التبديل الدائري والتبديل بالحزم
| English | العربية |
|---|---|
| circuit switching/ˈsɜːkɪt ˈswɪtʃɪŋ/ | التبديل الدائري |
| packet switching/ˈpækɪt ˈswɪtʃɪŋ/ | التبديل بالحزم |
| dedicated path/ˈdedɪkeɪtɪd pæθ/ | مسار مخصص |
| bandwidth/ˈbændwɪdθ/ | نطاق التردد |
| sequence number/ˈsiːkwəns ˈnʌmbə/ | رقم التسلسل |
| router/ˈruːtə/ | موجه |
| multiplexed/ˌmʌltɪˈplekst/ | متعدد الإرسال |
| variable latency/ˈveərɪəbl ˈleɪtənsi/ | زمن تأخير متغير |
الشبكة المبنية لتقاوم تدميرها الخاص
- في عام 1964، طُلب من Paul Barان كيف يمكن لشبكة اتصالات أن تستمر في العمل بعد ضرب نووي. فشلت كل الشبكات الموجودة في الاختبار، لأن مكالمة الهاتف تحتفظ بمسار واحد وقطع هذا المسار ينهي المكالمة.
- كانت إجابته هي التوقف عن حجز المسارات. تقطيع كل رسالة إلى كتل صغيرة، وعنوان كل كتلة، والسماح لكل منها بإيجاد طريقها بنفسها؛ إذا اختفى رابط، تنتقل الكتلة التالية ببساطة حوله.
- تم رفض الفكرة على أنها غير قابلة للتطبيق لسنوات عديدة. وهي الآن الطريقة التي تتحرك بها البيانات بشكل أساسي، ولهذا السبب لا يوجد للإنترنت مركز يمكن قطعه.
- هذه الدرس هي تبديل الدوائر وتبديل الحزم: كيفية عمل كل منهما، وما يكلفه، وأيهما يناسب أي حركة مرور.
تبديل الدوائر
- يتم إعداد مسار مخصص بين الطرفين قبل إرسال أي بيانات، ويحتفظ به طوال المحادثة، ويتم تحريره في النهاية.
- الفوائد: عرض النطاق محجوز، لذا تكون السرعة مضمونة وثابتة، وتصل البيانات مرتبة بتأخير قابل للتنبؤ.
- العيوب: إنه غير فعال، لأنه أثناء الصمت يبقى الخط المحجوز فارغاً ولا يمكن لآخرين استخدامه، كما أنه بطيء في الإعداد، لأن المسار يجب أن يُنشأ أولاً. قطع رابط واحد يقطع الدائرة وينهي المحادثة.
- المثال الكلاسيكي هو شبكة الهاتف التقليدية.
محجوز للمكالمة بأكملها، مستخدم أو غير مستخدم
في التبديل الدائري:
يحجز التبديل الدائري مساراً واحداً من البداية إلى النهاية (عرض نطاق مخصص) — ولكنه يهدر الخط أثناء فترات الصمت.
ما هو العيب الرئيسي للتبديل الدائري؟
حجز المسار يضمن معدل الوصول والترتيب، وهذا بالضبط ما يجعله هادراً. الوصفان الآخران يتعلقان بالتبديل بالحزم.
التبديل بالحزم
- يتم تقسيم الرسالة إلى حزم، كل منها يُرسل بشكل مستقل. يحمل كل حزمة عناوين الوجهة والمصدر ورقم تسلسلي.
- كل موجه يتخذ قراراً لكل حزمة بشأن القفزة التالية، لذا قد تأخذ الحزم مسارات مختلفة وتصل بترتيب مختلف. تستخدم الوجهة الأرقام التسلسلية لـإعادة تجميع الرسالة، ويمكن طلب الحزم المفقودة مرة أخرى.
- المزايا: كفء، لأن الرابط يتم مضاعفته عبر محادثات عديدة ويحمل البيانات فقط عند وجود بيانات؛ قوي، لأن حركة المرور تعيد التوجيه حول الرابط المعطل.
- العيوب: تأخير متغير، حيث تتراكم الحزم عند الموجهات، وقد تُفقد الحزم، لذا يجب إضافة الموثوقية فوق ذلك بواسطة TCP.
نفس الرسالة، مسارات متعددة، تُعاد تجميعها في النهاية
رحلة الحزمة عبر الإنترنت
مرر عبر التبديل بالحزم. يتم تقسيم الرسالة، وتجد كل حزمة طريقها الخاص، ويقوم الوجهة بإعادة تجميعها — ولهذا السبب يكون الإنترنت فعالاً وصعب الكسر.
من المزايا الرئيسية للتبديل بالحزم أنه:
مشاركة الروابط فعالة وإعادة التوجيه تجعله مرناً. والمقابل هو تأخير زمني متغير وفقدان محتمل (TCP يحل ذلك).
لأن كل حزمة تحمل رقماً تسلسلياً، يمكن للوجهة إعادة تجميع الرسالة بالترتيب الصحيح وإعادة طلب أي حزمة مفقودة.
قد تصل الحزم غير مرتبة أو تُفقد؛ تقوم الأرقام التسلسلية (وTCP) بإصلاح ذلك.
ما يفعله الموجه
- يربط الموجه شبكتين أو أكثر. لكل حزمة، يقرأ عنوان IP للوجهة، يبحث عنه في جدول التوجيه الخاص به، ثم يعبر الحزمة عبر الواجهة المناسبة نحو الوجهة.
- لا يحتفظ بأي ذاكرة للمحادثة: قد تغادر حزمتان من نفس الرسالة عبر واجهات مختلفة إذا تغير الجدول بينهما.
- هذا القرار المستند لكل حزمة هو بالضبط ما يجعل إعادة التوجيه حول الأعطال تلقائية.
رتب مراحل إرسال رسالة عن طريق التبديل بالحزم.
تقسيم، عنوان، توجيه، وصول، إعادة تجميع. هذه هي إجابة خمسين درجة لـ "اشرح كيف ينقل التبديل بالحزم رسالة".
مثال محلول: صف التبديل بالحزم
- اشرح كيف يُستخدم التبديل بالحزم لنقل رسالة عبر الإنترنت. [5]
- تُقسم الرسالة إلى حزم صغيرة. تحمل كل حزمة عنوان الوجهة وعنوان المصدر ورقمًا تسلسليًا.
- تسافر كل حزمة عبر الشبكة بشكل مستقل، مع اختيار الموجهين القفزة التالية لكل واحدة، لذا قد تتبع الحزم مسارات مختلفة وتصل بترتيب مختلف.
- تستخدم الوجهة الأرقام التسلسلية لإعادة تجميع الرسالة بالترتيب الصحيح، ويمكن طلب أي حزمة مفقودة مرة أخرى.
- خمس جمل، خمس علامات. إهمال الأرقام التسلسلية أو إعادة التجميع يفقد علامتين.
يقرأ موجه الشبكة عنوان الوجهة لكل ____ ويوجهه نحو وجهته.
اتخاذ القرار يتم لكل حزمة، دون ذاكرة للمحادثة، وهو ما يسمح بإعادة توجيه حركة المرور حول العطل تلقائياً.
جنبًا إلى جنب
| الجوانب | التبديل الدائري | التبديل بالحزم |
|---|---|---|
| المسار | مخصص، محجوز من طرف إلى آخر | مشترك، مُختار لكل حزمة |
| الإعداد | بطيء، قبل إرسال أي بيانات | لا يوجد |
| استخدام عرض النطاق الترددي | غير كفء، فارغ أثناء الصمت | كفء، مضاعف |
| الترتيب | دائمًا بالترتيب | قد تصل بترتيب مختلف |
| عند حدوث عطل | ينقطع الدائرة | إعادة التوجيه حولها |
| التأخير | ثابت وقابل للتنبؤ | متغير |
| يناسب | تدفقات ذات معدل ثابت، صوت | تدفقات متقطعة، ويب وبريد إلكتروني |
صل كل مصطلح بما يعنيه.
التبديل الدائري = مسار واحد محجوز؛ التبديل بالحزم = حزم مستقلة تعيد ترتيبها الأرقام التسلسلية — ما يستخدمه الإنترنت.
يستخدم الإنترنت الحديث:
يستخدم الإنترنت التبديل بالحزم لفعاليته ومقاومته للأعطال.
مثال محلول: أي طريقة لأي حركة مرور
- مكالمة هاتفية وتنزيل ملف كبير يشاركان شبكة. أي طريقة تبديل تناسب كل منهما، ولماذا؟
- تحتاج المكالمة الهاتفية إلى تدفق مستمر بمعدل ثابت وتأخير منخفض وقابل للتنبؤ، وستعاني بشدة إذا وصلت الأجزاء متأخرة أو بترتيب مختلف. التبديل الدائري يناسبها: يتم حجز مسار للمكالمة بأكملها وضمان سعتها.
- تنزيل الملف لا يهتم بترتيب الوصول أو التأخير القصير، حيث يتم إعادة تجميع الملف قبل استخدامه، وهو متقطع. التبديل بالحزم يناسبه: الرابط مشترك مع حركة مرور أخرى ويُستخدم فقط عند تدفق البيانات.
- حدد الطريقة، وحدد خاصية حركة المرور، واربط بينهما.
أي الخصائص تجعل التبديل الدائري مناسباً لمكالمة هاتفية؟ اختر كل الخيارات الصحيحة.
المشاركة الفعالة هي ميزة التبديل بالحزم، وهو ما يتخلى عنه التبديل الدائري مقابل ضماناته.
علامات ضائعة
- يمكن أن تصل الحزم بترتيب مختلف، والـأرقام التسلسلية هي ما يصلح ذلك. كلا الجانبين مطلوب.
- عيب التبديل الدائري هو الخط المحجوز الفارغ، وليس "أنه قديم".
- يتم اتخاذ قرار الموجه لكل حزمة، وهو ما يجعل إعادة التوجيه تلقائية.
- التبديل بالحزم لا يضمن التوصيل بمفرده؛ TCP يضيف ذلك فوقه.
لقد فهمت الأمر
- التبديل الدائري يحجز مسارًا مخصصًا قبل الإرسال: عرض نطاق ترددي مضمون وترتيب، لكنه فارغ أثناء الصمت، بطيء في الإعداد، وينقطع بسبب عطل واحد
- التبديل بالحزم يقسم الرسالة إلى حزم موجهة بشكل مستقل تحمل عناوين وأرقامًا تسلسلية، تُعاد تجميعها في الوجهة
- موجه يحدد القفزة التالية لكل حزمة، لذا تعيد حركة المرور التوجيه حول الأعطال تلقائيًا
- التبديل بالحزم كفء وقوي بتأخير متغير؛ التبديل الدائري يناسب تدفقات الصوت الثابتة، والتبديل بالحزم يناسب البيانات المتقطعة