Chuyển mạch đường dẫn và chuyển mạch gói tin
Đã giới thiệu| English | Ý nghĩa |
|---|---|
| circuit switching/ˈsɜːkɪt ˈswɪtʃɪŋ/ | circuit switching chuyển mạch đường dẫn |
| packet switching/ˈpækɪt ˈswɪtʃɪŋ/ | chuyển đổi gói tin |
| dedicated path/ˈdedɪkeɪtɪd pæθ/ | dedicated path đường dẫn riêng |
| bandwidth/ˈbændwɪdθ/ | băng thông |
| sequence number/ˈsiːkwəns ˈnʌmbə/ | số thứ tự |
| router/ˈruːtə/ | bộ định tuyến |
| multiplexed/ˌmʌltɪˈplekst/ | đa hóa |
| variable latency/ˈveərɪəbl ˈleɪtənsi/ | độ trễ biến đổi |
Mạng được xây dựng để tồn tại sau sự hủy diệt của chính nó
- Năm 1964, Paul Baran được hỏi làm thế nào một mạng truyền thông có thể tiếp tục hoạt động sau một cuộc tấn công hạt nhân. Mọi mạng hiện có đều thất bại trong thử nghiệm này, vì một cuộc gọi điện thoại chiếm một đường dẫn và cắt đứt đường dẫn đó sẽ kết thúc cuộc gọi.
- Câu trả lời của ông là dừng việc chiếm dụng đường dẫn. Chia nhỏ mỗi tin thành các khối nhỏ, địa chỉ từng khối, và để mỗi khối tự tìm đường đi; nếu một liên kết biến mất, khối tiếp theo đơn giản là đi vòng qua nó.
- Ý tưởng này bị bác bỏ là không khả thi trong nhiều năm. Bây giờ nó là cách hầu hết dữ liệu di chuyển, và đó là lý do internet không có trung tâm để bị cắt.
- Bài học này là chuyển mạch mạch (circuit switching) và chuyển mạch gói (packet switching): cách mỗi loại hoạt động, chi phí của chúng, và loại traffic nào phù hợp với loại nào.
Chuyển mạch mạch
- Một đường dẫn riêng được thiết lập giữa hai đầu trước khi dữ liệu được gửi, được giữ trong suốt cuộc trò chuyện, và được giải phóng ở cuối.
- Lợi ích: băng thông được dành trước, nên tốc độ được đảm bảo và ổn định, và dữ liệu đến theo thứ tự với độ trễ dự đoán được.
- Nhược điểm: nó không hiệu quả, vì trong thời gian im lặng, đường dẫn được dành trước sẽ nhàn rỗi và không ai khác có thể sử dụng, và nó chậm khi thiết lập, vì đường dẫn phải được thiết lập trước. Một liên kết bị hỏng sẽ cắt mạch và kết thúc cuộc trò chuyện.
- Ví dụ điển hình là mạng điện thoại truyền thống.
Dành riêng cho toàn bộ cuộc gọi, dù sử dụng hay không
Trong chuyển mạch đường dẫn:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Chuyển mạch đường dẫn dành riêng một lộ trình từ đầu đến cuối (băng thông được bảo lưu) — nhưng nó lãng phí đường truyền trong khoảng lặng.
Nhược điểm chính của chuyển mạch đường dẫn là gì?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Việc bảo lưu lộ trình đảm bảo tốc độ và thứ tự, và đó chính là điều khiến nó trở nên lãng phí. Ba đặc điểm còn lại mô tả chuyển mạch gói tin.
Chuyển mạch gói
- Thông điệp được chia thành các gói, mỗi gói được gửi độc lập. Mỗi gói chứa địa chỉ nguồn và đích cùng một số thứ tự.
- Mỗi bộ định tuyến đưa ra quyết định cho từng gói về điểm tiếp theo, do đó các gói có thể đi theo tuyến đường khác nhau và đến không theo thứ tự. Điểm đích sử dụng số thứ tự để lắp ráp lại thông điệp, và các gói bị thiếu có thể được yêu cầu gửi lại.
- Ưu điểm: hiệu quả, vì một liên kết được chia sẻ đa dạng qua nhiều cuộc hội thoại và chỉ truyền dữ liệu khi có dữ liệu; bền vững, vì lưu lượng được chuyển hướng xung quanh một liên kết bị hỏng.
- Nhược điểm: độ trễ biến đổi, vì các gói xếp hàng tại bộ định tuyến, và gói có thể bị mất, nên độ tin cậy phải được bổ sung ở lớp trên bằng TCP.
Cùng một thông điệp, nhiều đường đi, được lắp ráp lại ở cuối
Hành trình của một gói tin trên internet
Quá trình chuyển mạch gói tin: Thông điệp được chia nhỏ, mỗi gói tin tự tìm đường đi riêng, và điểm đến sắp xếp chúng lại — đó là lý do internet cực kỳ hiệu quả và khó bị phá vỡ.
Một lợi thế lớn của chuyển mạch gói tin là nó:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Chia sẻ liên kết mang lại hiệu quả và việc chuyển hướng giúp hệ thống chống chịu tốt. Sự đánh đổi là độ trễ biến thiên và khả năng mất mát (TCP sẽ khắc phục điều đó).
Vì mỗi gói tin đều mang số thứ tự, điểm đến có thể sắp xếp lại thông điệp theo đúng thứ tự và yêu cầu gửi lại bất kỳ gói tin nào thiếu hụt.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Các gói tin có thể đến không theo thứ tự hoặc bị mất; các số thứ tự (và TCP) sẽ sắp xếp mọi thứ trở lại bình thường.
Bộ định tuyến làm gì
- Một bộ định tuyến kết nối hai hoặc nhiều mạng. Với mỗi gói, nó đọc địa chỉ IP đích, tra cứu trong bảng định tuyến của mình, và chuyển tiếp gói ra giao diện phù hợp hướng về đích.
- Nó không giữ bộ nhớ về cuộc trò chuyện: hai gói của cùng một thông điệp có thể rời đi qua các giao diện khác nhau nếu bảng đã thay đổi giữa chúng.
- Quyết định cho từng gói chính xác là điều khiến việc chuyển hướng xung quanh sự cố xảy ra tự động.
Sắp xếp các giai đoạn gửi một thông điệp bằng chuyển mạch gói tin theo thứ tự.
Difficulty 3/5 · 200 coins + a small bonus on first completion today
Chia, gán địa chỉ, định tuyến, đến nơi, sắp xếp lại. Đó là câu trả lời năm điểm cho "giải thích cách chuyển mạch gói tin truyền tải một thông điệp".
Ví dụ minh họa: mô tả chuyển mạch gói
- Giải thích cách chuyển mạch gói được sử dụng để truyền một thông điệp qua internet. [5]
- Thông điệp được chia thành các gói nhỏ. Mỗi gói chứa địa chỉ đích, địa chỉ nguồn và một số thứ tự.
- Mỗi gói di chuyển qua mạng độc lập, với các bộ định tuyến chọn điểm tiếp theo cho từng gói, nên các gói có thể đi theo các tuyến đường khác nhau và đến không theo thứ tự.
- Điểm đích sử dụng các số thứ tự để lắp ráp lại thông điệp theo đúng thứ tự, và bất kỳ gói nào bị thiếu đều có thể được yêu cầu gửi lại.
- Năm câu, năm điểm. Bỏ sót số thứ tự hoặc quá trình lắp ráp sẽ mất hai điểm.
Bộ định tuyến đọc địa chỉ đích của mỗi ____ và chuyển tiếp nó về phía đích đến.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Quyết định được đưa ra dựa trên từng gói tin, không có bộ nhớ về cuộc trò chuyện, điều này cho phép lưu lượng chuyển hướng tự động xung quanh sự cố.
So sánh song song
| Khía cạnh | Chuyển mạch đường dẫn | Chuyển mạch gói |
|---|---|---|
| Tuyến đường | Dedicated, được dành riêng từ đầu đến cuối | Dùng chung, được chọn cho từng gói |
| Thiết lập | Chậm, trước khi có dữ liệu | Không có |
| Sử dụng băng thông | Kém hiệu quả, rỗng trong lúc im lặng | Hiệu quả, được chia sẻ đa dạng |
| Thứ tự | Luôn theo thứ tự | Có thể đến không theo thứ tự |
| Khi xảy ra sự cố | Đường dẫn bị ngắt | Chuyển hướng xung quanh nó |
| Độ trễ | Constant và dự đoán được | Biến đổi |
| Phù hợp với | Lưu lượng tốc độ ổn định, giọng nói | Lưu lượng đột biến, web và email |
Khớp mỗi thuật ngữ với ý nghĩa của nó.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Đường dẫn = một lộ trình được bảo lưu; Gói tin = các gói tin độc lập được sắp xếp lại bởi số thứ tự — đó là thứ internet sử dụng.
Internet hiện đại sử dụng:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
Internet sử dụng chuyển mạch gói tin vì tính hiệu quả và khả năng chịu lỗi cao.
Ví dụ minh họa: phương pháp nào cho loại lưu lượng nào
- Một cuộc gọi điện thoại và tải xuống tập tin lớn dùng chung một mạng. Phương pháp chuyển mạch nào phù hợp cho từng loại, và tại sao?
- Cuộc gọi điện thoại cần một luồng liên tục với tốc độ ổn định và độ trễ thấp, dự đoán được, và sẽ gặp rủi ro nghiêm trọng nếu các mảnh đến muộn hoặc không theo thứ tự. Chuyển mạch đường dẫn phù hợp: một đường dẫn được dành riêng cho toàn bộ cuộc gọi và dung lượng được đảm bảo.
- Tải xuống tập tin không quan tâm đến thứ tự đến hay độ trễ ngắn, vì tập tin được lắp ráp trước khi sử dụng, và nó mang tính đột biến. Chuyển mạch gói phù hợp: liên kết được chia sẻ với lưu lượng khác và chỉ sử dụng khi dữ liệu đang truyền.
- Đặt tên phương pháp, đặt tên đặc tính của lưu lượng, và kết nối chúng.
Tính chất nào làm cho chuyển mạch đường dẫn phù hợp cho cuộc gọi điện thoại? Chọn tất cả các đáp án đúng.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
Chia sẻ hiệu quả là lợi thế của chuyển mạch gói tin, và đó chính là điều mà chuyển mạch đường dẫn phải hy sinh để đổi lấy các cam kết.
Điểm số dễ mất
- Các gói có thể đến không theo thứ tự, và các số thứ tự là thứ sửa chữa điều đó. Cả hai vế đều cần thiết.
- Nhược điểm của chuyển mạch đường dẫn là đường dẫn được dành riêng nhưng rỗng, không phải "nó đã cũ".
- Quyết định của bộ định tuyến được thực hiện cho từng gói, đó là điều khiến việc chuyển hướng tự động xảy ra.
- Chuyển mạch gói không đảm bảo giao dịch độc lập; TCP bổ sung điều đó ở lớp trên.
Bạn đã nắm vững
- chuyển mạch đường dẫn dành riêng một đường dẫn riêng trước khi gửi: băng thông được đảm bảo và thứ tự, nhưng rỗng trong lúc im lặng, chậm thiết lập, và bị ngắt bởi một sự cố
- chuyển mạch gói chia thông điệp thành các gói được định tuyến độc lập mang địa chỉ và số thứ tự, được lắp ráp tại điểm đích
- một bộ định tuyến quyết định điểm tiếp theo cho từng gói, nên lưu lượng chuyển hướng xung quanh sự cố tự động
- chuyển mạch gói hiệu quả và bền vững với độ trễ biến đổi; chuyển mạch đường dẫn phù hợp với luồng giọng nói ổn định, chuyển mạch gói phù hợp với dữ liệu đột biến