsız olarak iletilen ve bağlantı kapasitesini istatistiksel olarak paylaşan paketlere bölündüğü bir yöntemdir; devre anahtarlama ise bir iletişimin tüm süresi boyunca ayrılmış kapasiteye sahip özel bir uçtan uca yolun kurulduğu bir yöntemdir.
Kapsam
Bu konu, iki anahtarlama paradigmasını karşılaştırmaktadır. Paket anahtarlama için, sakla-ve-ilet iletimi, istatistiksel çoklama (multiplexing), kuyruklama ve gecikme ile kayıp olasılığı ele alınmaktadır. Devre anahtarlama için ise bağlantı kurulumu, özel kaynak ayırma ve zaman bölmeli ile frekans bölmeli gibi çoklama şemaları incelenmektedir. İnternet'in neden paket anahtarlamayı seçtiği ve bunun ne gibi ödünleşimleri beraberinde getirdiği açıklanmaktadır. Yolları hesaplayan yönlendirme protokolleri ve yönlendiricilerin (router) içindeki kuyruk yönetimi algoritmaları bu kapsamın dışındadır.
Temel sorular
- Sakla-ve-ilet paket iletimi nasıl çalışır ve ne gibi gecikmelere neden olur?
- İstatistiksel çoklama nedir ve neden ani trafik için kullanımı iyileştirir?
- Devre anahtarlama kaynakları nasıl ayırır ve bağlantı kurulumu neleri içerir?
- Hangi trafik koşullarında her bir paradigma kapasiteyi daha verimli kullanır?
- İnternet neden devre anahtarlama yerine paket anahtarlamayı benimsemiştir?
Anahtar kavramlar
- paket anahtarlama
- devre anahtarlama
- sakla-ve-ilet
- istatistiksel çoklama
- iletim ve yayılım gecikmesi
- kuyruklama ve paket kaybı
- zaman bölmeli ve frekans bölmeli çoklama
- bağlantı kurulumu ve sonlandırma
Temel kuramlar
- Sakla-ve-ilet paket anahtarlama
- Bir paket anahtarı, bir paketi iletmeden önce tamamını alır ve her atlamada (hop) bir iletim gecikmesi oluşturur; paketler bağlantıları istatistiksel olarak paylaşır, bu nedenle ani yük altında kullanım oranı yüksek olur ancak talep kapasiteyi aştığında kuyruklama gecikmesi ve kayıp meydana gelebilir.
- Devre anahtarlama ve kaynak ayırma
- Devre anahtarlama, zaman veya frekans bölmeli çoklama yoluyla garantili kapasiteye sahip özel bir yol kurar; bu da paket başına çekişme olmaksızın öngörülebilir performans sağlar ancak boşta kalma sürelerinde ayrılmış kapasiteyi boşa harcar.
- Hayatta kalabilirlik için dağıtık paket ağları
- Dağıtık, mesaj bloklu iletişim üzerine yapılan erken çalışmalar, verilerin yedekli bir ağ (mesh) üzerinden bağımsız olarak yönlendirilen paketlere bölünmesinin, bireysel düğümlerin veya bağlantıların kaybına dayanabilen bir ağ sağladığını savunmuştur; bu da paket anahtarlamanın arkasındaki temel bir gerekçedir.
Klinik önem
Paket ve devre anahtarlama arasındaki seçim, ağların nasıl sağlandığını ve yük altında nasıl davrandığını şekillendirmektedir. Paket anahtarlamanın ani (bursty) trafik altındaki verimliliği, veri İnterneti'nin bu temel üzerine inşa edilmesinin nedenidir; ayrılmış kapasitenin öngörülebilirliği ise geleneksel telefon şebekesinde devre anahtarlamanın uzun süreli kullanımını ve gecikmeye duyarlı akışlar için kapasite ayırma tekniklerinin cazibesini açıklamaktadır.
Tarihçe
Telefon şebekesi tarihsel olarak devre anahtarlamalıydı ve her arama için bir hat ayırmaktaydı. 1960'ların başında Paul Baran ve ondan bağımsız olarak Donald Davies, verileri dağıtık bir ağ üzerinden yönlendirilen paketlere bölmeyi önermiş, Leonard Kleinrock'un kuyruklama analizi ise teorik bir temel sağlamıştır. ARPANET, paket anahtarlamayı büyük ölçekte göstermiş ve modern İnternet'in temeli haline gelmiştir.
Öne çıkan isimler
- Paul Baran
- Donald Davies
- Leonard Kleinrock
İlgili konular
Temel eserler
- baran1964
- kurose2021
Sıkça sorulan sorular
- Veri için paket anahtarlama neden devre anahtarlamadan daha verimlidir?
- Veri trafiği genellikle ani (bursty) olup, aktarımlar arasında sessiz dönemler bulunmaktadır. Paket anahtarlama, birçok akışın talep üzerine bağlantı kapasitesini paylaşmasına olanak tanır, böylece bir akışın boşta kaldığı anlar diğeri tarafından kullanılır. Devre anahtarlama, kullanılıp kullanılmadığına bakılmaksızın tüm bağlantı için kapasite ayırır, bu da ani trafik için kapasite israfına yol açar.
- Devre anahtarlama hala mevcut mu?
- Evet, kavramsal olarak. Geleneksel telefon şebekesi devre anahtarlamalıydı ve bu fikir, öngörülebilir, düşük gecikmeli hizmet için kapasite ayıran veya sanal devreler oluşturan teknolojilerde varlığını sürdürmektedir. Buna rağmen, modern ses ve çoğu veri artık paket anahtarlamalı IP ağları üzerinden iletilmektedir.