Wat is pakketwisseling?

Pakketschakeling is een methode van dataoverdracht waarbij informatie wordt opgedeeld in kleinere pakketten en onafhankelijk van elkaar via een netwerk wordt verzonden.

Wat is pakketwisseling?

Packet switching is een netwerkcommunicatiemethode waarbij gegevens worden verdeeld in kleine, beheersbare eenheden, pakketten genaamd, voordat ze via een netwerk worden verzonden. Elk pakket bevat een deel van de oorspronkelijke gegevens, samen met controle-informatie zoals bestemmingsadressen en sequentiedetails, waarmee het netwerk deze onafhankelijk via verschillende paden kan routeren.

In tegenstelling tot circuit switching, dat een speciale verbinding voor de gehele communicatiesessie tot stand brengt, bepaalt packet switching dynamisch de meest efficiënte route voor elk pakket. Dit betekent dat pakketten verschillende paden door het netwerk kunnen nemen en op verschillende tijdstippen op hun bestemming aankomen, waar ze in de juiste volgorde opnieuw worden samengesteld om het oorspronkelijke bericht opnieuw te creëren.

Deze methode is zeer efficiënt voor het benutten van netwerkbronnen, omdat meerdere gegevensoverdrachten tegelijkertijd dezelfde paden kunnen delen. Het verbetert ook de fouttolerantie, omdat pakketten kunnen worden omgeleid als een deel van het netwerk overbelast raakt of uitvalt. Om deze redenen is packet switching de onderliggende technologie geworden voor de meeste moderne communicatienetwerken, waaronder het internet.

Hoe werkt pakketschakeling?

Packet switching werkt door grote stukken data op te splitsen in kleinere, vaste eenheden, pakketten genaamd, die onafhankelijk over een netwerk kunnen worden verzonden. Hier is een stapsgewijze uitsplitsing van hoe het proces werkt:

1. Gegevenssegmentatie. De originele data, zoals een bestand of bericht, wordt verdeeld in kleinere pakketten. Elk pakket bevat niet alleen de feitelijke data, maar ook aanvullende informatie zoals headers, die bestemmingsadressen, broninformatie, sequentie en foutcontrolegegevens bevatten.
2. Pakketoverdracht. Zodra de data in pakketten is gesegmenteerd, wordt elk pakket afzonderlijk over het netwerk verzonden. In tegenstelling tot circuit switching wordt er geen speciaal pad ingesteld voor de communicatiesessie. In plaats daarvan reist elk pakket door verschillende knooppunten (routers or schakelaars) via het netwerk. De route kan voor elk netwerk verschillen, afhankelijk van de netwerkomstandigheden, zoals verkeer of congestie.
3. Dynamische routering. Routers en switches in het netwerk onderzoeken de bestemmingsinformatie van elk pakket en bepalen het meest efficiënte pad dat het op een bepaald moment moet nemen. Het pad kan dynamisch veranderen voor elk pakket, afhankelijk van de huidige status van het netwerk.
4. Pakket opnieuw samenstellen. Wanneer de pakketten hun bestemming bereiken, kunnen ze in de verkeerde volgorde aankomen vanwege de verschillende paden die ze hebben genomen. Het ontvangende systeem gebruikt de sequentie-informatie in de header van elk pakket om ze in de juiste volgorde te herschikken en zo de oorspronkelijke gegevens te reconstrueren.
5. Foutafhandeling en hertransmissie. Als er pakketten verloren gaan of beschadigd raken tijdens de transmissie, detecteren foutcontrolemechanismen deze problemen. Het systeem vraagt ​​om hertransmissie van ontbrekende of beschadigde pakketten, om ervoor te zorgen data-integriteit.

Wat is een pakketgeschakeld netwerk?

A pakketgeschakeld netwerk is een type digitaal communicatiesysteem waarbij gegevens worden verdeeld in kleine pakketten en onafhankelijk via een netwerk worden verzonden. In dit netwerk draagt ​​elk pakket niet alleen een deel van de gegevens, maar ook besturingsinformatie, zoals het bestemmingsadres, waardoor het dynamisch via verschillende paden kan worden gerouteerd op basis van netwerkomstandigheden. De pakketten worden op de bestemming opnieuw samengevoegd tot het oorspronkelijke bericht. Pakketgeschakelde netwerken zijn efficiënt omdat ze meerdere gebruikers in staat stellen om tegelijkertijd dezelfde infrastructuur te delen, waardoor ze ideaal zijn voor snelle, schaalbare communicatie zoals internet.

Wat is pakketverlies?

Pakketverlies treedt op wanneer een of meer datapakketten die over een netwerk reizen hun bestemming niet bereiken. Dit kan gebeuren door netwerkcongestie, defecte hardware, softwarebugs of signaalinterferentie in draadloze netwerken. Wanneer pakketverlies optreedt, kunnen de ontbrekende gegevens verstoringen veroorzaken in toepassingen die continue datastromen vereisen, zoals videogesprekken of online gaming, wat resulteert in vertragingen, slechte kwaliteit of tijdelijke ontkoppelingen. In de meeste gevallen gebruiken netwerken foutdetectie- en hertransmissiemechanismen om verloren pakketten te herstellen, maar overmatig pakketverlies kan nog steeds de algehele prestaties en gebruikerservaring verslechteren.

Soorten pakketschakeling

Packet switching kan op verschillende manieren worden geïmplementeerd, elk met zijn eigen benadering van het verwerken van gegevensoverdracht. De primaire typen packet switching (datagram, virtueel circuit, verbindingloos en verbindingsgericht) bieden verschillende methoden voor het routeren en beheren van pakketten in een netwerk. Inzicht in de verschillen tussen deze typen helpt bij het optimaliseren van netwerkprestaties en het garanderen van betrouwbare gegevenslevering op basis van specifieke communicatiebehoeften.

Datagram-pakketschakeling

Bij datagram packet switching wordt elk pakket onafhankelijk behandeld en volgt het zijn eigen pad door het netwerk, zonder dat er een speciale route of verbinding nodig is. De routers of switches bepalen het pad voor elk pakket dynamisch op basis van de huidige netwerkomstandigheden zoals congestie en beschikbare bandbreedteOmdat de pakketten verschillende paden kunnen nemen, kunnen ze in de verkeerde volgorde aankomen en moeten ze op de bestemming opnieuw worden samengesteld met behulp van sequentie-informatie.

Datagram-pakketschakeling is zeer efficiënt en flexible, omdat het pakketten omleidt als er netwerkstoringen optreden, maar het kan resulteren in variabele vertragingen (latency) vanwege verschillende paden.

Pakketschakeling met virtueel circuit

Bij virtual circuit packet switching wordt een logisch pad of "virtueel circuit" tussen de zender en de ontvanger tot stand gebracht voordat er pakketten worden verzonden. Hoewel het fysieke pad kan variëren, volgen alle pakketten dezelfde vooraf vastgestelde route tijdens de sessie. Dit zorgt ervoor dat pakketten in volgorde en met een consistentere vertraging aankomen, waardoor de noodzaak voor complexe herassemblage en foutafhandeling wordt verminderd.

Virtuele circuit switching biedt een compromis tussen de efficiëntie van pakket switching en de betrouwbaarheid van circuit switching. Het biedt stabiele prestaties en maakt nog steeds dynamisch gebruik van netwerkbronnen.

Verbindingsloze pakketschakeling

Connectionless packet switching is een type datagram packet switching waarbij geen voorafgaande verbinding tot stand is gebracht tussen de communicerende apparaten. Elk pakket bevat volledige adresseringsinformatie, waardoor het onafhankelijk naar de bestemming kan worden gerouteerd zonder afhankelijk te zijn van een vooraf bepaald pad.

Connectionless packet switching is zeer schaalbaar en wordt gebruikt in de meeste moderne netwerken, waaronder het internet. Omdat elk pakket echter afzonderlijk wordt verwerkt, kan het ertoe leiden dat pakketten niet in de juiste volgorde worden afgeleverd of worden verwijderd als de netwerkomstandigheden veranderen, waardoor foutcorrectie of hertransmissie nodig is.

Verbindingsgerichte pakketschakeling

Connection-oriented packet switching is vergelijkbaar met virtual circuit switching, waarbij eerst een verbinding tot stand wordt gebracht tussen zender en ontvanger voordat de gegevensoverdracht begint. Alle pakketten volgen hetzelfde pad tijdens de sessie, wat zorgt voor een betrouwbare en geordende levering.

Deze methode wordt vaak gebruikt in toepassingen waar consistente prestaties van cruciaal belang zijn, zoals spraakoproepen of streaming media. Hoewel het voorspelbaardere prestaties biedt in vergelijking met verbindingsloze methoden, kan het minder flexen vereisen meer overhead om de verbinding in te stellen en te beheren.

Circuit Switching versus Packet Switching versus Cell Switching

In deze tabel worden de verschillen in verbindingsopzet, efficiëntie en gebruikssituaties tussen circuit-, pakket- en celschakeltechnologieën weergegeven.