Circuit switching and packet switching · Chaveamento por circuito e chaveamento por pacotes
| English | Português |
|---|---|
| circuit switching/ˈsɜːkɪt ˈswɪtʃɪŋ/ | chaveamento por circuito |
| packet switching/ˈpækɪt ˈswɪtʃɪŋ/ | chaveamento por pacotes |
| dedicated path/ˈdedɪkeɪtɪd pæθ/ | canal dedicado |
| bandwidth/ˈbændwɪdθ/ | largura de banda |
| sequence number/ˈsiːkwəns ˈnʌmbə/ | número de sequência |
| router/ˈruːtə/ | roteador |
| multiplexed/ˌmʌltɪˈplekst/ | multiplexado |
| variable latency/ˈveərɪəbl ˈleɪtənsi/ | latência variável |
The network built to survive its own destruction
- In 1964 Paul Baran was asked how a communications network could keep working after a nuclear strike. Every existing network failed the test, because a telephone call reserved one path and cutting that path ended the call.
- His answer was to stop reserving paths. Chop each message into small blocks, address every block, and let each one find its own way; if a link disappears, the next block simply goes round it.
- The idea was rejected as unworkable for years. It is now how essentially all data moves, and it is why the internet has no centre to cut.
- This lesson is circuit switching 电路交换 and packet switching 分组交换: how each works, what each costs, and which suits which traffic.
A rede construída para sobreviver à própria destruição
- Em 1964, Paul Baran foi perguntado como uma rede de comunicações poderia continuar funcionando após um ataque nuclear. Todas as redes existentes falhavam no teste, porque uma chamada telefônica reservava um caminho e cortar esse caminho terminava a chamada.
- Sua resposta foi parar de reservar caminhos. Cortar cada mensagem em pequenos blocos, endereçar cada bloco e deixar que cada um encontre seu próprio caminho; se um enlace desaparecer, o próximo bloco simplesmente o contorna.
- A ideia foi rejeitada como inviável por anos. Hoje é como essencialmente todos os dados se movem, e é por isso que a internet não tem centro para ser cortado.
- Essa lição é comutação de circuitos e comutação de pacotes: como cada um funciona, o que cada um custa e qual se adapta a qual tráfego.
Circuit switching
- A dedicated path 专用路径 is set up between the two ends before any data is sent, held for the whole conversation, and released at the end.
- Benefits: the bandwidth 带宽 is reserved, so the rate is guaranteed and constant, and data arrives in order with a predictable delay.
- Drawbacks: it is inefficient, because during silences the reserved line sits idle and nobody else may use it, and it is slow to set up, because the path must be established first. One broken link cuts the circuit and the conversation ends.
- The classic example is the traditional telephone network.
Reserved for the whole call, used or not
Comutação de circuitos
- Um caminho dedicado é configurado entre as duas extremidades antes de qualquer dado ser enviado, mantido durante toda a conversa e liberado no final.
- Benefícios: a largura de banda é reservada, então a taxa é garantida e constante, e os dados chegam em ordem com atraso previsível.
- Desvantagens: é ineficiente, pois durante silêncios a linha reservada fica ociosa e ninguém mais pode usá-la, e é lenta para configurar, pois o caminho deve ser estabelecido primeiro. Um enlace quebrado corta o circuito e a conversa termina.
- O exemplo clássico é a rede telefônica tradicional.
Reservado para toda a chamada, usado ou não
In circuit switching: · No chaveamento por circuito:
Circuit switching reserves one path end-to-end (reserved bandwidth) — but it wastes the line during silences. · O chaveamento por circuito reserva um caminho ponta a ponta (largura de banda reservada) — mas desperdiça a linha durante silêncios.
What is the main drawback of circuit switching? · Qual é a principal desvantagem do chaveamento por circuito?
Reserving the path guarantees the rate and the order, and that is exactly what makes it wasteful. The other three describe packet switching. · Reservar o caminho garante a taxa e a ordem, e é exatamente isso que o torna ineficiente. As outras três descrevem o chaveamento por pacotes.
Packet switching
- The message is split into packets, each sent independently. Every packet carries the destination and source addresses and a sequence number 序号.
- Each router 路由器 makes a per-packet decision about the next hop, so packets may take different routes and arrive out of order. The destination uses the sequence numbers to reassemble the message, and missing packets can be requested again.
- Benefits: efficient, because one link is multiplexed 多路复用 across many conversations and carries data only when there is data; robust, because traffic reroutes around a failed link.
- Drawbacks: variable latency 延迟, since packets queue at routers, and packets can be lost, so reliability must be added above, by TCP.
Same message, many paths, reassembled at the end
Comutação de pacotes
- A mensagem é dividida em pacotes, cada um enviado independentemente. Cada pacote carrega os endereços de destino e origem e um número de sequência.
- Cada roteador toma uma decisão por-pacote sobre o próximo salto, então pacotes podem seguir rotas diferentes e chegar fora de ordem. O destino usa os números de sequência para reconstituir a mensagem, e pacotes perdidos podem ser solicitados novamente.
- Benefícios: eficiente, porque um enlace é multiplexado entre muitas conversas e carrega dados apenas quando há dados; robusto, porque o tráfego desvia ao redor de um enlace falho.
- Desvantagens: latência variável, já que pacotes ficam em fila nos roteadores, e pacotes podem ser perdidos, então a confiabilidade deve ser adicionada acima, pelo TCP.
Mesma mensagem, muitos caminhos, reconstituída no final
A packet's journey across the internet · A jornada de um pacote pela internet
Step through packet switching. The message is split up, each packet finds its own way, and the destination puts them back together — which is why the internet is so efficient and hard to break. · Passo a passo do chaveamento por pacotes. A mensagem é dividida, cada pacote encontra seu próprio caminho, e o destino os recoloca — é por isso que a internet é tão eficiente e difícil de quebrar.
A key advantage of packet switching is that it is: · Uma vantagem-chave do chaveamento por pacotes é que ele é:
Sharing links is efficient and rerouting makes it resilient. The trade-off is variable latency and possible loss (TCP fixes that). · Compartilhar links é eficiente e redirecionar torna-o resiliente. O trade-off é latência variável e possível perda (TCP corrige isso).
Because each packet carries a sequence number, the destination can reassemble the message in the right order and re-request any missing packet. · Porque cada pacote carrega um número de sequência, o destino pode recompor a mensagem na ordem correta e re-solicitar qualquer pacote faltante.
Packets may arrive out of order or be lost; the sequence numbers (and TCP) put everything right. · Pacotes podem chegar fora de ordem ou ser perdidos; os números de sequência (e TCP) arrumam tudo.
What a router does
- A router joins two or more networks. For each packet it reads the destination IP address, looks it up in its routing table, and forwards the packet out of the appropriate interface towards the destination.
- It holds no memory of the conversation: two packets of the same message may leave by different interfaces if the table has changed between them.
- That per-packet decision is exactly what makes rerouting around a failure automatic.
O que um roteador faz
- Um roteador conecta duas ou mais redes. Para cada pacote, ele lê o endereço IP de destino, consulta sua tabela de roteamento e encaminha o pacote pela interface apropriada em direção ao destino.
- Ele não guarda memória da conversa: dois pacotes da mesma mensagem podem sair por interfaces diferentes se a tabela mudar entre eles.
- Essa decisão por-pacote é exatamente o que torna o redirecionamento automático ao redor de uma falha.
Put the stages of sending a message by packet switching in order. · Coloque as etapas de envio de uma mensagem por chaveamento por pacotes em ordem.
Split, address, route, arrive, reassemble. That is the five-mark answer to "explain how packet switching passes a message". · Dividir, endereçar, rotear, chegar, recompor. Essa é a resposta de cinco pontos para "explique como o chaveamento por pacotes passa uma mensagem".
Worked example: describe packet switching
- Explain how packet switching is used to pass a message across the internet. [5]
- The message is broken into small packets. Each packet carries the destination address, the source address and a sequence number.
- Each packet travels through the network independently, with routers choosing the next hop for each one, so packets may take different paths and arrive out of order.
- The destination uses the sequence numbers to reassemble the message in the right order, and any missing packet can be requested again.
- Five sentences, five marks. Leaving out the sequence numbers or the reassembly loses two of them.
Exemplo resolvido: descrever comutação de pacotes
- Explique como a comutação de pacotes é usada para passar uma mensagem pela internet. [5]
- A mensagem é quebrada em pequenos pacotes. Cada pacote carrega o endereço de destino, o endereço de origem e um número de sequência.
- Cada pacote viaja pela rede independentemente, com roteadores escolhendo o próximo salto para cada um, então pacotes podem seguir caminhos diferentes e chegar fora de ordem.
- O destino usa os números de sequência para reconstituir a mensagem na ordem correta, e qualquer pacote perdido pode ser solicitado novamente.
- Cinco frases, cinco pontos. Deixar de fora os números de sequência ou a reconstituição perde dois deles.
A router reads the destination address of every ____ and forwards it towards its destination. · Um roteador lê o endereço de destino de cada ____ e o encaminha em direção ao seu destino.
The decision is made per packet, with no memory of the conversation, which is what lets traffic reroute around a failure automatically. · A decisão é tomada por pacote, sem memória da conversa, o que permite que o tráfego redirecione automaticamente ao redor de uma falha.
Side by side
| Aspect | Circuit switching | Packet switching |
|---|---|---|
| path | dedicated, reserved end to end | shared, chosen per packet |
| setup | slow, before any data | none |
| bandwidth use | inefficient, idle during silences | efficient, multiplexed |
| order | always in order | may arrive out of order |
| on a failure | the circuit is cut | reroute around it |
| delay | constant and predictable | variable |
| suits | constant-rate flows, voice | bursty flows, web and email |
Lado a lado
| Aspecto | Comutação de circuitos | Comutação de pacotes |
|---|---|---|
| caminho | dedicado, reservado de ponta a ponta | compartilhado, escolhido por pacote |
| configuração | lenta, antes de qualquer dado | nenhuma |
| uso de largura de banda | ineficiente, ocioso durante silêncios | eficiente, multiplexado |
| ordem | sempre em ordem | pode chegar fora de ordem |
| numa falha | o circuito é cortado | desviar ao redor dele |
| atraso | constante e previsível | variável |
| adequa-se a | fluxos de taxa constante, voz | fluxos intermitentes, web e e-mail |
Match each term to what it means. · Combine cada termo com o que ele significa.
Circuit = one reserved path; packet = independent packets reordered by sequence number — what the internet uses. · Circuito = um caminho reservado; pacote = pacotes independentes reordenados por número de sequência — o que a internet usa.
The modern internet uses: · A internet moderna usa:
The internet uses packet switching for its efficiency and resilience. · A internet usa chaveamento por pacotes por sua eficiência e resiliência.
Worked example: which method for which traffic
- A phone call and a large file download share a network. Which switching method suits each, and why?
- The phone call needs a steady stream at a constant rate with low, predictable delay, and it would suffer badly if pieces arrived late or out of order. Circuit switching suits it: a path is reserved for the whole call and its capacity is guaranteed.
- The file download does not care about the order of arrival or short delays, since the file is reassembled before it is used, and it is bursty. Packet switching suits it: the link is shared with other traffic and used only when data is flowing.
- Name the method, name the property of the traffic, and connect them.
Exemplo resolvido: qual método para qual tráfego
- Uma chamada telefônica e um download de arquivo grande compartilham uma rede. Qual método de comutação se adapta a cada um, e por quê?
- A chamada telefônica precisa de um fluxo contínuo a uma taxa constante com atraso baixo e previsível, e sofreria muito se peças chegassem tarde ou fora de ordem. Comutação de circuitos se adapta a ela: um caminho é reservado para toda a chamada e sua capacidade é garantida.
- O download de arquivo não se importa com a ordem de chegada ou pequenos atrasos, pois o arquivo é reconstituído antes de ser usado e é irregular. Comutação por pacotes se adapta bem: o enlace é compartilhado com outro tráfego e usado apenas quando há fluxo de dados.
- Nomeie o método, nomeie a propriedade do tráfego e conecte-os.
Which properties make circuit switching a good fit for a telephone call? Select all · todos that apply. · Quais propriedades tornam o chaveamento por circuito adequado para uma chamada telefônica? Selecione todos os que se aplicam.
Efficient sharing is packet switching's advantage, and it is the thing circuit switching gives up in exchange for the guarantees. · Compartilhamento eficiente é a vantagem do chaveamento por pacotes, e é isso que o chaveamento por circuito abre mão em troca das garantias.
Marks that slip away
- Packets can arrive out of order, and the sequence numbers are what fix that. Both halves are needed.
- Circuit switching's drawback is the idle reserved line, not "it is old".
- The router's decision is made per packet, which is what makes rerouting automatic.
- Packet switching does not guarantee delivery on its own; TCP adds that above it.
Marcas que escapam
- Os pacotes podem chegar fora de ordem, e são os números de sequência que corrigem isso. Ambas as metades são necessárias.
- A desvantagem da comutação de circuito é a linha reservada ociosa, não "ser antiga".
- A decisão do roteador é tomada por pacote, o que torna o reroteamento automático.
- A comutação por pacotes não garante entrega sozinha; TCP adiciona essa garantia acima dela.
You've got it
- circuit switching reserves a dedicated path before sending: guaranteed bandwidth and order, but idle during silences, slow to set up, and cut by one failure
- packet switching splits the message into independently routed packets carrying addresses and sequence numbers, reassembled at the destination
- a router decides the next hop per packet, so traffic reroutes around failures automatically
- packet switching is efficient and robust with variable latency; circuit switching suits constant voice flows, packet switching suits bursty data
Entendeu?
- Comutação de circuito reserva um caminho dedicado antes do envio: largura de banda garantida e ordem, mas ocioso em silêncios, lento para setup e interrompido por uma falha
- Comutação por pacotes divide a mensagem em pacotes roteados independentemente, carregando endereços e números de sequência, reconstituídos no destino
- Um roteador decide a próxima etapa por pacote, então o tráfego rerota automaticamente ao redor de falhas
- Comutação por pacotes é eficiente e robusta com latência variável; comutação de circuito se adapta a fluxos de voz constantes, comutação por pacotes se adapta a dados irregulares