ภาพรวมของการสลับวงจรและการสลับแพ็คเก็ต

Switching คืออะไร?

ในโลกสมัยใหม่เราเชื่อมต่อกับทุกคนไม่ว่าจะทางอินเทอร์เน็ตหรือทางโทรศัพท์ ในเครือข่ายขนาดใหญ่นี้เมื่อมีการโทรออกหรือเมื่อเราเข้าถึงเว็บไซต์บางแห่งข้อมูลจะถูกถ่ายโอนจากเครือข่ายหนึ่งไปยังเครือข่ายอื่น แม้ในการเข้าถึงหน้าเว็บที่เรียบง่ายคอมพิวเตอร์ (เซิร์ฟเวอร์) จำนวนมากก็สามารถเข้าถึงได้เพื่อให้คุณได้รับข้อมูลที่คุณต้องการ ไม่ว่าคุณจะอยู่ในเครือข่ายปิดหรือในส่วนเครือข่ายขนาดใหญ่การสลับเป็นกลไกที่สำคัญที่สุดที่แลกเปลี่ยนข้อมูลระหว่างเครือข่ายต่างๆหรือคอมพิวเตอร์เครื่องอื่น การสลับเป็นวิธีที่นำข้อมูลหรือข้อมูลดิจิทัลใด ๆ ไปยังเครือข่ายของคุณจนถึงจุดสิ้นสุด

สมมติว่าคุณกำลังค้นหาข้อมูลเกี่ยวกับวงจรประเภทใด ๆ บนอินเทอร์เน็ตหรือกำลังมองหาโปรเจ็กต์งานอดิเรกในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือหากคุณเปิด circuitdigest.com เพื่อค้นหาบทความเฉพาะเกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีการเคลื่อนย้ายข้อมูลจำนวนมากเกิดขึ้นหลังเครือข่ายคอมพิวเตอร์ของคุณ การเคลื่อนไหวเหล่านี้กำกับโดยสวิตช์เครือข่ายซึ่งใช้เทคนิคการสลับต่างๆในทางแยกเครือข่ายต่างๆ

ข้อมูลประเภทต่างๆใช้เทคนิคการสลับประเภทต่างๆซึ่งมีข้อดีและข้อเสียในตัวเอง: มีสามประเภทของเทคนิคการสลับที่มีอยู่สลับวงจร, Packet Switching และสลับข้อความ Circuit และ Packet Switching เป็นที่นิยมมากที่สุดในสามประเภทนี้

การสลับวงจร

การสลับวงจรเป็นวิธีการสลับที่เส้นทางต้นทางถึงปลายทางถูกสร้างขึ้นระหว่างสองสถานีภายในเครือข่ายก่อนที่จะเริ่มการถ่ายโอนข้อมูล

สลับวงจรมีขั้นตอนที่สาม: การจัดตั้งวงจรการถ่ายโอนข้อมูลและวงจรตัดการเชื่อมต่อ

วิธีการสลับวงจรมีอัตราข้อมูลคงที่และสมาชิกทั้งสองต้องใช้งานในอัตราคงที่นี้ สลับวงจรเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการสื่อสารข้อมูลที่เชื่อมต่อทางกายภาพเฉพาะที่จัดตั้งขึ้นระหว่างสองผู้ส่งและผู้รับของแต่ละบุคคลในการสร้างการเชื่อมต่อเฉพาะเหล่านี้ชุดสวิตช์จะเชื่อมต่อด้วยฟิสิคัลลิงค์

ในภาพด้านล่างคอมพิวเตอร์สามเครื่องทางด้านซ้ายเชื่อมต่อกับเดสก์ท็อปพีซีสามเครื่องทางด้านขวาพร้อมลิงก์ทางกายภาพขึ้นอยู่กับตัวสลับวงจรสี่ตัว หากไม่ได้ใช้การสลับวงจรจะต้องเชื่อมต่อด้วยการเชื่อมต่อแบบจุดต่อจุดซึ่งต้องใช้สายเฉพาะจำนวนมากซึ่งไม่เพียงเพิ่มต้นทุนการเชื่อมต่อ แต่ยังเพิ่มความซับซ้อนของระบบอีกด้วย

การตัดสินใจกำหนดเส้นทางในกรณีของการสลับวงจรจะเกิดขึ้นเมื่อมีการสร้างเส้นทางการกำหนดเส้นทางในเครือข่าย หลังจากสร้างเส้นทางการกำหนดเส้นทางโดยเฉพาะข้อมูลที่ส่งไปยังปลายทางผู้รับอย่างต่อเนื่อง การเชื่อมต่อจะยังคงอยู่จนกว่าจะสิ้นสุดการสนทนา

สามเฟสในการสื่อสารแบบสลับวงจร

การสื่อสารเริ่มต้นจนจบใน Circuit Switching ทำได้โดยใช้รูปแบบนี้ -

ในระหว่างขั้นตอนการตั้งค่าในเครือข่ายการสลับวงจรจะมีการกำหนดเส้นทางหรือเส้นทางการเชื่อมต่อเฉพาะระหว่างผู้ส่งและผู้รับ ในช่วงเวลานี้การกำหนดแอดเดรสต้นทางถึงปลายทางเช่นที่อยู่ต้นทางที่อยู่ปลายทางจะต้องสร้างการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์จริงสองเครื่อง การสลับวงจรเกิดขึ้นในชั้นทางกายภาพ

การถ่ายโอนข้อมูลจะเกิดขึ้นหลังจากขั้นตอนการตั้งค่าเสร็จสิ้นและเฉพาะเมื่อมีการสร้างเส้นทางเฉพาะทางกายภาพเท่านั้น ไม่มีวิธีการระบุที่อยู่ที่เกี่ยวข้องในระยะนี้ สวิตช์ใช้ช่องเวลา (TDM) หรือแถบที่ถูกยึด (FDM) เพื่อกำหนดเส้นทางข้อมูลจากผู้ส่งไปยังผู้รับ สิ่งหนึ่งที่ต้องจำไว้ว่าการส่งข้อมูลเป็นไปอย่างต่อเนื่องและอาจมีช่วงเวลาที่เงียบในการส่งข้อมูล การเชื่อมต่อภายในทั้งหมดทำในรูปแบบดูเพล็กซ์

ในขั้นตอนการตัดการเชื่อมต่อวงจรสุดท้ายเมื่อสมาชิกคนใดคนหนึ่งในเครือข่ายผู้ส่งหรือผู้รับจำเป็นต้องตัดการเชื่อมต่อเส้นทางสัญญาณตัดการเชื่อมต่อจะถูกส่งไปยังสวิตช์ที่เกี่ยวข้องทั้งหมดเพื่อปลดรีซอร์สและหยุดการเชื่อมต่อ เฟสนี้เรียกอีกอย่างว่าเฟส Teardownในวิธีการสลับวงจร

สวิตช์วงจรสร้างการเชื่อมต่อชั่วคราวระหว่างลิงค์อินพุตกับลิงค์เอาต์พุต มีสวิตช์หลายประเภทพร้อมอินพุตและเอาต์พุตหลายสาย

โดยทั่วไปการสลับวงจรจะใช้ในสายโทรศัพท์

ข้อดีของการสลับวงจร

วิธีการสลับวงจรมีข้อดีมากมายในบางกรณี ข้อดีมีดังนี้ -

1. อัตราข้อมูลคงที่และเฉพาะเนื่องจากการเชื่อมต่อถูกสร้างขึ้นโดยใช้การเชื่อมต่อทางกายภาพเฉพาะหรือวงจร
2. เนื่องจากมีเส้นทางการกำหนดเส้นทางการส่งเฉพาะที่เกี่ยวข้องจึงเป็นทางเลือกที่ดีสำหรับการส่งข้อมูลอย่างต่อเนื่องในระยะเวลานาน
3. ความล่าช้าในการส่งข้อมูลมีเล็กน้อย ไม่มีเวลารอที่เกี่ยวข้องกับสวิตช์ ดังนั้นข้อมูลจะถูกส่งโดยไม่เกิดความล่าช้าในการรับส่ง นี่เป็นข้อดีของวิธี Circuit Switching อย่างแน่นอน

ข้อเสียของการสลับวงจร

นอกเหนือจากข้อดีแล้วการสลับวงจรยังมีข้อเสียบางประการ

1. ไม่ว่าช่องทางการสื่อสารจะว่างหรือไม่ว่างก็ไม่สามารถใช้ช่องสัญญาณเฉพาะสำหรับการส่งข้อมูลอื่น ๆ ได้
2. ต้องใช้แบนด์วิดท์มากขึ้นและการส่งข้อมูลอย่างต่อเนื่องทำให้สิ้นเปลืองแบนด์วิดท์เมื่อมีช่วงเวลาเงียบ
3. ไม่มีประสิทธิภาพสูงเมื่อใช้ทรัพยากรระบบ เราไม่สามารถใช้ทรัพยากรสำหรับการเชื่อมต่ออื่น ๆ ได้เนื่องจากได้รับการจัดสรรสำหรับการสนทนาทั้งหมด
4. ต้องใช้เวลามากในการสร้างการเชื่อมโยงทางกายภาพระหว่างผู้ส่งและผู้รับ

การสลับแพ็กเก็ต

การสลับแพ็กเก็ตเป็นวิธีการถ่ายโอนข้อมูลที่ข้อมูลถูกแบ่งออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ ที่มีความยาวผันแปรแล้วส่งไปยังสายเครือข่าย ชิ้นเสียของข้อมูลจะถูกเรียกว่าเป็นแพ็คเก็ตหลังจากได้รับข้อมูลหรือแพ็กเก็ตที่เสียแล้วทั้งหมดจะถูกประกอบใหม่ที่ปลายทางและทำให้ไฟล์สมบูรณ์ เนื่องจากวิธีนี้ข้อมูลจะได้รับการถ่ายโอนอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ ในวิธีนี้ไม่จำเป็นต้องมีการตั้งค่าล่วงหน้าหรือการสำรองทรัพยากรเช่นวิธีการสลับวงจร

วิธีนี้ใช้เทคนิค Store และ Forward ดังนั้นการกระโดดแต่ละครั้งจะจัดเก็บแพ็กเก็ตก่อนแล้วจึงส่งต่อแพ็กเก็ตไปยังปลายทางโฮสต์ถัดไป แต่ละแพ็กเก็ตประกอบด้วยข้อมูลการควบคุมที่อยู่ต้นทางและที่อยู่ปลายทาง เนื่องจากแพ็กเก็ตนี้สามารถใช้เส้นทางหรือเส้นทางใดก็ได้ในเครือข่ายที่มีอยู่

การสลับแพ็กเก็ตตาม VC

การสลับแพ็กเกจโดยใช้ VC เป็นโหมดของการสลับแพ็กเก็ตที่มีการเชื่อมต่อเส้นทางตรรกะหรือวงจรเสมือนระหว่างผู้ส่งและผู้รับVC ย่อมาจากวงจรเสมือนในโหมดของการดำเนินการสลับแพ็กเก็ตนี้เส้นทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้าจะถูกสร้างขึ้นและแพ็กเก็ตทั้งหมดจะเป็นไปตามเส้นทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้า เราเตอร์หรือสวิตช์ทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อแบบลอจิคัลจะมี Virtual Circuit ID ที่ไม่ซ้ำกันเพื่อระบุการเชื่อมต่อเสมือนโดยไม่ซ้ำกัน นอกจากนี้ยังมีเดียวกันโปรโตคอลสามเฟสที่ใช้ในการสลับวงจรติดตั้งเฟสเฟสการถ่ายโอนข้อมูลและการฉีกขาดลงเฟส

ในภาพด้านบน 4 เครื่องคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมต่อกับเครือข่าย 4 สวิทช์และการไหลของข้อมูลจะเปลี่ยนแพ็คเก็ตในโหมดวงจรเสมือนดังที่เราเห็นว่าสวิตช์เชื่อมต่อกันและแบ่งปันเส้นทางการสื่อสารซึ่งกันและกัน ขณะนี้ในวงจรเสมือนจำเป็นต้องสร้างเส้นทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้า หากเราต้องการถ่ายโอนข้อมูลจาก PC1 ไปยัง PC 4 เส้นทางจะถูกส่งจาก SW1 ไป SW2 ไปยัง SW3 และสุดท้ายที่ PC4 เส้นทางนี้กำหนดไว้ล่วงหน้าและ SW1, SW2, SW3 ทั้งหมดจะได้รับ ID เฉพาะเพื่อระบุเส้นทางข้อมูลดังนั้นข้อมูลจึงถูกผูกไว้กับเส้นทางและไม่สามารถเลือกเส้นทางอื่นได้

การสลับแพ็กเก็ตตาม Datagram

การสลับ Datagram แตกต่างอย่างสิ้นเชิงกับเทคโนโลยีการสลับแพ็กเก็ตที่ใช้ VC ใน Datagram เปลี่ยนเส้นทางจะขึ้นอยู่กับข้อมูลแพ็กเก็ตมีข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมดเช่นที่อยู่ต้นทางที่อยู่ปลายทางและข้อมูลประจำตัวของพอร์ตเป็นต้นดังนั้นในโหมดการสลับแพ็กเก็ตแบบดาตาแกรมที่ไม่มีการเชื่อมต่อ พวกเขาสามารถเลือกเส้นทางต่างๆและการตัดสินใจกำหนดเส้นทางจะดำเนินการแบบไดนามิกเมื่อมีการส่งข้อมูลภายในเครือข่าย ดังนั้นที่ปลายทางสามารถรับแพ็กเก็ตได้ตามลำดับหรือตามลำดับใด ๆ ไม่มีเส้นทางที่กำหนดไว้ล่วงหน้าและไม่สามารถส่งมอบแพ็กเก็ตที่รับประกันได้ เพื่อรักษาความปลอดภัยในการรับแพ็กเก็ตที่รับประกันจำเป็นต้องกำหนดค่าโปรโตคอลระบบปลายทางเพิ่มเติม

ในโหมดการสลับแพ็กเก็ตนี้ไม่มีการตั้งค่าเฟสการส่งและการฉีกขาด

อีกครั้งในภาพด้านบนมีการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ 4 เครื่องและเราถ่ายโอนข้อมูลจาก PC1 ไปยัง PC4 ข้อมูลประกอบด้วยสองแพ็กเก็ตที่มีข้อความว่า 1 และ 2 ดังที่เราเห็นในโหมด Datagram แพ็กเก็ต 1 เลือกที่จะทำตามเส้นทาง SW1- SW4-SW3 ในขณะที่แพ็กเก็ต 2 เลือกเส้นทางเส้นทางของ SW1- SW5- SW3 และในที่สุดก็ไปถึง PC4 แพ็กเก็ตสามารถเลือกเส้นทางที่แตกต่างกันได้ขึ้นอยู่กับเวลาหน่วงและความแออัดบนเส้นทางอื่น ๆ ในเครือข่ายการสลับแพ็กเก็ต Datagram

ข้อดีของการสลับแพ็คเก็ต

เปลี่ยนแพ็คเก็ตมีข้อได้เปรียบกว่าการสลับวงจรเครือข่ายการสลับแพ็คเก็ตถูกออกแบบมาเพื่อเอาชนะข้อบกพร่องของวิธีการสลับวงจร

1. มีประสิทธิภาพในแง่ของ Bandwidth
2. ความล่าช้าในการส่งเป็นขั้นต่ำ
3. ปลายทางสามารถตรวจพบแพ็กเก็ตที่หายไปได้
4. การใช้งานที่คุ้มค่า
5. เชื่อถือได้เมื่อตรวจพบเส้นทางที่ไม่ว่างหรือลิงก์เสียในเครือข่าย แพ็กเก็ตสามารถส่งโดยลิงก์อื่นหรือใช้เส้นทางอื่นก็ได้

ข้อเสียของการสลับแพ็กเก็ต

การสลับแพ็กเก็ตยังพบข้อบกพร่องเล็กน้อย

1. การสลับแพ็กเก็ตไม่เป็นไปตามคำสั่งใด ๆ ในการส่งแพ็กเก็ตทีละรายการ
2. แพ็กเก็ตหายไปเกิดขึ้นในการส่งข้อมูลขนาดใหญ่
3. แต่ละแพ็กเก็ตจะต้องเข้ารหัสด้วยหมายเลขลำดับที่อยู่ผู้รับและผู้ส่งและข้อมูลอื่น ๆ
4. การกำหนดเส้นทางมีความซับซ้อนในโหนดเนื่องจากแพ็กเก็ตสามารถติดตามได้หลายเส้นทาง
5. เมื่อเกิดการกำหนดเส้นทางใหม่ด้วยเหตุผลบางประการความล่าช้าในการรับแพ็กเก็ตจะเพิ่มขึ้น

ความแตกต่างระหว่าง Circuit Switching และ Packet Switching

เราได้ทราบแล้วว่าอะไรคือความแตกต่างระหว่างการสลับวงจรและการสลับแพ็กเก็ต มาดูความแตกต่างในรูปแบบตารางเพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้น -

ความแตกต่าง	การสลับวงจร	การสลับแพ็กเก็ต
ขั้นตอนการมีส่วนร่วม	ในการสลับวงจรจำเป็นต้องมีการตั้งค่า 3 เฟสสำหรับการสนทนาทั้งหมด การสร้างการเชื่อมต่อการถ่ายโอนข้อมูลการขาดการเชื่อมต่อ	ในกรณีของ Packet Switching เราสามารถทำการถ่ายโอนข้อมูลได้โดยตรง
ที่อยู่ปลายทาง	ที่อยู่เส้นทางทั้งหมดมีให้โดยแหล่งที่มา	แต่ละแพ็กเก็ตข้อมูลรู้เฉพาะที่อยู่ปลายทางสุดท้ายเส้นทางการกำหนดเส้นทางขึ้นอยู่กับการตัดสินใจของเราเตอร์
การประมวลผลข้อมูล	การประมวลผลข้อมูลเกิดขึ้นที่ระบบต้นทาง	การประมวลผลข้อมูลเกิดขึ้นที่โหนดและระบบต้นทาง
ความล่าช้าสม่ำเสมอระหว่างหน่วยข้อมูล	เกิดความล่าช้าสม่ำเสมอ	ความล่าช้าระหว่างหน่วยข้อมูลไม่สม่ำเสมอ
ความน่าเชื่อถือ	Circuit Switching มีความน่าเชื่อถือมากกว่าเมื่อเทียบกับ Packet Switching	Packet Switching มีความน่าเชื่อถือน้อยกว่าเมื่อเทียบกับ Circuit Switching
การสิ้นเปลืองทรัพยากร	การสูญเสียทรัพยากรสูงในการสลับวงจร	การสูญเสียทรัพยากรน้อยลงในการสลับแพ็กเก็ต
เทคนิคการจัดเก็บและส่งต่อ	ไม่ใช้เทคนิคการจัดเก็บและส่งต่อ	ใช้เทคนิคการจัดเก็บและส่งต่อ
ความแออัด	ความแออัดเกิดขึ้นในเวลาสร้างการเชื่อมต่อเท่านั้น	การแข่งขันสามารถเกิดขึ้นได้ในระยะการถ่ายโอนข้อมูล
การส่งข้อมูล	ต้นทางทำให้การส่งข้อมูล	การส่งข้อมูลทำได้โดยต้นทางคือเราเตอร์