回線交換とパケット交換

自らの破壊に対抗して設計されたネットワーク

• 1964年、ポール・バーランは核攻撃後に通信ネットワークが機能し続ける方法を問われました。当時の既存ネットワークはすべてテストで失敗しました。なぜなら、電話通話では1つのパスが予約され、そのパスを切断すると通話が終了するからです。
• 彼が提案したのはパスを予約しないことです。メッセージを小さなブロックに切り分け、各ブロックにアドレスを割り当て、それぞれが独自に進む道を見つけるようにします。リンクが消滅しても、次のブロックは simply 迂回して進みます。
• このアイデアは長年実用不可能と見なされました。しかし現在はほぼすべてのデータ転送がこの方式で行われており、これがインターネットに中心がなく、どこを切断しても機能し続ける理由です。
• この教訓は サーキットスイッチング と パケットスイッチング であり、それぞれの動作原理、コスト、および適用すべきトラフィックについてです。

サーキットスイッチング

• データ送信 前 に両端の間に 専用パス が設定され、会話全体を通じて維持され、終了時に解除されます。
• 利点：帯域幅 が予約されているため、速度が保証され一定であり、データは 順序通り 到着し、遅延も予測可能です。
• 欠点： 非効率 です。沈黙中も予約された回線が使用されず、他者が利用できないためです。また 設定に時間がかかる ため、パスを先に確立する必要があります。1つのリンクが破損すると回路が遮断され、会話は終了します。
• 古典的な例として、伝統的な電話網が挙げられる。

通話全体に割り当てられ、使用与否に関わらず占有

パケットスイッチング

• メッセージはパケットに分割され、それぞれが独立して送信される。各パケットには宛先と送信元のアドレスおよびシーケンス番号が含まれる。
• 各ルーターはパケットごとに次の hops（次節点）を決定するため、パケットは異なる経路をたどり、順序不同着となる可能性がある。宛先はシーケンス番号を使ってメッセージを再構成し、欠落したパケットは再要求される。
• 利点：効率的である。なぜなら、一つのリンクが多くの通話を多重化しており、データがある時にのみ伝送されるからである。頑健性が高い。なぜなら、故障したリンクの周囲へトラフィックを迂回させるからである。
• 欠点：レイテンシの変動がある。パケットがルーターでキューイングされるためであり、パケットが紛失する可能性があるため、信頼性は上層のTCPによって追加される必要がある。

同じメッセージでも複数の経路を通り、最後に再構成される

ルーターの役割

• ルーターは2つ以上のネットワークを接続する。各パケットに対して、宛先IPアドレスを読み取り、ルーティングテーブルで検索し、適切なインターフェースから宛先へ向けてパケットを転送する。
• 通話の記憶を持たないため、表が更新された間に同一メッセージのパケットが異なるインターフェースから送出されることがある。
• このパケットごとの決定こそが、故障時の自動迂回を可能にしている。

演習例：パケット交換の説明

比較

演習例：どのトラフィックにどの手法か

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