- Chuyển mạch là gì?
- Chuyển mạch
- Ba giai đoạn trong giao tiếp chuyển mạch kênh
- Ưu điểm của chuyển mạch
- Nhược điểm của chuyển mạch
- Chuyển mạch gói
- Chuyển mạch dựa trên VC
- Chuyển đổi gói dựa trên Datagram
- Ưu điểm của chuyển mạch gói
- Nhược điểm của chuyển mạch gói
- Sự khác biệt giữa chuyển mạch và chuyển mạch gói
Chuyển mạch là gì?
Trong thế giới hiện đại, chúng ta được kết nối với tất cả mọi người, bằng kết nối internet hoặc điện thoại. Trong mạng lưới khổng lồ này, khi một cuộc điện thoại được thực hiện hoặc khi chúng ta truy cập vào một trang web nào đó, dữ liệu sẽ được chuyển từ mạng này sang mạng kia. Thậm chí để truy cập một trang web đơn giản, nhiều máy tính (máy chủ) được truy cập để cung cấp cho bạn dữ liệu mong muốn mà bạn đang tìm kiếm. Cho dù bạn đang ở trong một mạng kín hay trong một phân đoạn mạng lớn, Chuyển mạch là cơ chế quan trọng nhất trao đổi thông tin giữa các mạng khác nhau hoặc (các) máy tính khác nhau. Chuyển mạch là cách chuyển dữ liệu hoặc bất kỳ thông tin kỹ thuật số nào đến mạng của bạn cho đến điểm cuối.
Giả sử bạn đang tìm kiếm bất kỳ loại thông tin nào liên quan đến mạch điện trên internet hoặc tìm kiếm một dự án sở thích về điện tử, hoặc nếu bạn mở trang web circuitdigest.com để tìm một bài báo cụ thể về điện tử, có rất nhiều dữ liệu di chuyển xảy ra đằng sau mạng máy tính của bạn. Các chuyển động này được chỉ đạo bởi các thiết bị chuyển mạch mạng đang sử dụng các kỹ thuật chuyển mạch khác nhau trong các điểm nối mạng khác nhau.
Các loại dữ liệu khác nhau sử dụng các loại kỹ thuật chuyển mạch khác nhau có những ưu và nhược điểm riêng. Có ba loại kỹ thuật chuyển mạch có sẵn: Chuyển mạch kênh, Chuyển mạch gói và Chuyển mạch thông báo. Chuyển mạch gói và chuyển mạch là phổ biến nhất trong ba loại này.
Chuyển mạch
Chuyển mạch kênh là một phương pháp chuyển mạch trong đó một đường dẫn đầu cuối được tạo ra giữa hai trạm trong mạng trước khi bắt đầu truyền dữ liệu.
Chuyển mạch kênh có ba giai đoạn: Thiết lập mạch, Truyền dữ liệu và ngắt mạch.
Phương thức chuyển mạch kênh có tốc độ dữ liệu cố định và cả thuê bao cần hoạt động ở tốc độ cố định này. Chuyển mạch kênh là phương pháp giao tiếp dữ liệu đơn giản nhất trong đó kết nối vật lý chuyên dụng được thiết lập giữa hai người gửi và người nhận riêng lẻ. Để tạo ra các kết nối chuyên dụng này, một bộ công tắc được kết nối bằng các liên kết vật lý.
Trong hình ảnh dưới đây, ba máy tính ở phía bên trái được kết nối với ba máy tính để bàn ở phía bên phải bằng các liên kết vật lý, tùy thuộc vào bốn bộ chuyển mạch. Nếu không sử dụng chuyển mạch kênh, chúng cần được kết nối với các kết nối điểm - điểm, nơi cần nhiều đường dây chuyên dụng, điều này không chỉ làm tăng chi phí kết nối mà còn làm tăng độ phức tạp của hệ thống.
Quyết định định tuyến, trong trường hợp chuyển mạch kênh, được thực hiện khi đường dẫn định tuyến đang được thiết lập trong mạng. Sau khi đường dẫn định tuyến dành riêng được thiết lập, dữ liệu liên tục được gửi đến đích người nhận. Kết nối được duy trì cho đến khi kết thúc cuộc trò chuyện.
Ba giai đoạn trong giao tiếp chuyển mạch kênh
Giao tiếp từ đầu đến cuối trong Chuyển mạch được thực hiện bằng cách sử dụng hình thức này-
Trong giai đoạn Thiết lập, trong mạng chuyển mạch kênh, một đường dẫn kết nối hoặc định tuyến chuyên dụng được thiết lập giữa người gửi và người nhận. Tại thời điểm này, địa chỉ End to End, giống như địa chỉ nguồn, địa chỉ đích phải tạo kết nối giữa hai thiết bị vật lý. Việc chuyển mạch xảy ra trong các lớp vật lý.
Truyền dữ liệu chỉ xảy ra sau khi giai đoạn thiết lập hoàn thành và chỉ khi một đường dẫn vật lý, dành riêng được thiết lập. Không có phương pháp địa chỉ nào tham gia vào giai đoạn này. Các bộ chuyển mạch sử dụng khe thời gian (TDM) hoặc băng tần bị chiếm dụng (FDM) để định tuyến dữ liệu từ người gửi đến người nhận. Một điều cần lưu ý rằng việc gửi dữ liệu là liên tục và có thể có những khoảng thời gian im lặng trong quá trình truyền dữ liệu. Tất cả các kết nối nội bộ được thực hiện dưới dạng song công.
Ở giai đoạn ngắt kết nối Mạch cuối cùng, khi bất kỳ một thuê bao nào trong mạng, người gửi hoặc người nhận cần ngắt kết nối đường dẫn, một tín hiệu ngắt kết nối sẽ được gửi đến tất cả các thiết bị chuyển mạch liên quan để giải phóng tài nguyên và ngắt kết nối. Pha này còn được gọi là pha Teardown trong phương pháp chuyển mạch kênh.
Công tắc mạch tạo kết nối tạm thời giữa liên kết đầu vào với liên kết đầu ra. Có nhiều loại công tắc có sẵn với nhiều đường đầu vào và đầu ra.
Nói chung, chuyển mạch được sử dụng trong các đường dây điện thoại.
Ưu điểm của chuyển mạch
Phương pháp chuyển mạch cung cấp lợi thế lớn trong các trường hợp cụ thể. Ưu điểm như sau:
- Tốc độ dữ liệu được cố định và chuyên dụng vì kết nối được thiết lập bằng kết nối vật lý hoặc mạch chuyên dụng.
- Vì có liên quan đến các đường dẫn định tuyến truyền dẫn chuyên dụng, đây là một lựa chọn tốt để truyền liên tục trong thời gian dài.
- Độ trễ truyền dữ liệu là không đáng kể. Không có thời gian chờ đợi liên quan đến công tắc. Vì vậy, dữ liệu được truyền mà không có bất kỳ độ trễ nào trước đó trong quá trình truyền. Đây chắc chắn là một ưu điểm tích cực của phương pháp chuyển mạch.
Nhược điểm của chuyển mạch
Ngoài những Ưu điểm, Chuyển mạch kênh cũng có một số nhược điểm.
- Cho dù kênh liên lạc rảnh hay bận, kênh dành riêng không thể được sử dụng để truyền dữ liệu khác.
- Nó yêu cầu nhiều băng thông hơn và việc truyền liên tục gây lãng phí băng thông khi có một khoảng thời gian im lặng.
- Nó rất kém hiệu quả khi sử dụng tài nguyên hệ thống. Chúng tôi không thể sử dụng tài nguyên cho kết nối khác vì nó được phân bổ cho toàn bộ cuộc trò chuyện.
- Phải mất rất nhiều thời gian trong quá trình thiết lập các liên kết vật lý giữa người gửi và người nhận.
Chuyển mạch gói
Chuyển mạch gói là một phương pháp truyền dữ liệu trong đó dữ liệu được chia thành các phần nhỏ có độ dài thay đổi và sau đó được truyền đến đường truyền mạng. Các phần dữ liệu bị hỏng được gọi là các gói. Sau khi nhận được các gói dữ liệu hoặc dữ liệu bị hỏng đó, tất cả sẽ được tập hợp lại tại đích và do đó tạo thành một tệp hoàn chỉnh. Do phương pháp này, dữ liệu được truyền nhanh chóng và hiệu quả. Trong phương pháp này, không cần thiết lập trước hoặc đặt trước tài nguyên như phương pháp chuyển mạch kênh.
Phương pháp này sử dụng kỹ thuật Store và Forward. Vì vậy, mỗi bước nhảy sẽ lưu trữ gói tin trước và sau đó chuyển tiếp các gói tin đến máy chủ lưu trữ đích tiếp theo. Mỗi gói chứa thông tin điều khiển, địa chỉ nguồn và địa chỉ đích. Do đó, các gói tin có thể sử dụng bất kỳ tuyến đường hoặc đường dẫn nào trong mạng hiện có.
Chuyển mạch dựa trên VC
Chuyển mạch gói dựa trên VC là một chế độ chuyển mạch gói trong đó một đường dẫn logic hoặc kết nối mạch ảo được thực hiện giữa người gửi và người nhận. VC là viết tắt của Virtual Circuit. Trong chế độ hoạt động chuyển mạch gói này, một tuyến đường được xác định trước được tạo ra và tất cả các gói sẽ đi theo các đường được xác định trước. Tất cả các bộ định tuyến hoặc bộ chuyển mạch liên quan đến kết nối logic đều được cung cấp một ID mạch ảo duy nhất để xác định duy nhất các kết nối ảo. Nó cũng có cùng một giao thức ba pha được sử dụng trong chuyển mạch kênh, Giai đoạn thiết lập, Giai đoạn truyền dữ liệu và Giai đoạn xé nhỏ.
Trong hình trên, 4 PC được kết nối với mạng chuyển mạch 4 và luồng dữ liệu sẽ là chuyển mạch gói ở chế độ Mạch ảo. Như chúng ta thấy các thiết bị chuyển mạch được kết nối với nhau và chia sẻ đường truyền thông tin với nhau. Bây giờ trong mạch ảo, một tuyến đường xác định trước cần được thiết lập. Nếu chúng ta muốn truyền dữ liệu từ PC1 sang PC 4, đường dẫn sẽ được chuyển hướng từ SW1 đến SW2 đến SW3 và cuối cùng là PC4. Tuyến đường này được xác định trước và Tất cả SW1, SW2, SW3 được cung cấp một ID duy nhất để xác định các đường dẫn dữ liệu, do đó, dữ liệu bị ràng buộc bởi các đường dẫn và không thể chọn một tuyến đường khác.
Chuyển đổi gói dựa trên Datagram
Chuyển mạch Datagram hoàn toàn khác với công nghệ chuyển mạch gói dựa trên VC. Trong chuyển mạch Datagram, đường dẫn phụ thuộc vào dữ liệu. Các gói có tất cả các thông tin cần thiết như địa chỉ Nguồn, địa chỉ đích và nhận dạng cổng, v.v. Vì vậy, trong chế độ chuyển mạch gói dựa trên datagram không kết nối, mỗi gói được xử lý độc lập. Họ có thể chọn các tuyến đường khác nhau và các quyết định định tuyến được thực hiện động khi dữ liệu đang truyền bên trong mạng. Vì vậy, tại điểm đến, các gói có thể được nhận không theo thứ tự hoặc theo bất kỳ trình tự nào, không có tuyến đường xác định trước và việc phân phối gói được đảm bảo là không thể. Để đảm bảo nhận gói tin được đảm bảo, cần phải cấu hình thêm các giao thức hệ thống cuối.
Trong chế độ chuyển mạch gói này, không có giai đoạn thiết lập, truyền và chia nhỏ nào được tham gia.
Một lần nữa trong hình trên, 4 máy tính được kết nối và chúng tôi chuyển dữ liệu từ PC1 sang PC4. Dữ liệu chứa hai gói có nhãn là 1 và 2. Như chúng ta thấy, ở chế độ Datagram, gói 1 đã chọn đi theo đường dẫn SW1- SW4-SW3 trong khi Gói 2 chọn đường dẫn SW1- SW5- SW3 và cuối cùng đến PC4. Các gói tin có thể chọn các đường dẫn khác nhau tùy thuộc vào thời gian trễ và tắc nghẽn trên các đường dẫn khác trong mạng chuyển mạch gói Datagram.
Ưu điểm của chuyển mạch gói
Chuyển mạch gói mang lại lợi thế hơn so với chuyển mạch kênh. Mạng chuyển mạch gói ra đời nhằm khắc phục những mặt hạn chế của phương pháp Chuyển mạch kênh.
- Hiệu quả về băng thông.
- Độ trễ truyền là tối thiểu
- Các gói bị thiếu có thể được phát hiện bởi đích.
- Thực hiện hiệu quả về chi phí.
- Đáng tin cậy khi đường dẫn bận hoặc sự cố liên kết được phát hiện trong mạng. Các gói có thể được truyền bằng các liên kết khác hoặc có thể sử dụng một đường dẫn khác.
Nhược điểm của chuyển mạch gói
Chuyển mạch gói cũng gặp một số hạn chế.
- Chuyển mạch gói không tuân theo bất kỳ thứ tự cụ thể nào để truyền từng gói một.
- Thiếu gói xảy ra trong quá trình truyền dữ liệu lớn.
- Mỗi gói tin cần được mã hóa với số thứ tự, địa chỉ Người nhận và Người gửi và các thông tin khác.
- Định tuyến phức tạp trong các nút vì các gói có thể đi theo nhiều đường.
- Khi việc định tuyến lại xảy ra vì một lý do nào đó, sự chậm trễ trong việc nhận các gói tin sẽ tăng lên.
Sự khác biệt giữa chuyển mạch và chuyển mạch gói
Chúng ta đã có một ý tưởng về sự khác biệt giữa chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói. Hãy xem sự khác biệt trong một định dạng bảng để hiểu rõ hơn-
Sự khác biệt |
Chuyển mạch |
Chuyển mạch gói |
Các bước tham gia |
Trong chuyển mạch kênh, cần thiết lập 3 pha cho cuộc trò chuyện tổng thể. Thiết lập kết nối, Truyền dữ liệu, Gỡ bỏ kết nối |
Trong trường hợp Chuyển mạch gói, chúng tôi có thể thực hiện truyền dữ liệu trực tiếp. |
Địa chỉ đích |
Toàn bộ địa chỉ đường dẫn được cung cấp bởi nguồn. |
Mỗi gói dữ liệu chỉ biết địa chỉ đích cuối cùng, đường dẫn định tuyến phụ thuộc vào quyết định của bộ định tuyến. |
Xử lí dữ liệu |
Xử lý dữ liệu diễn ra tại hệ thống Nguồn. |
Xử lý dữ liệu diễn ra tại các nút và hệ thống nguồn. |
Độ trễ đồng nhất giữa các đơn vị dữ liệu |
Đồng phục Trì hoãn xảy ra. |
Độ trễ giữa các đơn vị dữ liệu không đồng nhất. |
độ tin cậy |
Chuyển mạch đáng tin cậy hơn so với Chuyển mạch gói |
Chuyển mạch gói kém tin cậy hơn so với Chuyển mạch theo mạch. |
Tài nguyên Wasteage |
Mức lãng phí tài nguyên cao trong Chuyển mạch. |
Ít lãng phí tài nguyên hơn trong Chuyển mạch Gói. |
Kỹ thuật Lưu trữ và Chuyển tiếp |
Nó không sử dụng kỹ thuật lưu trữ và chuyển tiếp |
Nó sử dụng kỹ thuật lưu trữ và chuyển tiếp |
Tắc nghẽn |
Chỉ xảy ra tắc nghẽn khi kết nối Thời gian thiết lập. |
Sự cạnh tranh có thể xảy ra trong giai đoạn truyền dữ liệu. |
Dữ liệu truyền |
Nguồn thực hiện việc truyền dữ liệu. |
Việc truyền dữ liệu được thực hiện bởi nguồn, các bộ định tuyến. |