TDAT2004: Datakommunikasjon med nettverksprogrammering
Oppgave 1: Linje- og pakkesvitjing
Deltakere: Kristin Weiseth, Elisabeth Nygård Mesøy og Stine Sandvold Øien
1 Innledning
Pakkesvitsjing er selve grunnprinsippet i moderne dataoverføring. Pakkesvitsjet overføring er den vanligste overføringsteknikken i forbindelse med datatrafikk og lokalnettverk. Pakkesvitsjing er en måte å kommunisere på hvor pakker sendes hver for seg via noder til mottakeren, uten å først ha opprettet en direkte kommunikasjonslinje. En “pakke” er en kort streng, altså et begrenset antall binære siffer. Pakkene inneholder hode og hale, og mellom dem ligger informasjonsbærende data. Pakkesvitsjing benyttes i for eksempel Datapak, ISDNpak og Internettkommunikasjon.
Linjesvitsjing er et prinsipp for oppkobling av samband mellom abonnenter. Linjesvitsjing er oppsetting av en signaltransportvei med en fast, reservert overføringskapasitet som er tilgjengelig så lenge oppkoblingen eksisterer. Linjesvitsjede ISDN- eller telefonforbindelser blir gjerne brukt fra vanlige sluttbrukere inn til nærmeste pakkesvitsj. Eksempel på linjesvitsjing er en telefonsamtale.
Noen av standardene som gjelder for pakkesvitsjing er IP (diagramnettverk), X.25, Frame Relay og ATM (virtuell-kanal-nettverk). Standarden som gjelder for linjesvitsjing er telefonnett.
3 Virkemåte
Pakkesvitsjing og linjesvitsjing er to ulike måter å svitsje i nettverket for å kople sammen sender og mottaker slik at data kan utveksles.
3.1 Pakkesvitsjing
Pakkesvitsjing lar mange brukere dele overføringskapasiteten i nettverket. Her er det ingen mulighet til å reservere kapasitet da man deler på det som til enhver tid er ledig. Pakkesvitsjing handler om å dele opp dataene som skal sendes, i mindre pakker. Disse pakkene sendes ut hver for seg, via noder, til mottakeren. Det er ingen plan for hvor disse pakkene skal gå da det ikke er opprettet noen direkte kommunikasjonslinje mellom sender og mottaker før pakkene sendes ut på de fysiske linjene. Pakkene overføres altså via svitsjer og rutere i nettverket og mellomlagres på disse om det ikke er ledig kapasitet for å sende videre. Det er her pakketap forekommer. Dersom lagrene i en svitsj eller ruter er fulle, er det ingen plass å lagre pakker i det de venter på ledig kapasitet og pakker vil bli forkastet. Hvilke pakker som forkastes er tilfeldig, det kan være en pakke som allerede befinner seg i køen eller den nye pakken.
Det finnes to hovedtyper pakkesvitjende nettverk hvor forskjellen først og fremst ligger i måten man adresserer pakkene på: datagramnettverk og virtuell-kanal-nettverk.
3.1.1 Datagramnettverk
Datagramnettverk bruker mottakerens adresse for å overføre pakker videre i nettverket til riktig plass. Dette er en veldig enkel teknikk som går ut på å gi alle pakkene som sendes en til-adresse, fra-adresse og adresse til neste node i nettverket. Det er flere veier til målet og pakkene tar ulike veier gjennom nettverket. Dette kan føre til at pakkene kan komme fram i en annen rekkefølge enn de ble sendt i. Mottakeren stokker enkelt om på pakkene for å sitte med samme resultat som det som ble sendt.
3.1.2 Virtuell-kanal-nettverk
Dette er et nettverk med fokus på virtuelle kanaler i det pakkesvitjsende nettverket. Her bruker man ikke adresser som i datagramnettverket, men heller vituelle-kanalnummer for å videresende pakkene til riktig mottaker. Når man setter opp virtuelle forbindelser mellom alle involverte noder mellom avsender og mottaker, gis disse forbindelsene et unikt kanalnummer som nodene (svitjene og ruterne) lagrer i sine tabeller. Pakkene inneholder kanalnummer og sendes gjennom nettverket ut fra disse og de interne tabellene. Dette betyr at alle pakkene går samme vei og kommer til målet i riktig rekkefølge. I et slikt nettverk må alle nodene holde orden på tilstanden til en oppkobling, altså nye kanaler som koples opp, allerede oppkoblede kanaler og kanaler som kobles ned. De interne tabellene må hele tiden oppdateres.
3.2 Linjesvitsjing
Linjesvitsjing er kommunikasjon mellom sender og mottaker direkte over en linje som er reservert for den tiden kommunikasjonen kommer til å ta. Forbindelsen må altså kobles opp før man kan begynne å overføre data. Når kommunikasjonen er over, kobles forbindelsen ned og kapasiteten stilles ledig igjen. Kapasiteten låses altså uavhengig av hvor mye data som overføres.
Vi deler dermed linjesvitsjing inn i tre enkle faser:
- Opprettelse av linje
- Bruk av linje
- Nedkobling