החלפת מעגלים והחלפת חבילות
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| circuit switching/ˈsɜːkɪt ˈswɪtʃɪŋ/ | החלפת מעגלים |
| packet switching/ˈpækɪt ˈswɪtʃɪŋ/ | החלפת חבילות |
| dedicated path/ˈdedɪkeɪtɪd pæθ/ | מסלול ייעודי |
| bandwidth/ˈbændwɪdθ/ | רוחב פס |
| sequence number/ˈsiːkwəns ˈnʌmbə/ | מספר סידורי |
| router/ˈruːtə/ | נתב |
| multiplexed/ˌmʌltɪˈplekst/ | ריבוי שימושים |
| variable latency/ˈveərɪəbl ˈleɪtənsi/ | השהייה משתנה |
הרשת נבנתה כדי לשרוד את ההריסה שלה
- בשנת 1964 שאלו את פול ברן כיצד רשת תקשורת יכולה להמשיך לפעול לאחר התקפה גרעינית. כל הרשת הקיימת כשלה במבחן זה, מכיוון ששיחת טלפון שמרה על נתיב אחד וחיתוך הנתיב הזה הפסיק את השיחה.
- התשובה שלו הייתה להפסיק לשמור נתיבים. לחתוך כל הודעה למקטעים קטנים, לתת לכל מקטע כתובת ולאפשר לו למצוא את הדרך עצמו; אם קישור נעלם, המקטע הבא פשוט יסובב סביבו.
- הרעיון נדחה כבלתי ישים למשך שנים רבות. כיום זוהי הדרך שבה עובר essentially כל המידע, והסיבה לכך שאין לרשת האינטרנט מרכז לחתוך.
- שיעור זה עוסק ב-החלפת מעגלים וב-החלפת ארסיות: כיצד כל אחת פעולה, מה עלותן, ואילו מתאימה לתנועה מסוימת.
החלפת מעגלים
- נתיב ייעודי מופק בין שני הקצוות לפני משלוח כל נתונים, נשמר לאורך כל השיחה ומשתחרר בסוף.
- יתרונות: ה-רוחב פס שמור, ולכן הקצב מובטח וקבוע, והנתונים מגיעים בסדר עם עיכוב צפוי.
- חסרונות: היא לא יעילה, מכיוון שבתקופות שקט נשארת הקו השמור מנוח ואף אחד אחר אינו יכול להשתמש בו, והיא איטית בהקמה, מכיוון שנתיב חייב להיות מוקם תחילה. קישור שבור אחד חותך את המעגל ושיחת הקול נגמרת.
- הדוגמה הקלאסית היא רשת הטלפוניה המסורתית.
שמור לכל השיחה, שימושי או לא
בהחלפת מעגלים:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
החלפת מעגלים שמירה על נתיב אחד מקצה לקצה (רוחב פס שמור) — אך היא מבזבזת את הקו בזמן שקט.
מהו החיסרון העיקרי בהחלפת מעגלים?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
שמירת הדרך מבטיחה את הקצב והסדר, וזה בדיוק מה שהופך את זה לבלתי יעיל. השלושה האחרים מתארים חילוק ארזות נתונים.
החלפת ארסיות
- ההודעה מחולקת ל-ארסיות, שכל אחת נשלחת בנפרד. כל ארסיה נושאת את כתובות היעד והמקור ומספר סידורי.
- כל נתב מקבל חלטה נפרדת עבור כל ארסיה לגבי המעבר הבא, ולכן ארסיות עשויות לקחת נתיבים שונים ולהגיע מסדר. היעד משתמש במספרים הסידוריים להרכבה מחדש של ההודעה, וארסיות חסרות יכולות להתבקש שוב.
- יתרונות: יעילה, מכיוון שקישור אחד מצומצם (מולטיפלקס) בין מספר שיחות רבות ומוביל נתונים רק כאשר יש נתונים; חזקה, מכיוון שתנועה מוסחת סביב קישור שנכשל.
- חסרונות: השהייה משתנה, מכיוון שארסיות ממתינות בתור בנתבים, וארסיות עלולות להיאבד, ולכן יש להוסיף אמינות בשכבה העליונה, באמצעות TCP.
אותה הודעה, מסלולים רבים, מורכב מחדש בסוף
מסע החבילה ברחבי האינטרנט
תהליך ההחלפה בחבילות: ההודעה מתפרקת לחבילות, כל חבילה מוצאת את הדרך שלה, ונקודת הקבלה משלבת אותן מחדש — ולכן האינטרנט יעיל מאוד וקשה לשבור.
יתרון מרכזי של חילוק ארזות נתונים הוא שהוא:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
חלוקת קשרים היא יעילה וניווט מחדש הופך את הרשת לעמידה. הפיצול הוא עיכוב משתנה ואיבוד אפשרי (TCP פותר זאת).
מכיוון שכל ארזת נתונים מכילה מספר סידור, היעד יכול להרכיב מחדש את ההודעה בסדר הנכון ולבקש מחדש כל ארזת נתונים שאבדה.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ארזות נתונים עשויות להגיע בסדר לא נכון או לאבד; מספרי הסידור (ו-TCP) תיקנו הכל.
מה שהנתב עושה
- נתב מחבר שתי רשתות או יותר. עבור כל חבילה הוא קורא את כתובת היעד ב-IP, מחפש אותה בטבלת ההיגוי שלו, ומעביר את החבילה החוצה דרך הממשק המתאים לכיוון היעד.
- אין לו זיכרון של השיחה: ייתכן ששתי חבילות מאותה הודעה יצאו דרך ממשקים שונים אם הטבלה השתנתרה ביניהן.
- ההחלטה הנפרדת לכל חבילה היא בדיוק מה שמאפשר הפניית נתיב אוטומטית סביב תקלה.
סדרו את שלבי sending הודעה באמצעות חילוק ארזות נתונים.
Difficulty 3/5 · 200 coins + a small bonus on first completion today
פצל, כתובת, נייט, הגיע, רכב מחדש. זו התשובה לחמישה נקודות לשאלה "הסבר כיצד חילוק ארזות נתונים מעביר הודעה".
דוגמה פתורה: תאר את מתגורר חבילות
- הסבר כיצד משתמשים במתגורר חבילות כדי להעביר הודעה באינטרנט. [5]
- ההודעה מפוצלת לחבילות קטנות. כל חבילה כוללת את כתובת היעד, כתובת המקור ומספר סדרה.
- כל חבילה עוברת ברשת בצורה עצמאית, כאשר נתבים בוחרים את הקפיצה הבאה לכל אחת מהן, כך שיתכן שחבילות יעברו נתיבים שונים ויגיעו בש错误的 סדר.
- היעד משתמש במספרי הסדרה כדי להרכיב את ההודעה בסדר הנכון, וחבילה חסרה יכולה להתבקש מחדש.
- חמישה משפטים, חמישה ציונים. חוסר הציון למספרי הסדרה או להרכבה יוביל לאובדן של שניים מהם.
נתב קורא את כתובת היעד של כל ____ וממשיך אותה לכיוון היעד.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
החלטה מתקבלת לפי כל חבילה, ללא זיכרון של השיחה, מה שמאפשר לתנועה להתנתבב סביב תקלה באופן אוטומטי.
ליד יד
| נקודת מבט | מתגורר מעגל | מתגורר חבילות |
|---|---|---|
| נתיב | ייעודי, שמור מקצה לקצה | משותף, נבחר לפי חבילה |
| הכנה | איטי, לפני העברת נתונים כלשהי | אין |
| שימוש ברוחב פס | לא יעיל, מנוח בשקט | יעיל, ממולץ (multiplexed) |
| סדר | תמיד בסדר | עשוי לגעת בש错误的 סדר |
| במקרה של תקלה | המעגל נקטע | הפניית נתיב סביבו |
| עיכוב | קבוע וניתן לחיזוי | משתנה |
| מתאים ל | זרימות בקצב קבוע, דיבור | זרימות בתקופות, אתרי אינטרנט ואימייל |
התאם כל מונח למשמעותו.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
מעגל = מסלול ייעודי אחד; חבילה = חבילות עצמאיות המסודרות מחדש על ידי מספר רצף — מה שהאינטרנט משתמש בו.
האינטרנט המודרני משתמש ב:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
האינטרנט משתמש בהחלפת חבילות בגלל היעילות והעמידות שלו.
דוגמה פתורה: איזה שיטה לתיאום תנועה איזה
- שיחת טלפון והורדת קובץ גדול משתפים רשת. איזה שיטת החלפה מתאימה לכל אחת, ולמה?
- השיחה הטלפונית זקוקה לזרם רציף בקצב קבוע עם עיכוב נמוך וניתן לחיזוי, וסבלה מאוד אם חלקיה מגיעים מאוחר או בסדר לא נכון. החלפת מעגלים מתאימה לה: מסלול שמור לשיחה כולה והקיבולת שלה מובטחת.
- הורדת הקובץ אינה מודעת לסדר ההגעה או לעיכובים קצרים, שכן הקובץ מושלב לפני השימוש בו, והוא בעל אופי בלתי-צפוי (bursty). החלפת חבילות מתאימה לו: הקישור משותף לתנועה אחרת ומשמש רק כאשר נתונים זורמים.
- ציין את השיטה, ציין את המאפיין של התנועה, וחבר ביניהן.
אילו תכונות הופכות את החלפת המעגלים למתאימה לשיחה טלפונית? סמן את כולן האפשרויות המתאימות.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
השיתוף ביעילות הוא יתרונה של החלפת חבילות, והוא הדבר שמחלפת המעגלים פורשת בתמורה להבטחות.
סימונים נופלים מהיד
- חבילות יכולות להגיע בסדר לא נכון, וה-מספרים הסידורי הם מה שמתקן זאת. שני הצדדים נדרשים.
- החסרון של החלפת מעגלים הוא הקו השמור אך לא בשימוש, ולא "שהיא ישנה".
- ההחלטת הרוטר נעשית לכל חבילה, וזה מה שהופך את הנתבול למיידי.
- החלפת חבילות אינה מבטיחה אספקה לבדה; TCP מוסיף את הביטוח מעליו.
הבנתך מושלמת
- החלפת מעגלים שמרה מסלול ייעודי לפני השליחה: קיבולת ספק וסדר מובטחים, אך מופסק בזמן שקט, איטי בהקמה, ונפסק על ידי כשל אחד
- החלפת חבילות מחלקת הודעה לחבילות עצמאיות חבילות נושאות כתובות ומספרים סידוריים, המושלבים ביעד
- רוטר מחליט על הקצה הבא לכל חבילה, כך שתנועה מתנתבת סביב כשלים באופן אוטומטי
- החלפת חבילות יעילה ועמידה עם עיכוב משתנה; החלפת מעגלים מתאימה לזרימות קול קבועות, החלפת חבילות מתאימה לנתונים בלתי-צפויים